王玲，趙霞，高瑞軍，高海瓊

（1.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司 綠色建筑材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024；2.中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)混凝土外加劑分會(huì)，北京 100024）

1 混凝土外加劑的發(fā)展歷程和主要作用

混凝土外加劑是混凝土中除膠凝材料、骨料、水和纖維組分之外，在混凝土拌制之前或拌制過程中加入的，用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能，對(duì)人、生物及環(huán)境安全且無(wú)有害影響的材料。減水劑的發(fā)明是混凝土外加劑發(fā)展的重要里程碑。國(guó)外的減水劑發(fā)明和研究歷史始于20 世紀(jì)30 年代，開始使用的是木質(zhì)素磺酸鹽普通減水劑，到60 年代日本和原聯(lián)邦德國(guó)先后研制成功萘系高效減水劑和三聚氰胺系高效減水劑，再到80 年代日本發(fā)明聚羧酸系高性能減水劑。我國(guó)混凝土外加劑的研究較國(guó)外起步稍晚，20 世紀(jì)50年代開始研究并應(yīng)用木質(zhì)素磺酸鹽減水劑和松香類引氣劑，至70 年代多個(gè)型號(hào)和品種的高效減水劑相繼研究問世，再到近20 年（2000～2020 年）聚羧酸系高性能減水劑的應(yīng)用量連續(xù)快速增長(zhǎng)。

品種多樣的混凝土外加劑為混凝土高性能化起到非常重要的作用。伴隨著混凝土建設(shè)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)混凝土外加劑行業(yè)已經(jīng)形成一個(gè)門類和品種齊全、標(biāo)準(zhǔn)體系健全的行業(yè)?；炷镣饧觿┲饕a(chǎn)品及國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 我國(guó)混凝土外加劑主要產(chǎn)品及現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

每種混凝土外加劑通過不同物理和化學(xué)作用實(shí)現(xiàn)其主要功能。減水劑和泵送劑可以降低單位混凝土用水量，提高工作性能，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和耐久性提升；還可以降低單位混凝土的水泥用量，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約，降低早期水化熱，減少收縮開裂。引氣劑可以改善混凝土和易性，減少泌水，改善混凝土泵送性，提高混凝土抗凍性能。早強(qiáng)劑、緩凝劑和速凝劑通過改變水泥水化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)控制工程施工需要的凝結(jié)時(shí)間，在提高混凝土早期強(qiáng)度的同時(shí)，可保持其長(zhǎng)期強(qiáng)度無(wú)明顯下降。減縮劑、膨脹劑和防水劑分別通過降低孔溶液表面張力來(lái)減小干燥收縮、利用膨脹源水化產(chǎn)生適度膨脹能轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力抵消收縮拉應(yīng)力、提高混凝土的憎水性和在靜水壓下的抗?jié)B性來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土抗裂、防水功能。水下抗分散混凝土外加劑和黏度調(diào)節(jié)劑通過改變漿體黏度使混凝土具有良好的粘聚性、抗分散性。阻銹劑通過促使鋼筋表面產(chǎn)生氧化物鈍化膜阻止氯離子穿透，降低鐵離子游離速度，從而達(dá)到防銹的目的。不同品種的外加劑還可以復(fù)合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土性能的綜合改善。

2 2019 年我國(guó)混凝土外加劑生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和分析

2.1 行業(yè)總體情況

中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)混凝土外加劑分會(huì)每?jī)赡赀M(jìn)行一次全行業(yè)生產(chǎn)情況調(diào)查。表2 列出了最新一次調(diào)研統(tǒng)計(jì)的2019年各品種混凝土外加劑產(chǎn)量。

表2 2019 年我國(guó)各品種混凝土外加劑的產(chǎn)量 萬(wàn)t

2019 年我國(guó)混凝土外加劑總產(chǎn)量累計(jì)為2003.89 萬(wàn)t，比2015 年（1380.36 萬(wàn)t）和2017 年（1399.13 萬(wàn)t）[1]分別增長(zhǎng)了45%和43%。2019 年混凝土外加劑總產(chǎn)量在近年持續(xù)穩(wěn)定增加的基礎(chǔ)上，又實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小飛躍，與當(dāng)年全國(guó)水泥總產(chǎn)量同比增加6.1%[2]、混凝土與水泥制品行業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量大幅增加（見表3[3]）是互相一致的。

