2016年年度外加剂行业发展报告

来源:CCPA外加剂应用技术分会[2017/01/03]

核心提示:据不完全统计,目前我国外加剂生产厂家接近6000多家,其中化学合成生产企业有500多家、膨胀剂生产企业有100多家。甚至可以认为有一个搅拌站就有一个外加剂厂家。

  一、概述

  现代混凝土技术的快速发展,混凝土种类的多样性,完全离不开混凝土外加剂的成功应用。例如,混凝土拌合物性能从干硬性到塑性和大流动性甚至自密实、混凝土强度从中低强度到中高强度甚至超高强度、混凝土的综合性能从普通性能开始向高性能方向发展、泵送混凝土、大流态混凝土、自密实混凝土、高强高性能混凝土、水下不分散混凝土、喷射混凝土等等,这些混凝土的生产和应用无一不显示了混凝土外加剂的巨大作用,可以认为,没有混凝土外加剂,就不可能有现代混凝土技术的成功应用混凝土外加剂可以在极少的掺量情况下发挥巨大的作用,可以认为混凝土外加剂是混凝土的“食盐”。

  它对混凝土作用有一下几点:改善新拌混凝土的工作性能;提高硬化混凝土的力学性能;改善混凝土的耐久性;节约水泥,可获得良好的经济效益;实现混凝土种类的多样化。外加剂的应用已成为现代混凝土的最显著的标志,换句话说,现代混凝土技术的核心实际上就是加剂技术。事实上,混凝土外加剂已经成为现代混凝土技术中不可或缺的组分之一。

  二、我国混凝土外加剂行业发展概况

  近年来,我国建筑行业快速发展,混凝土需求量越来越大、质量要求也越来越高、性能要求越来越综合化、多样化,对外加剂品种要求越来越多、性能要求也越来越高。随之我国混凝土外加剂行业也有了很大发展,并且,随着建设工程量的不断增加,我国混凝土外加剂的生产和应用仍具有很大的发展潜力和发展空间,品种和品牌会进一步增加。外加剂日益广泛地应用对混凝土技术带来的影响十分显著,而外加剂应用技术水平的高低,也足以影响我国混凝土技术发展的快慢,二者相辅相成、相互依存,没有混凝土技术的发展需求,混凝土外加剂的发展就缺少动力,反之,没有外加剂产品及其应用技术的发展,混凝土技术达不到今天的水平。然而如果外加剂使用不当,则往往不能达到预期效果,甚至会出现质量事故。因此,长期以来,行业一直加强对混凝土外加剂及其应用技术的研究,加强向工程界宣传混凝土外加剂新产品、新技术、新工艺,大力培训技术人员,使之能准确掌握各种外加剂的性能,并针对具体工程如何正确选择使用各种不同性能的外加剂,使其发挥最佳效果,取得应有的经济和社会效益,对于提高我国混凝土总体质量水平、推动混凝土工程的技术进步、促进高性能混凝土等高新技术的进一步健康发展、保证我国外加剂产业的健康发展具有重要意义。

  1我国混凝土外加剂产业发展概况

  (1)外加剂生产厂家数量多

  据不完全统计,目前我国外加剂生产厂家接近6000多家,其中化学合成生产企业有500多家、膨胀剂生产企业有100多家。甚至可以认为有一个搅拌站就有一个外加剂厂家。

  (2)外加剂品种齐全,外加剂产量多、产值高

  目前我国外加剂品种齐全,达30多种,国外有的外加剂品种国内几乎都有见图1。能够满足工程的各种需求。


  近几年我国外加剂产量增长速度惊人,已跃居世界外加剂产量前茅,并有逐年大幅提高的趋势。据中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会发布的2013年我国混凝土外加剂产品调查结果显示:2013年混凝土外加剂总产量达1225.25万吨,折合外加剂销售产值达到496.61亿元,2015年混凝土外加剂总产量达1379.47万吨。

  (3)聚羧酸系减水剂发展速度快

  自2004年开始我国聚羧酸系减水剂得到了飞速的发展,见图2,几乎呈指数增长。并且聚羧酸系减水剂在高效减水剂中所占的比例也逐年增长。2015年统计达到73.5%,成为我国主流的混凝土外加剂,见图3。

  (4)企业规模越来越大:

  外加剂生产企业逐年向规模化发展,年产万吨的企业已经有300多家,年产3-4万吨的企业有近60家,其中年产值超亿元的外加剂生产企业有近100家。

  (5)企业整体水平越来越高:

  近几年许多新建、在建的生产企业起点显著提高,表现在投资力度大、生产规模大、生产设备先进、技术力量强、企业管理制度完善、管理水平日益提高、质量控制手段完备、相应的试验仪器及检验设备齐全。

