中国混凝土外加剂技术发展现状分析

一、混凝土外加剂在我国国民经济建设和混凝土技术发展中的重要作用

混凝土外加剂的特点是掺量少、作用大，所以有人将其比作食品中的调味素，也有人称其能起"四两拨千斤"的作用。自20世纪30年代被发现以来，混凝土外加剂不断得到发展和应用，已成为混凝土配比中不可缺少的第五组分，其产品的优劣，能影响到我国每年数千亿元基础设施混凝土工程质量的好坏、耐久性和使用寿命，影响到国家经济建设、基础设施建设的技术经济效益和社会效益。混凝土外加剂的重要作用主要体现在两点：

1.改善了混凝土性能，促进了混凝土施工技术革命。

凝土外加剂品种较多，功能各异。使用各种不同品种的外加剂，可以达到不同的效果。近年来，外加剂新品种和应用技术也得到了迅速发展，促进了混凝土施工新技术的发展。如：建筑高度420.5米的88层超高层建筑——金茂大厦，施工通过应用泵送剂和泵送技术将混凝土一泵到顶；以百年耐久性设计为目标的举世瞩目的三峡大坝工程；自然条件严酷的青藏铁路顺利施工等都对混凝土性能及配制技术提出了很高的要求，这些高难技术得以实现都离不开混凝土外加剂。现在，几乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土搅拌站均使用各类外加剂。

2.节约资源，保护环境。

混凝土外加剂在混凝土中的使用，促进了工业副产品（如磨细矿渣、粉煤灰及硅灰等）的应用，还能减少混凝土中水泥的用量，一般可以节约水泥10%～15%左右，这就意味着一个工程可以节约成千上万吨的水泥，在节约资源，减少熟料烧成带来的环境污染方面有着重要的作用。

在环境保护日渐重要的今天，混凝土外加剂在混凝土生产中的环保作用更加显现。普通减水剂（木质素磺酸盐减水剂）生产使用的原料就是造纸废液，每生产1吨木质素磺酸盐减水剂可以消纳浓度为40%的废液、2.5吨造纸废液。广东甘化厂、吉林石砚化工厂等一批企业利用当地造纸废液生产具有缓凝作用的普通减水剂，避免了废液直接排入江河中造成环境污染，在取得良好经济效益的同时，为保护环境做出了突出的贡献。外加剂在商品混凝土中使用，在改善和提高混凝土各种物理性能、延长建筑工程的使用寿命的同时，还减少了混凝土现场搅拌时产生的粉尘污染和施工噪音，改善了现场施工环境。

二、我国混凝土外加剂技术的发展现状

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；在1982年和1986年分别成立中国混凝土外加剂学会和中国混凝土外加剂协会后，科研队伍不断发展壮大，生产企业不断增加，新产品不断研制开发，应用领域不断拓展扩大。经过近30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.合成技术稳定发展，萘系高效减水剂为主，新品种合成高效减水剂快速发展。

合成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。到2005年底，全国共有合成高效减水剂企业200家，其中规模化企业近80家，年产高效减水剂111万吨，年销售收入约51亿，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合成高效减水剂产量的80%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。性能更好的高浓高效减水剂（Na2SO4的含量小于5%）的用量还不到5％。

近5年来，我国合成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、聚羧酸盐等多品种共同发展。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，可与国外产品质量相比。聚羧酸盐高效减水剂研究和生产也是我国高效减水剂发展的一个亮点。国内目前有自主知识产权的生产企业包括上海建筑科学研究院外加剂厂、江苏省建筑科学研究院、中国建筑科学研究院等。

2.混凝土外加剂品种齐全，产品性能不断提高。

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，要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。2005年混凝土膨胀剂的年产量达100万吨，比1999年的年产25万吨翻了两番，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。近两年里无碱液体速凝剂产量有了明显增加，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。

引气剂在泵送剂、防冻剂等复合型外加剂中得到广泛使用，2005年产量在8000吨左右。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。

总体看来，我国复合外加剂的配制技术和生产技术都在不断完善和提高过程中。

3.自动化生产刚刚起步，大型企业开始全面自动化生产，中小企业寻求关键工艺的自动化控制。

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。

目前全自动化生产线的技术含量较高、投资费用还较高，江苏博特新材料新材料有限公司、山东省建筑科学研究院、佛山瑞安建材有限公司、浙江五龙化工有限公司等一批新建和改建生产线的大型企业开始尝试全自动化生产，并取得良好效果。

4.混凝土外加剂的绿色化生产技术还需加强。

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。

2005年全国草浆、苇浆及竹浆生产的普通减水剂产量在4万吨左右，作为复合外加剂的原料得到大量应用，但是其性能与木质素含量较高的松木造纸废液中制取的木钙减水剂有很大不同，今后尚须加强应用技术的研究。