摘要:
各種混凝土外加劑的應用改善了新拌和硬化混凝土的性能，促進了混凝土新技術的發展，促進了工業副產品在膠凝材料系統中更多的應用，有助于節約資源和環境保護，已經逐步成為優質混凝土必不可少的材料。20世紀30年代，國外就開始使用木質素磺酸鹽減水劑，60年代初，日本和西德先后研制成萘系和三聚氰胺系高效減水劑，從90年代開始，日本和歐洲開始使用聚羧酸系高性能減水劑，混凝土外加劑進入了迅速發展和廣泛應用時代。在歐洲，90%的混凝土中使用各種混凝土外加劑，其中70%是各種類型的減水劑。我國外加劑的起步較國外稍晚，20世紀50年代開始木質素磺酸鹽和引氣劑的研究和應用，70年代以后，外加劑的科研、生產和應用取得重大進展，2000年前后逐漸開始對高性能減水劑進行研究，以聚羧酸系減水劑為代表的高性能減水劑在近5年的時間里應用量連續翻番增長。國家基礎建設保持高速增長，鐵路、公路、機場、煤礦、市政工程、核電站、大壩等工程對混凝土外加劑的需求一直很旺盛，我國的混凝土外加劑行業也一直處于高速發展階段。
一、混凝土外加劑行業的發展現狀
1．外加劑產品的發展情況
2010年1月~3月，中國建筑材料聯合會混凝土外加劑分會組織協會會員單位、各省市的理事和各地有關專家、行業管理部門共同參與了2009年全國混凝土外加劑產品產量調查，在對全國各省市外加劑生產企業進行大量調查工作的基礎上，根據多個渠道匯總的各省市外加劑產量數據累加，2009年全國各品種外加劑產量見下表。
目前，全國外加劑品種齊全，混凝土外加劑總產量達722.52萬噸。各種合成減水劑產量約484.68萬噸，各種高效減水劑（萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽、脂肪族和蒽系減水劑）占全部合成減水劑總量的67%，聚羧酸系高性能減水劑占26%，普通減水劑（木質素磺酸鹽減水劑）占7%。2009年其他外加劑的產量分別為引氣劑1.6317萬噸、膨脹劑126.362萬噸、速凝劑100.71萬噸（其中固體速凝劑占74.32%，液體速凝劑占25.68%）、緩凝劑（葡萄糖酸鈉、糖鈣、糖蜜等）9.15萬噸。據估算，上述外加劑銷售產值達到277.8億元。
（1）高效減水劑
高效減水劑是在混凝土工作性大致相同時，具有較高減水率的一種外加劑，2009年全國總產量為322.79萬噸，其中萘系占高效減水劑總產量的82.53%、脂肪族占12.85%、氨基磺酸鹽占2.85%、蒽系占1.32%、三聚氰胺系占0.45%。萘系產量占全部合成減水劑總產量的55%，與2007年相比有所下降；聚羧酸系減水劑占全部合成減水劑的26%，與2007年相比有所上升，但萘系仍然是減水劑中使用量大面廣的品種。2009年脂肪族減水劑產量比2007年增長29.93萬噸，增加較多，這是由于脂肪族減水劑價格較為便宜，主要用于外加劑的復配，河南、浙江兩省為脂肪族減水劑生產的大省。
（2）高性能減水劑
以聚羧酸鹽類為主要成分的高性能減水劑具有一定的引氣性、較高減水率和良好的坍落度保持性能，是環保型的外加劑。國外20世紀90年代開始使用，日本現在的使用率占高效減水劑的60%～70%，歐美約占20%左右。
從2000年前后，我國混凝土工程界逐漸認識聚羧酸系減水劑。近幾年來，在高速鐵路建設的帶動下，高性能減水劑發展迅猛，并得到了大量推廣應用。2007年國內年產量為41.43萬噸，2009年依據各省聚羧酸外加劑生產量累加計算，產量為126.83萬噸，增長幅度達到206%。聚羧酸外加劑生產量比較大的省市是山西省、江蘇省和浙江省。
GB50119《混凝土外加劑應用技術規范》編制組對全國主要的7家聚羧酸原料生產企業的原料銷售數量進行調查顯示，這7家企業2009年聚羧酸原料銷售約15萬噸，折合聚羧酸減水劑母液約80萬噸。此外，還有一些國外的企業也生產和銷售聚羧酸外加劑原料。