  特别是,中铁检验认证中心(CRCC)要求进入高速客运专线工程的混凝土外加剂企业进行认证,其中要求了混凝土外加剂企业的硬件和软件的各项要求,例如要求外加剂的生产线需采用自动化生产线等,这大大促进了混凝土外加剂行业的技术和生产的进步,也保证了产品的质量水平的提升。

  (6)外加剂及其应用技术水平越来越高:

  随着我国化学合成外加剂与复合外加剂生产技术和水平的不断发展、产品的性价比更为合理、外加剂研发和应用技术水平的日益提高,外加剂大量、广泛用于各种混凝土的施工,特别是高质量的外加剂正在为诸多的国家重点工程、大型工程所用。我国外加剂不但能够满足各种混凝土的施工技术要求,也能够达到混凝土的质量要求。特别是,在我国混凝土原材料复杂多变的情况下,混凝土质量仍能满足工程需要,这与外加剂应用技术水平的提高密切相关。

  (7)外资企业转变经营模式

  由于中国建筑市场十分庞大,全世界水泥产量的一半以上消耗在中国,这吸引了国外许多外加剂生产企业相继进入中国市场。已进入国内市场的相关企业主要有:SIKA公司、BASF公司、福斯乐公司、意大利马贝公司、日本的触媒公司、韩国LG公司、法国高泰公司等。这些公司刚进入中国市场时,主要采用的推广方式是销售他们在境外生产的产品,有的公司在国内建立生产线,进行生产或复配。这些国外公司的进入,一方面有力地推动了外加剂行业在我国的发展与进步,缩短了我国外加剂方面与国外的差距,另一方面,对提高我国混凝土外加剂行业的整体水平将有深远的影响和促进作用。

  但随着国内外加剂企业的技术进步,特别是聚羧酸系减水剂技术,以及该外加剂产业链逐渐建立完善并成熟,国内外加剂技术在某些方面已经达到了国际的先进水平,甚至国际的领先水平。另外,国内企业更能适应我国原材料多变等环境,促使某些国外品牌逐渐退出了国内市场。也有一些外资企业为适应国内市场情况,选择了与国内企业合资的方式,或者专售母液的方式,与国内企业合作,国内企业的特点,取得了良好的效果。

  (8)行业的节能及环保意识日益增强:

  随着全球可持续发展的战略要求,随着科学发展观的深入人心,整个混凝土外加剂行业对节能节材、绿色环保及人体健康意识日益增强。在确保外加剂产品质量的同时,注重节约能源和保护资源正在成为行业的工作重点。不少企业已经把节水、节能等列入企业内部重点考核指标,一些优秀企业对研究开发绿色环保型外加剂新产品、新技术方面加大投资力度,给其它企业做出了典范。

  (9)外加剂产品标准及应用技术规范齐全:

  从1986年起,为了确保外加剂产品质量、促进应用技术水平的发展与提高、规范市场、保证工程质量,我国针对使用量比较大、应用面比较广的各种混凝土外加剂相继制订了一系列混凝土外加剂产品国家(行业)标准和混凝土外加剂应用技术规范。此后大部分标准与规范都进行了修订,这对提高产品质量、规范市场、确保工程质量起到了重要作用。目前我国已制定的混凝土外加剂国家标准或行业标准比较齐全。

  今后我分会的工作重点将是加强对各种新型外加剂、环保型外加剂、特别是对高性能外加剂的研发,进一步促进外加剂应用技术的不断完善与应用水平的提高,这也是我国混凝土新技术不断向前发展的关键。

  2我国混凝土外加剂技术发展概况

  国际上自上世纪30年代开始使用混凝土外加剂。我国自上世纪50年代开始研制和少量使用混凝土外加剂;70年代外加剂行业开始兴起。经过30多年的努力,我国的外加剂行业已经得到长足的发展,目前我国外加剂技术的发展现状大致可归纳总结为:

  (1)聚羧酸系高性能减水剂大规模应用

  基于我国各种基础设施建设规模的不断扩大,特别是高速铁路网、高速公路网、桥梁、隧道、机场、港口、大坝、高层建筑等建设项目正大规模开展,混凝土工程量巨大,特别是,聚羧酸系减水剂在民用建筑混凝土中已经大规模地开展了成功应用,这使得该类外加剂的年产量乘几何倍数增加。2013年聚羧酸系减水剂年产量首度超过了总量的50%,达到了52%,2015年达到73%,从2007年的14%到73%,仅用量了8年的时间,增长迅速,并且这一趋势还在加速。