表3 2019 年混凝土與水泥制品行業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量及增長(zhǎng)率

2019 年水泥和混凝土價(jià)格明顯提高[2-3]，混凝土外加劑的銷售價(jià)格也有所提高，按照當(dāng)年銷售均價(jià)折算的行業(yè)總產(chǎn)值為655.6 億元，比2015 年（552.1 億元）和2017 年（478.6 億元）分別增長(zhǎng)了19%和37%，也改變了2017 年出現(xiàn)的因主要產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格下降引起的“增產(chǎn)不增收”局面[1]。

本次調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)了近期我國(guó)混凝土外加劑發(fā)展的4 個(gè)特點(diǎn)：

（1）行業(yè)集中度提高。某些區(qū)域的生產(chǎn)企業(yè)和部分小型外加劑企業(yè)迫于國(guó)家和地方持續(xù)的環(huán)保和安全生產(chǎn)監(jiān)管而停產(chǎn)，還有一部分優(yōu)質(zhì)外加劑企業(yè)正在與上市公司等大企業(yè)并購(gòu)重組整合，因此，總體看全國(guó)混凝土外加劑生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量大幅度減少。例如，2019 年江蘇超力建材并入聯(lián)泓新材料科技股份有限公司。

（2）相關(guān)行業(yè)的企業(yè)正在延伸產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入外加劑行業(yè)?；炷镣饧觿┬袠I(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)從20 世紀(jì)末以簡(jiǎn)單物理復(fù)配為特征的小型混凝土外加劑生產(chǎn)，逐步走上規(guī)?；?、專業(yè)化發(fā)展之路，以擁有自主研發(fā)技術(shù)為特征的新一代規(guī)?；炷镣饧觿┥a(chǎn)企業(yè)正逐步形成。除了原有混凝土外加劑企業(yè)在擴(kuò)大規(guī)模創(chuàng)新發(fā)展以外，冀東水泥、聯(lián)想集團(tuán)、金隅集團(tuán)、海螺集團(tuán)、中建材集團(tuán)、西部建設(shè)等相關(guān)行業(yè)的企業(yè)也紛紛建立混凝土外加劑研發(fā)中心和大型生產(chǎn)基地。這些集團(tuán)公司大規(guī)模新資本的引入，使得混凝土外加劑行業(yè)格局未來(lái)將進(jìn)一步發(fā)生變化。

（3）混凝土外加劑企業(yè)生產(chǎn)工藝向清潔化、自動(dòng)化方向快速轉(zhuǎn)變。以提高資源綜合利用、減少環(huán)境負(fù)荷、節(jié)能降耗為主旨的清潔生產(chǎn)技術(shù)和工藝正在外加劑企業(yè)中快速推行，特別是近兩年混凝土外加劑系列清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的制定[4-6]，正在引領(lǐng)著行業(yè)骨干企業(yè)快速走上清潔生產(chǎn)之路。為了解決日漸嚴(yán)重的生產(chǎn)工人和技術(shù)工人短缺的局面，新建規(guī)模型外加劑工廠基本全部改用以提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)穩(wěn)定性的自動(dòng)化控制生產(chǎn)工藝。

（4）積極開拓海外市場(chǎng)。中國(guó)混凝土外加劑企業(yè)借力“一帶一路”政策的實(shí)施，跟隨高鐵、核電、水利等海外工程承包商和高端裝備、建材生產(chǎn)線出口海外，每年出口外加劑產(chǎn)品金額約2 億美元。還有一些企業(yè)已經(jīng)在菲律賓、越南、老撾、馬來(lái)西亞、柬埔寨建立獨(dú)資或合資工廠生產(chǎn)外加劑母液和復(fù)配產(chǎn)品，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)還滿足當(dāng)?shù)貧夂蚝偷夭膶?duì)混凝土性能提出的特殊要求。