高速鐵路工程用外加劑主要是聚羧酸系減水劑。外加劑分會對2008年~2009年在建的26條鐵路干線聚羧酸外加劑用量進行了詳細統計，調查顯示，這26條線路的總里程為11243.56公里，總投資額為10149.96億元，計劃或實際使用（已經完工）聚羧酸系減水劑總計149.2267萬噸。2007年這些線路聚羧酸減水劑招標額為12.32萬噸，2008年為32.89萬噸，2009年為52.31萬噸。即使按照聚羧酸系減水劑在某一時期的較高價格7000元/噸來估計，2007年~2009年的3年里聚羧酸系減水劑產值約1044586.9萬元(10.44億元)，僅占鐵路投資總額的1.03%。目前特別值得關注的一個問題是，高速鐵路招標過程中聚羧酸外加劑存在最低價中標的問題，2009年中標價格最低為3450元/噸左右。從保證工程質量的角度出發，應該鼓勵不斷提高聚羧酸減水劑質量，加強新品種聚羧酸減水劑理論和應用基礎研究，加強工程現場服務，反對惡意壓價競爭。
（3）膨脹劑
膨脹劑的主要特性是摻入混凝土后起抗裂防滲作用，它的膨脹性能可補償混凝土硬化過程中的收縮，在限制條件下成為自應力混凝土。我國生產膨脹劑主要品種有：U型膨脹劑（生、熟明礬石，硬石膏等組成）、復合膨脹劑（CEA）、鋁酸鈣膨脹劑（AEA-高強熟料、天然明礬石、石膏）、EA-L膨脹劑（生明礬石、石膏等組成）、FN-M膨脹劑（硫鋁酸鹽混凝土膨脹劑）、CSA微膨脹劑（硫鋁酸鹽等）、脂膜石灰膨脹劑（石灰、硬脂酸等）。2009年，膨脹劑年產量約126.36萬噸，生產企業100多家。一些上規模的企業年產量3萬～5萬噸，少數廠家的年產量達到10萬噸，甚至20萬噸以上。生產企業集中在湖北、安徽、江西、天津、山西等省市。
（4）速凝劑
速凝劑是調節混凝土（或砂漿）凝結和硬化速度的外加劑，它能加速水泥的水化作用，顯著縮短凝結時間，用于噴射混凝土施工。速凝劑按產品形態，可分為固態和液態；按其堿的含量來分，可分為有堿、無堿和低堿。2009年，全國速凝劑年產量約100.71萬噸，生產廠60多家，主要分布在華北、華東、中南地區。2009年由于鐵路、公路、煤炭行業建設大規模增長，速凝劑產量較2007年有大幅度增長。特別是高速鐵路對液體無堿速凝劑的需求，使得2009年液體速凝劑產量達到25.86萬噸，成為外加劑發展的亮點之一。
（5）木質素類磺酸鹽減水劑
木質素磺酸鹽減水劑是常用的普通型減水劑，其減水率為8%～10%，可以直接使用，也可作為復合型外加劑原料之一，因價格較便宜，使用還是較廣泛的。木質素磺酸鹽類減水劑2009年的產量約35.06萬多噸，產品包括木鈣、木鎂、木鈉等。從我國應用木質素磺酸鹽減水劑來說，各地是不平衡的，南方利用較多，如上海利用它配制成中效泵送劑，較廣泛的用于商品混凝土；2009年四川省木鈣產量有大幅度增加。木質素磺酸鹽減水劑是利用造紙廠的造紙廢液生產的普通減水劑，變廢為寶，并且解決了對環境造成污染的難題；產品質量穩定、價格適中、應用范圍廣，是一種應該大力推廣使用的外加劑產品。
（6）緩凝劑
目前主要使用的緩凝劑產品有糖鈣、糖蜜、葡萄糖酸鈉、檸檬酸等。用作緩凝劑的還有羥基羧酸（酒石酸、葡萄糖酸、水楊酸、乙酸、馬來酸、單寧酸、已糖酸等）、碳水化合物（蔗糖）或其他一些化合物。2009年緩凝劑總產量已達9.15萬噸，四川米易和內蒙古集寧都有糖鈣專業生產廠。
（7）引氣劑
引氣劑是一種在攪拌時能夠在砂漿和混凝土中引入大量均勻分布的、封閉的微小氣泡，并能使氣泡保留在硬化混凝土中的外加劑。引氣減水劑是兼有引氣和減水兩種功能的外加劑，引氣劑和引氣減水劑主要用來改善塑性砂漿和混凝土和易性，減少泌水和離析，同時大幅度提高砂漿和混凝土的耐久性。目前國內應用量較多的引氣劑是松香熱聚合物。皂甙類引氣劑具有良好的性能，目前在上海、杭州等地都有工廠在生產。2009年全國引氣劑總產量為1.63萬噸，比2007年增長1.29萬噸。
（8）復合型外加劑
復合型外加劑是根據工程需要，以上述的各種組分為主，再加入其他組分復合而成，如防凍劑、早強減水劑、泵送劑、防水劑、引氣減水劑、緩凝減水劑、緩凝高效減水劑、水下混凝土用外加劑、灌漿劑等。這些復合型的外加劑生產設備較為簡單、投資少、效益較好。我國有一大部分外加劑廠是生產這種類型的外加劑。混凝土外加劑大多數以復合外加劑加入混凝土。