  目前,该产品合成技术已经稳定,其生产的主要原材料不饱和环氧聚醚单体,例如HPEG、TPEG已经得到广泛的使用,质量也已经稳定。但不可避免地产生了同质化竞争的现象。新型的聚羧酸系减水剂的研发成为行业关注的热点,例如,微波合成技术、超支化聚羧酸系减水剂、早强型聚羧酸系减水剂等。

  其中,粉末聚羧酸系减水剂的生产和应用是近期我国聚羧酸系减水剂的较大的进步。这种聚羧酸系减水剂有利于产品的长距离运输,不易变质,特别是海外市场的需求。该种外加剂也较容易满足干粉砂浆企业对大流动度和高强度的需求。这均有利于扩大聚羧酸系减水剂的使用范围,提高产品的质量。

  此外,聚羧酸系减水剂专用的复配用辅助性材料已经产生,并在实际工程中得到了一定的应用。通过复合辅助材料的方式达到合成技术达不到的性能,是一种较为灵活的方法。例如,超缓凝、超长时间保坍、高早强等性能,业已有专用的辅助性材料产生。

  (2)高效减水剂的合成技术稳定,种类多样化并存

  高效减水剂是混凝土外加剂中最为重要的一类产品,可以单独使用,也可以与其他产品复配使用。我国高效减水剂产量位居世界第一。其中,萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂占到全部高效减水剂产量的90%左右。我国萘系高效减水剂生产工艺成熟稳定,产品已经接近国外的水平,但是半数以上的企业规模太小,低浓萘系高效减水剂占主流,而高浓高效减水剂(Na2SO4的含量小于5%)的产能较小,产量还不到5%。

  我国高效减水剂产品多样化,是目前高效减水剂技术发展的特色之一。从原来较为单一的萘系产品向氨基磺酸盐、新型三聚氰胺、脂肪族等多品种共同发展。新型高效减水剂生产工艺比萘系简单,投资比萘系少,在性能上又具有明显的特点,具有较好的技术经济效益。

  (3)混凝土外加剂向着品种齐全,产品性能不断提高的方向发展

  我国混凝土外加剂品种很多,如能够降低混凝土用水量、提高混凝土强度的高效减水剂,用于调整混凝土凝结时间的缓凝剂、促凝剂,减少混凝土收缩开裂时使用的膨胀剂、减缩剂,能提高混凝土的抗冻融性能、延长混凝土的使用寿命的引气剂,在冬季负温条件下施工时使用的防冻剂等等,基本能够满足我国现有条件下施工的各种混凝土性能的要求。国外有的品种在国内几乎都有,目前在国家标准和行业标准里已经对14种外加剂产品的性能有了明确规定。

  混凝土施工技术的发展促进了各种外加剂的升级换代。混凝土膨胀剂的年产量稳步增加,2009年约126.36万吨,2011年约35万吨,2013年约50万吨,2015年393.43万吨。混凝土膨胀剂也由高碱高掺(15%~20%)、中碱中掺(10%~12%)逐步向低碱低掺(6%~8%)发展。

  以前我国速凝剂几乎全为粉状的速凝剂,施工中污染较大,对工人健康危害大。液体速凝剂已经开始大规模的应用,大大减少了作业面的粉尘数量,降低喷射混凝土后期强度损失,提高了喷射混凝土工程质量。无碱或低碱型的液体速凝剂也已经开始在工程中得到应用。

  引气剂在聚羧酸系高性能减水剂、泵送剂、防冻剂等外加剂中得到广泛使用。近几年,引气剂产量一直在持续增长,2009年引气剂总产量为1.63万吨,2011年产量达到3.36万吨,2013年产量达到3.79万吨,2015年1.41万吨。引气剂的快速发展是由于人们更加重视混凝土耐久性所致。传统的松香皂类引气剂也被进行多种方法的改性,新型三萜皂甙类引气剂也有多个厂家生产。甚至某些专用型新型引气剂也开始了应用。

  (4)自动化生产已经开始为企业所接受,大中型企业自主向自动化生产工艺转型

  传统外加剂生产过程中,计量、温度控制、反应时间控制、加料等过程都是人工操作,常常出现误差和错误,轻则造成质量波动,重者出现废品。利用自动化控制技术,改进传统生产工艺是我国混凝土外加剂生产技术提高的重要途径之一,也是我国混凝土外加剂生产企业发展的方向。

  特别是高速客运专线对外加剂企业的生产提出了严格的要求,促使了外加剂企业的生产由人工生产向自动化生产转变。

  (5)混凝土外加剂步入清洁化、绿色化生产技术阶段

  与其他建筑材料一样,混凝土外加剂的绿色化生产越来越被重视。外加剂生产企业也明显感到环保压力,注意到生产区与居民区的隔离和生产压力容器的安全问题。

  在外加剂绿色化生产技术方面,开展了多种途径综合利用废渣等方面的研究和应用。生产企业十分注意减少生产过程中废气的排放,利用循环水等。今后还应加强对外加剂各种原料、成品环保性能的评价,一些复合外加剂厂应加装除尘设备,收集生产车间的粉尘,改善生产条件,保障工人安全。