2.2 聚羧酸系減水劑

2.2.1 聚羧酸系減水劑的產(chǎn)量

圖1 為2003 年～2019 年我國(guó)聚羧酸系高性能減水劑（以下簡(jiǎn)稱聚羧酸減水劑）歷年的產(chǎn)量。2019 年我國(guó)聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)量為1136.0 萬(wàn)t，比2017 年的723.5 萬(wàn)t 增長(zhǎng)了57%。

由圖1 可見，與2013 年～2017 年期間年均增速20%左右相比，2019 年聚羧酸減水劑呈現(xiàn)大幅飛躍增長(zhǎng)狀態(tài)。聚羧酸減水劑產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)的主要原因在于我國(guó)聚羧酸減水劑生產(chǎn)工藝和應(yīng)用技術(shù)經(jīng)過近20 年的發(fā)展已經(jīng)日臻成熟，標(biāo)準(zhǔn)體系不斷健全，建設(shè)方、混凝土公司已逐步開始全面接受聚羧酸減水劑產(chǎn)品。定制化、新品種、多功能的聚羧酸減水劑為高性能混凝土和超高性能混凝土制備提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)保障和技術(shù)支撐。

圖2 為2011 年～2019 年聚羧酸減水劑和萘系高效減水劑（以下簡(jiǎn)稱萘系減水劑）在合成減水劑總量中的占比情況。

由圖2 可見，聚羧酸減水劑與萘系減水劑的年產(chǎn)量之比從2011 年的0.8 倍增加到2019 年的9.3 倍，可見我國(guó)合成減水劑主流品種在最近的10 年發(fā)生了巨變，聚羧酸減水劑已然成為主流減水劑。

我國(guó)萘系減水劑目前的生產(chǎn)狀態(tài)也值得引起關(guān)注。從2013 年的357.6 萬(wàn)t、2015 年的180.6 萬(wàn)t、2017 年的162.0萬(wàn)t[1]到2019 年的122.08 萬(wàn)t。近10 年來(lái)，萘系減水劑產(chǎn)量持續(xù)大幅度下降，其主要原因是由于國(guó)家對(duì)環(huán)保和安全的持續(xù)監(jiān)管，使得一些未在化工園區(qū)、沒有能力進(jìn)行環(huán)保升級(jí)改造的萘系減水劑生產(chǎn)企業(yè)停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。在工程應(yīng)用過程中，施工方也發(fā)現(xiàn)萘系減水劑比常用的聚羧酸減水劑具有更好的魯棒性（Robustness）[7]，即摻有萘系減水劑的混凝土拌合物在環(huán)境條件和材料性能變化時(shí)，能更好地維持其新拌性能。粉狀萘系減水劑的生產(chǎn)工藝成熟穩(wěn)定，更便于長(zhǎng)途和海外運(yùn)輸，加之近期萘系減水劑主要原料——工業(yè)萘的價(jià)格在低位穩(wěn)定中[8]，所以一些有能力生產(chǎn)萘系減水劑的企業(yè)提供的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)和海外都很受歡迎，且保持較好的利潤(rùn)。

2.2.2 聚羧酸減水劑用聚醚及其衍生物的產(chǎn)量

聚醚及其衍生物是生產(chǎn)聚羧酸減水劑的重要原料，其質(zhì)量、供求和價(jià)格直接影響聚羧酸減水劑產(chǎn)品的生產(chǎn)。

從2019 年供應(yīng)混凝土減水劑市場(chǎng)的聚醚產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上看，高性價(jià)比的3-甲基丁-3-烯基聚乙二醇醚（IPEG）、2-甲基丙-2-烯基聚乙二醇醚（HPEG）產(chǎn)量分別占聚醚總產(chǎn)量的57.6%和39.8%，占絕對(duì)主導(dǎo)地位。而在2010 年為主導(dǎo)的甲基聚乙二醇醚（MPEG）和烯丙基聚乙二醇醚（APEG）目前已經(jīng)幾乎不生產(chǎn)。