  三、我国混凝土外加剂行业发展趋势

  随着国民经济的快速发展、随着混凝土外加剂应用领域的不断扩大,混凝土需求量越来越大、质量要求也越来越高、性能要求越来越综合化、多样化,因此对外加剂品种与性能要求也越来越高、对外加剂应用技术水平要求也越来越高。混凝土外加剂发展将有如下趋势:

  1、按使用要求设计外加剂

  不同条件下使用的混凝土对外加剂的要求也不同,有时甚至要求外加剂具有多种功能。可以把混凝土外加剂多功能化理解为按性能设计外加剂。按性能设计外加剂可以减少混凝土材料成本、满足高性能混凝土“按性能设计”的要求,使外加剂和混凝土性能最优。对按性能设计混凝土外加剂及其机理进行研究具有十分重要的理论意义和工程应用价值。

  化学合成与物理复配是按使用要求设计混凝土外加剂的两条技术途径。只要满足使用要求,无论采取何种途径,都是可取的。

  特别值得一提的是根据使用的要求能够改变聚羧酸系减水剂的分子结构特征,从而有针对性地开发聚羧酸系减水剂,能够满足不同工程的实际需求。

  2、积极倡导自主创新的技术研发、特别是绿色环保型外加剂新产品的研发

  外加剂行业中的企业要注重自主创新的技术研发、技术更新与技术升级换代,真正与竞争者形成差异化,而且是难以模仿的差异化。还要加大力度研发从生产、施工至建筑使用全过程对人体健康无危害、对环境无污染的绿色环保型外加剂新产品。另外,开发无氯、低碱或无碱外加剂以及无害、利废等产品。

  3、对新一代聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术展开深入研究与工程实践

  与萘系等第二代高效减水剂相比,国内外最新一代聚羧酸系高性能减水剂,它的综合技术性能优势和它自身的环保特点,越来越倍受业内人士以及使用单位的高度关注。

  事实上,聚羧酸系高性能减水剂在我国的研制开发,与推广应用进程比人们预期的要快得多,目前已成为外加剂的主流剂种。聚羧酸系高性能减水剂的推广应用,是提高我国现代混凝土技术总体水平、提高我国混凝土总体质量的必然要求,对于提高我国混凝土耐久性、进而提高我国建设工程的服务年限,对于建立节能、节材、节地的节约性社会和环境保护等都具有重要意义。

  该外加剂的机理研究、分子结构特征的真实表征、聚羧酸系减水剂的多功能化以及抗泥类聚羧酸系外加剂等已成为该外加剂研究热点。

  4、萘系高效减水剂接枝改性与非萘系高效减水剂研究

  萘系高效减水剂仍然是我国使用量最大的高效减水剂。但多数情况下,萘系减水剂有许多缺陷如坍落度损失大,易离析泌水、混凝土收缩大等。加之近几年工业萘价格波动大等因素,人们不得不考虑萘系减水剂的前途问题。

  从“以市场为导向”为立足点分析,萘系减水剂的发展前景有二:一是接枝改性;二是逐渐被其他产品取代。这也是混凝土外加剂的未来发展方向。

  5、对以木质素磺酸盐系为代表的低中效普通减水剂展开深入研究并倡导使用

  木质素磺酸盐减水剂属于资源化再利用的环保型外加剂产品,大都是从造纸工业废弃液的副产品——纸浆废液中提取,并经过化学处理而成。由于它的环保特性,在国外被广泛使用,韩国每年从中国进口6万吨液体木质素磺酸盐,而美国、英国、日本、欧洲等发达国家也都从中国大量进口木质素磺酸盐。在我国长期被用作普通减水剂或复合减水剂的原料使用,由于它自身存在一些缺陷如引气量大、减水率不理想、缓凝作用等原因,使之在我国使用量并不多,使用面也不广。今后应正确评价其技术特性,提倡利用化学改性的方法,降低其引气量,提高减水率,提高强度增长率,使改性后的木质素磺酸盐满足混凝土施工和混凝土质量的更高要求。在实际工程中拓展木质素磺酸盐减水剂的工程应用范围。