2019 年，6 碳新型聚醚的產(chǎn)量也在增加。乙烯基醚類2+2結(jié)構(gòu)大單體（乙二醇單乙烯基聚氧乙烯醚-EPEG 大單體）的起始劑生產(chǎn)過程無(wú)污染、能夠適應(yīng)低溫合成聚羧酸減水劑，具有雙鍵活性高、合成工藝簡(jiǎn)便、減水劑性能優(yōu)異的特點(diǎn)，整個(gè)生產(chǎn)工藝符合綠色、低碳、環(huán)保的要求。EPEG 大單體和4-羥丁基乙烯基聚氧乙烯醚（VPEG）聚醚大單體在產(chǎn)品性能和合成工藝上的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)得到了生產(chǎn)企業(yè)的廣泛認(rèn)可。

聚醚總產(chǎn)量保持連續(xù)10 年的增長(zhǎng)趨勢(shì)[1]。近期，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上活躍的聚醚生產(chǎn)企業(yè)有21 家[9]，這些企業(yè)2018 年和2019 年的聚醚產(chǎn)量分別累計(jì)達(dá)到145.41 萬(wàn)t 和177.27 萬(wàn)t，折20%濃度聚羧酸減水劑產(chǎn)量為807.8 萬(wàn)t 和985.7 萬(wàn)t。按照2019 年全國(guó)聚羧酸減水劑總量1136 萬(wàn)t 折算，這些企業(yè)的聚醚供應(yīng)量占到全國(guó)的87%，是聚醚原料供應(yīng)的中堅(jiān)力量。2019 年，9 家企業(yè)的聚醚產(chǎn)品同時(shí)供應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)，銷量達(dá)6 萬(wàn)t，其中吉林眾鑫化工集團(tuán)有限公司在越南和印度等國(guó)外市場(chǎng)的銷售量約4 萬(wàn)t。

據(jù)了解，一批建設(shè)中的聚醚單體生產(chǎn)線在2018～2020 年期間相繼投產(chǎn)釋放產(chǎn)能，11 家企業(yè)將在華東、華南、西南和東北地區(qū)新增聚醚單體產(chǎn)能約57 萬(wàn)t。全國(guó)聚醚單體總產(chǎn)能預(yù)計(jì)320 萬(wàn)t～350 萬(wàn)t/年，減水劑用聚醚生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入成熟期，產(chǎn)能過剩問題凸顯。充足的市場(chǎng)供應(yīng)使得2019 年各種聚醚價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，MPEG 的價(jià)格相對(duì)較高，在11 500～11 800 元/t 之間波動(dòng)，HPEG 和IPEG 價(jià)格分別在9200～10 000 元/t 和9400～11 120 元/t 之間波動(dòng)。充足的聚醚供應(yīng)為2019 年聚羧酸減水劑市場(chǎng)價(jià)格整體平穩(wěn)提供了保障，除當(dāng)年一季度平均價(jià)格相對(duì)較高約為5300 元/t，其余各月聚羧酸減水劑均處在5100/t 元左右，全年平均價(jià)格在5160 元/t 左右（按濃度40%計(jì)）。

2.2.3 聚羧酸減水劑的研發(fā)重點(diǎn)

新型聚羧酸減水劑的研究是國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)[10]。近2 年我國(guó)聚羧酸減水劑的研發(fā)工作重點(diǎn)集中在如下幾個(gè)方面：