  6、优质高性能引气剂的开发和应用

  引气剂的推广过程中,除了要改变对引气剂的旧观念外,就是要开发出高质量的引气剂。一种优良的引气剂,首先本身必须具备良好的发泡能力和稳定性能,同时具有良好的气泡结构和小的强度损失率;其次要具有强的适应性能,如能适应不同的水泥品种和搅拌施工方式、温度环境等;第三,与其它外加剂具有强的复合性能;最后,要使用方便和安全,价格也合理。因此,新型、优质、高性能引气剂的研制开发是摆在我们面前的重要课题。此外,随着混凝土技术的不断发展与成熟,集优异的工作性、力学性能和耐久性能于一体的高性能混凝土已成为混凝土技术的主要方向,如何将引气剂的应用拓展到高性能混凝土领域,使其在改善混凝土耐久性和工作性的同时,不至于对其强度造成很大程度的负效应,也是新型高性能引气剂的研制开发所应关注的主要问题。

  7、新型优质高性能膨胀剂开发应用

  混凝土膨胀剂是一种建筑结构功能材料,其品质直接关系到建筑结构的安全,目前世界上只有日本和中国能够产业化生产混凝土膨胀剂。随着我国基础建设的快速发展,它的应用数量巨大,目前我国已经成为世界上混凝土膨胀剂产销最大的国家。因此新型膨胀剂的开发与应用是今后外加剂行业的重要研究内容之一。所谓新型膨胀剂,是指非钙矾石类膨胀剂及以工业废渣为主要原料生产的低碱钙矾石类膨胀剂。站在可持续发展的高度看,今后应重点开发高性能优质膨胀剂,提高我国膨胀剂的产品质量和技术性能。

  8、适应高性能混凝土防裂要求,发展内养护类外加剂

  高性能混凝土(或低水胶比混凝土)在工程应用中的最大障碍是早期开裂问题。由于水泥水化过程中产生化学收缩,在水泥浆体中形成空隙,导致内部相对湿度降低和自收缩,导致混凝土结构开裂。因此,对于高性能混凝土,在加强外部湿养护的同时,还应进行内部养护,因此针对高性能混凝土防裂要求,研究开发内养护类外加剂将是必要的技术途径。

  9、针对掺外加剂混凝土耐久性问题展开深入系列研究

  在现代混凝土工艺中,为了使混凝土拌合物具有某些优越性能,广泛采用了各种化学外加剂,如减水剂、早强剂、防冻剂、引气剂等。混凝土外加剂之所以能够大量推广应用,是由于它能提高和改善混凝土的性能,能优化混凝土的施工工艺,具有降低工程造价、节约原料和能源等特点。但在看到其优越性的同时,还必须看到某些外加剂的某些成分会给混凝土的耐久性带来不利的影响。因此有必要就目前常用的化学外加剂对混凝土耐久性影响的几个主要方面,包括抗冻融性能、抗碳化及抗钢筋锈蚀性能、抗渗透性能、抗碱集料反应性能等做深入的研究,以期了解和掌握外加剂对混凝土耐久性的正负作用后,能够扬长避短,充分发挥外加剂对混凝土耐久性的积极功能。

  10、商品砂浆专用外加剂

  由于环境保护和质量控制的需要,水泥基、石膏基商品砂浆可望在不久的将来得到推广应用,商品砂浆专用外加剂必将给外加剂行业带来又一次发展机遇。

  11、对我国混凝土外加剂应用技术展开深入研究与工程实践

  所谓混凝土外加剂应用技术,是指在研究混凝土外加剂的组成、配方和作用机理的基础上,从混凝土的整体性能要求出发,就混凝土外加剂在混凝土工程中的应用技术问题开展研究与工程实践,研究如何把众多的混凝土外加剂正确地使用到各种建设工程中,并取得预期的技术经济效益;围绕外加剂混凝土的重大热点和难点问题开展研讨;为施工应用单位解决应用技术中的相关问题,促进我国混凝土质量水平的提高。

  12、关注混凝土外加剂生产绿色化问题

  利用天然原材料和工业生产副产品开发外加剂新品种对实现混凝土外加剂绿色化生产目标和社会可持续发展具有重要意义。

  13、尽早解决标准与标准之间相关性存在的问题,规范外加剂的质量促进外加剂的使用。

  “混凝土外加剂标准”是判定外加剂产品是否合格的依据,而“混凝土外加剂应用技术规范”是对外加剂混凝土工程施工中应用技术的明确规定。由于某些原因,现行的“混凝土外加剂标准”及其相关标准与“混凝土外加剂应用技术规范”之间某些关联性存在的问题是突出的,这也是今后外加剂应用技术分会工作的重点之一。

  四、我国混凝土外加剂及其应用技术存在问题

  随着建设工程发展的需要,我们必须不断地更新知识、积极创新,去应对新的变化,解决新的难题。

  目前,在我国的建设工程实践中,混凝土外加剂及其应用技术方面面临着下列主要的难点和热点问题,这也是混凝土外加剂国内技术存在的问题,也是与国外先进技术的差距,也是我们分会亟待解决的问题。

  1、外加剂和水泥的适应性问题

  外加剂和水泥的适应性问题自外加剂特别是减水剂、高效减水剂应用于混凝土中以来,就一直伴随至今。绝大部分外加剂与水泥之间都存在适应性问题,工程中反应最为突出的是减水剂与水泥的适应性问题。

  尤其是水泥更换新标准以来,该问题有相对严重之势,甚至直接影响到外加剂在商品预拌混凝土中的应用,如经常出现的混凝土拌合物流动性差、严重泌水、坍落度损失过快等,甚至导致混凝土不正常凝结而产生裂缝等问题。适应性好,即满足施工要求,提高混凝土工程质量,又降低成本;适应性差就难以实现;若完全不适应或与工程要求的完全相反,不仅工程质量差,有时还会造成质量事故或无法施工。影响减水剂与水泥适应性的原因错综复杂,其主要影响因素有:

  (1)水泥矿物组成、含碱量、细度、混合材种类、调凝剂石膏形态以及水泥的温度、新鲜程度等。

  (2)外加剂自身特性,如减水剂的分子结构、极性基团种类、分子量分布、聚合度、杂质含量等对水泥的塑化效果也有较大影响;因原材料、生产工艺控制的差异,即使是同一种类的减水剂其与水泥的适应性也可能不同。

  (3)环境因素如温度、湿度的变化等对二者的相互适应性也有一定的影响。

  商品混凝土,特别是大流动性混凝土以及低水胶比的高强高性能混凝土,在运输和施工过程中,由于外加剂与水泥适应性不良造成的坍落度损失过快是混凝土工业经常遇到的问题,此类问题不但影响混凝土施工速度、施工质量,甚至会造成无法泵送施工,并且会影响硬化以后的混凝土质量。

  解决外加剂和水泥的适应性问题,一方面要在外加剂主要是高效减水剂的品种与合成工艺等方面进行改进与提高,从而提高外加剂对各种不同水泥的适应性;另一方面要对水泥提出这方面的规范要求,作为其质量要求的一部分。因为既然是适应,就应该是相互的,否则此问题就难以解决。日本的成功经验也证明了这一点。

  2、外加剂与混凝土的体积稳定性问题。

  我国基本建设方兴未艾,预拌混凝土应用量十分巨大;我国工程界对于混凝土工程的安全性及耐久性越来越重视,而混凝土体积稳定性是影响混凝土工程安全性、耐久性,进而影响混凝土工程使用寿命的重要因素。所以有效控制预拌混凝土体积稳定性将成为预拌混凝土研究和应用的主要内容之一。欲实现预拌混凝土体积稳定性的有效控制,必须依赖混凝土体积稳定性测试技术和可改善混凝土体积稳定性的外加剂及其应用技术。不可否认,商品预拌混凝土中出现的裂缝问题,与某些外加剂增加了混凝土的收缩有一定的关系,所以,应重点研究外加剂(包括化学外加剂和矿物外加剂)与混凝土的体积稳定性之间的关系问题,以及如何消除和避免一部分外加剂对混凝土体积稳定性的负面影响,减少混凝土裂缝的产生等。

  3、混凝土外加剂适用范围问题。

  随着混凝土外加剂技术本身的不断发展,其品种和性能也在不断增多,但理论和实践证明,大多数产品都有一个适用范围,在某个有限的范围内可获得良好效果,如果使用不当,超范围使用,甚至无限夸大其作用与使用范围,则有可能不但没有好处,反而有害处。所以,应在理论指导、大批试验和大量工程实践经验总结的基础上,总结出每一种类外加剂产品的最佳适用范围,这也是混凝土外加剂应用技术研究中应解决的关键问题之一。

  4、掺外加剂混凝土的配合比设计问题

  减水剂特别是高效减水剂的应用使得现代混凝土技术有了很大发展,同时也使得外加剂混凝土与不掺外加剂的普通混凝土有了相当的区别,主要表现在以下几点:

  (1)混凝土拌合物的工作性发生了很大变化,有可能混凝土拌合物的坍落度虽然相同,实际粘度却相差很大。

  (2)混凝土减水20%~30%以后,其中的水泥浆体相应减少,为保证其工作性,一般都以增加水泥或胶凝材料的总量来弥补,如此变化,对混凝土的性能如水化温升、混凝土的体积稳定性等产生重大影响。

  (3)低水灰比或水胶比条件下,与普通混凝土相比其水泥水化程度降低,相当部分的未水化水泥颗粒遗留在硬化混凝土中,其对混凝土的体积稳定性和耐久性可能会产生负面影响。当然,在低水胶比和掺加了大量掺合料的条件下,其水泥是如何水化以及水化程度如何,则有待进一步研究。