（1）具有抗泥、緩凝、保坍、降黏功能的聚羧酸減水劑

針對(duì)泵送混凝土骨料含泥量超標(biāo)、原材料指標(biāo)波動(dòng)大、混凝土長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸緩凝保坍需求、高膠凝材料用量混凝土黏度大、和易性差等問題，近期開發(fā)了多種功能型聚羧酸減水劑[11-12]。通過選用各種特殊功能單體，經(jīng)過自由基聚合反應(yīng)，對(duì)功能基團(tuán)進(jìn)行修飾、保護(hù)的方法，直接合成出具有復(fù)合功能的聚羧酸減水劑產(chǎn)品。與常見的聚羧酸減水劑相比，這種設(shè)計(jì)合成的聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)上含有磷酸酯基、羧酸基、羥基、酰胺基等，且能夠有效發(fā)揮官能團(tuán)間的協(xié)同效應(yīng)，有些在分子結(jié)構(gòu)中引入具有較大空間位阻效應(yīng)的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，有些具有短支鏈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有些具有較低HLB 值和舒展的聚合物結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)水泥漿體的高流動(dòng)性、低黏度、緩凝，優(yōu)化混凝土和易性，降低敏感性，提高坍落度保持性能更優(yōu)異。

（2）具有早強(qiáng)功能的CSH-PCE 晶核早強(qiáng)劑

針對(duì)裝配式建筑和預(yù)制構(gòu)件提高混凝土早期強(qiáng)度、加快模具周轉(zhuǎn)效率、縮短工藝時(shí)長(zhǎng)、降低蒸養(yǎng)能耗的重大需求，近期通過溶液沉淀法制備的CSH-PCE 晶核早強(qiáng)劑成為代表性產(chǎn)品。CSH 晶核早強(qiáng)劑的制備方法主要有水熱合成法和溶液沉淀法，水熱合成法通常是在高溫高壓條件下，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間球磨制備獲得納米級(jí)CSH 晶核，該方法制備工藝?yán)щy，能耗高，不利于生產(chǎn)推廣。最新研發(fā)的將PCE 作為底料，同時(shí)滴加Ca 源和Si 源，在高速攪拌條件下制備CSH-PCE 晶核早強(qiáng)劑的新方法實(shí)現(xiàn)了CSH 晶核在水溶液中的納米分散，相較于水熱合成法，這種溶液沉淀工藝在常溫常壓下進(jìn)行，體系穩(wěn)定性好。通過引入部分烷氧基硅烷，優(yōu)化PCE 沉淀底料，合成出粒徑在60 nm 左右的微小CSH-PCE 晶核，顯著提升硬化混凝土力學(xué)性能，其早期效果超過傳統(tǒng)無(wú)機(jī)鹽類和醇胺類早強(qiáng)劑，與膠凝材料的相容性更好，具有廣泛的應(yīng)用前景[13-14]。

（3）淀粉改性功能型聚羧酸減水劑

淀粉普遍存在于植物（玉米、小麥、木薯）的根、莖以及果實(shí)中，屬于可再生材料，其來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，對(duì)各種淀粉進(jìn)行物理改性和化學(xué)改性后，可以制備出多種淀粉基新材料?；炷粱瘜W(xué)外加劑大多采用石油化工產(chǎn)品為主要原料，通過溶液聚合、乳液聚合以及本體聚合等方法制備得到。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，資源和環(huán)境問題日益凸顯，淀粉無(wú)毒、無(wú)污染、資源豐富、受國(guó)際市場(chǎng)影響變化幅度較石油產(chǎn)品小，因此，用淀粉替代石化原材料制備淀粉基混凝土外加劑來(lái)提升混凝土應(yīng)用性能具有重要意義。近期，多種淀粉基混凝土外加劑的研發(fā)成為熱點(diǎn)[15-18]，利用磺化淀粉較大的空間位阻效應(yīng)制備減水劑，利用季銨化磺化淀粉制備淀粉基抗泥犧牲劑，各類淀粉醚（羥烷基淀粉、羧甲基淀粉、陽(yáng)離子淀粉等）做黏度調(diào)節(jié)劑，淀粉酸解后得到的低分子量淀粉作為淀粉基水化溫升抑制劑等。

（4）固體聚羧酸減水劑

固體聚羧酸減水劑產(chǎn)品具有貯存方便、保質(zhì)期長(zhǎng)、適合快速發(fā)展的干粉砂漿行業(yè)和選距離運(yùn)輸?shù)葍?yōu)勢(shì)。因此，片狀、粉狀、塊狀的固體聚羧酸減水劑制備工藝和應(yīng)用技術(shù)是近期研究熱點(diǎn)之一。