  所以,目前掺外加剂混凝土配合比设计不能仍沿用普通话那天配合比设计方法或仅仅在此基础上略加改进。但是由于这方面的研究工作甚少,这势必制约外加剂在混凝土中的有效的、进一步的推广应用。因此,掺外加剂混凝土的配合比应如何最优化设计,值得进一步研究、试验与工程实践。

  5、外加剂与混凝土的外观质量问题

  清水混凝土,又称为装饰混凝土。它浇筑的是高质量的混凝土,拆除浇筑模板后,不再作任何外部装饰,混凝土外观质量上乘,表面非常光滑,棱角分明,只是在表面涂一层或两层透明的保护剂,显得天然、庄重。清水混凝土建筑将成为我国现代建筑派的重要角色之一。因此,解决清水混凝土施工技术难题已成为混凝土工程界面临的紧迫任务之一。清水混凝土的配制与施工是一项综合技术,但是外加剂在其中起着至关重要的作用——例如可以通过外加剂改善混凝土拌合物的分层泌水、消除混凝土的表面气泡,采用低收缩性外加剂防止混凝土表面裂缝的产生、采用高性能脱模剂、混凝土表面后处理剂等综合措施来达到清水混凝土的施工目的。能否成功配制清水混凝土,是外加剂及其应用技术的综合体现。清水混凝土在我国受到关注是近几年的事,引人注目的北京首都国际机场3号航站楼工程建设有近1/2的混凝土采用了清水混凝土,效果甚佳,可谓当代我国清水混凝土工程的成功典范。因此今后有关配制清水混凝土的优质外加剂的研究开发及其应用技术的研究是清水混凝土在我国能否推广应用的关键。

  6、混凝土外加剂生产、技术服务和应用人员的技术培训问题

  混凝土外加剂及其应用技术在我国虽然发展迅速,日趋成熟,但与先进国家比较,我们不得不承认这样一个事实:目前外加剂行业在许多方面,仍然处于一个相对亟待发展、需要进一步提升的阶段。我们国家外加剂产品牌号种类繁多,性能良莠不齐,质量不稳定,外加剂名称不规范,外加剂技术配方落后,名不副实的新品种不断涌现,部分从业人员素质偏低,加之我国水泥品种繁多,掺合料等级差异大,混凝土工程特性各异,工程所处地域不同,施工环境不同,不同工程所选用的混凝土原材料千差万别,混凝土工程技术人员面对如此变量无限的局面,面对太多难以确定的复杂因素,他们往往应对不能自如。因此,加强对外加剂生产、技术服务和应用人员的技术培训工作尤为重要,也是对混凝土工程质量的负责之举。

  7、混凝土外加剂标准规范存在的问题

  混凝土外加剂的特点是品种多、掺量小,作用大,它对混凝土性能的改善有着至关重要的影响,外加剂与混凝土的关系又是相辅相成、相互依存的。因此它的质量控制、品种的选择、应用技术等相比其它工程材料更为重要。无论如何我们必须正确评价20年来我国先后制订、修订的一系列混凝土外加剂和外加剂应用技术标准规范,这些标准规范使我国外加剂产品有了统一的质量标准,规范了外加剂的工程应用,的确起到了积极的指导作用,也促进了我国混凝土技术的发展,我们不能否认这些标准规范在我国建筑业发展的不同时期、不同条件下所产生的积极影响和重要作用。进入21世纪以来,由于外加剂的广泛应用和普及,混凝土外加剂标准规范中存在和暴露的一些问题与不足越来越显而易见,有些问题已经妨碍了外加剂新产品、新技术的开发与推广应用,已经不能适应本行业的发展需要,同时有碍于混凝土技术的发展与进步,这是一个不争的事实。

  混凝土外加剂标准存在的问题:标准规定的基准水泥及基准混凝土与使用水泥及混凝土相关性不大;标准规定的基准水泥标号的唯一性及不稳定性;标准规定的试验条件与使用条件相差甚远;标准中某些技术指标不能反映实际使用的外加剂混凝土真实性能;标准中某些指标无实际意义、不合理、空缺;标准中某些检验方法不具可操作性;标准中某些内容无前瞻性;混凝土外加剂应用技术规范存在的诸多问题。

  8、功能型聚羧酸系减水剂的制备技术问题

  早强型聚羧酸系减水剂目前常通过复合技术达到早强的目的,这往往会在外加剂中带来一些无机盐类,某些情况下会对混凝土耐久性带来不利应用,且其掺量也较高。而通过有机合成技术制备的早强型聚羧酸系减水剂还不成熟,成熟的技术主要集中在国外的外加剂公司中。

  管桩混凝土用聚羧酸系减水剂及其应用技术还很不成熟,存在粘度较大不易布料、容易泌水离析等问题。

  可满足低坍落度高保持性(例如坍落度10cm并能保持2h不变)的聚羧酸系减水剂的开发。

  抗泥型聚羧酸系减水剂的开发,减缩型聚羧酸系减水剂的开发等。

  9、知识产权与技术创新问题

  知识产权是企业的灵魂与核心竞争力之一,然而目前我国混凝土外加剂企业的技术和经营发展模式常常是技术模仿再到低价竞争,对知识产权的尊重严重不足。这造成了企业对研发的实质性投入少,创新动力不足,发展后劲不足,从而使得企业的产品趋同、差异化不明显。目前,知识产权和创新问题已经成为制约外加剂行业发展的重要因素。

  10、过度竞争问题

  2015年国内混凝土企业产量大约下降了30%左右,混凝土产量的下降造成了混凝土外加剂企业的产能严重过剩。低价成为企业首选的竞争利器,尤其在产品质量和技术不占主流地位的市场中,低价的过度竞争成为主要的现象。这带来了一些列的后果,例如行业利润低,拖欠款严重、普遍,一味满足客户要求甚至许多不合理要求等。

  五、混凝土外加剂国内技术发展的对策与建议

  社会的可持续发展已成为世界各国共同追求的发展战略目标。为适应这一战略要求,建筑工程及其用于其中的建筑材料将朝着绿色、环保、节约资源和能源的方向发展,不适应时代发展需要的落后产品和落后技术将被淘汰,取而代之的是符合可持续发展需要的新产品和新技术。

  1.毫无疑问,创新、节能、环保将是未来我国混凝土外加剂的发展大方向。

  2.混凝土外加剂具体技术发展将向降低水泥用量、改善混凝土工作性、提高混凝土强度、利用工业废料有效改善混凝结构耐久性、延长基础设施使用寿命的方向发展。

  3.混凝土外加剂新产品、新技术的发展趋势也十分明朗:大掺量向低掺量发展,外加剂的掺量越小对混凝土的品质越有利;低效能向高效能发展,使外加剂产品进一步高能高效化;单一功能向多功能发展,发展多功能型外加剂的益处是,它们可以满足混凝土某些性能的同时还可以满足其工艺要求,从而可显著提高其技术经济效益,并适合各类混凝土;无机型向有机型发展,通常无机型外加剂的掺量明显多于有机型外加剂,而且其效能相对低下,同时带入混凝土中的有害金属离子相对较多;而有机型外加剂的特点恰恰是掺量小,效能高,可大大降低对混凝土有害成分的带入;高碱型向低碱型发展,尽早解决速凝剂、早强剂、膨胀剂、防冻剂等存在碱含量较高的问题;固体型向液体型发展,开发液体速凝剂、液体防冻剂、液体防水剂等;另外绿色环保节能型外加剂的开发,在保证外加剂质量的前提下,一方面充分利用适宜的工业废料生产外加剂,主要以节约水泥,降低混凝土成本,并降低混凝土施工费用,从而达到节约能源的目的;另一方面,注重外加剂产品在原材料的选用环节、生产过程以及使用过程当中,是否会对人体健康产生影响,是否会对环境造成污染等问题,以无毒、无污染、绿色环境保护为出发点;其它外加剂如:坍落度损失抑制剂、优质高效引气剂、碱骨料反应抑制剂、减缩剂或收缩补偿外加剂、抗离析泌水的外加剂、防裂密实剂以及针对特殊混凝土工程施工要求的特种外加剂等。

  4.随着外加剂行业的不断发展、行业整体水平的不断提高、行业技术实力的拓展,作强作大的企业有必要更加重视生产设备的更新、工艺控制系统的升级、生产自动化程度的提高、试验检验仪器设备及手段的完善与提升等。

  5.外加剂更要注重科技进步与科学发展,提倡推广新技术,提倡技术创新,使外加剂向着先进性、多元性、实用性且具有高科技含量的研制与应用方向发展。同时兼顾技术效益、经济效益与社会效益。

  6.加强与发达国家先进技术的交流,加强向这些国家先进技术的学习,还要借鉴国外高水平的管理经验。

  外加剂应用技术分会一贯大力支持研制开发高性能、环境友好、新型先进外加剂产品及其应用技术,并继续积极倡导加快外加剂新材料、新技术、新工艺的开发、应用和推广。在中国混凝土与水泥制品协会的领导下我分会将努力为我国混凝土外加剂事业的蓬勃发展做出更大的贡献。

(责任编辑:徐洁)

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