固體聚羧酸減水劑一般采用“噴霧干燥法”對(duì)低固含產(chǎn)品進(jìn)行干燥得到。傳統(tǒng)聚羧酸減水劑采用噴霧干燥工藝時(shí)遇到很大挑戰(zhàn)，聚羧酸減水劑特別粘稠容易粘壁，熱量傳遞不均勻、熔點(diǎn)低易燃，易結(jié)殼不易干燥，即使在絕干水分的情況下，也呈現(xiàn)出發(fā)粘的液體狀態(tài)，其固體化、干粉化、粉末化難度很大。通過調(diào)整聚羧酸減水劑原材料配比、優(yōu)化離心噴霧干燥系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)、材料與工藝的有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化溶液固體含量、進(jìn)液溫度、進(jìn)風(fēng)溫度、干燥溫度、霧化盤轉(zhuǎn)速、玻璃化溫度等關(guān)鍵參數(shù)，目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了聚羧酸減水劑粉狀產(chǎn)品的連續(xù)性生產(chǎn)，取得了重大突破。

另外，近期行業(yè)還在探索利用本體聚合法合成固體聚羧酸系減水劑，即在無(wú)溶劑的條件下，采用高溫加熱的方式將聚合單體熔融，加入引發(fā)劑、不飽和羧酸單體，制備性能優(yōu)異的固體聚羧酸系減水劑產(chǎn)品[19]；利用自主設(shè)計(jì)的平推流反應(yīng)器合成固體型聚羧酸減水劑[20]等探索，其分子量分布較間歇釜式反應(yīng)器合成的產(chǎn)品更窄，減水率更高，性能更加接近液體減水劑產(chǎn)品。相關(guān)產(chǎn)品的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)——中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《固體聚羧酸系高性能減水劑》正在制定中。

2.3 速凝劑

2.3.1 速凝劑的產(chǎn)量

速凝劑是噴射混凝土最關(guān)鍵原材料。我國(guó)近期和未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)速凝劑需求量較大，主要原因是中西部、西南部地區(qū)山區(qū)工程中橋隧占比高，城市地鐵和海底隧道建設(shè)量激增，砂漿裝飾面、結(jié)構(gòu)修補(bǔ)等工程也采用噴射混凝土施工。

由表2 可見，2019 年全國(guó)速凝劑總產(chǎn)量為180.26 萬(wàn)t，其中粉狀速凝劑85.01 萬(wàn)t，液體速凝劑95.25 萬(wàn)t，這些產(chǎn)量比2017 年統(tǒng)計(jì)[1]時(shí)的對(duì)應(yīng)值55.26 萬(wàn)t 和29.11 萬(wàn)t 有大幅度增長(zhǎng)，其中液體速凝劑的產(chǎn)量占比也由2017 年的35%提高到2019 年的53%。同時(shí)還按照堿含量分類，對(duì)不同速凝劑產(chǎn)品的產(chǎn)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（見表4）。

由表4 可見，對(duì)控制混凝土堿-骨料反應(yīng)效果較好的無(wú)堿速凝劑的占比只有36%。

2.3.2 速凝劑的研發(fā)重點(diǎn)

（1）高性能液體無(wú)堿速凝劑

噴射混凝土施工工藝包括干噴法和濕噴法2 種。其中，濕噴法粉塵濃度小、施工效率高、回彈率低、損失小，是噴射混凝土的發(fā)展方向。液體速凝劑是濕噴法工藝使用的速凝劑，國(guó)外液體速凝劑的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在噴射混凝土施工中所占比例越來(lái)越大，意大利約占90%，瑞典和日本約占80%，英國(guó)和法國(guó)占約60%。近期我國(guó)常見的液體無(wú)堿速凝劑的技術(shù)性能和市場(chǎng)情況見表5。

表5 液體速凝劑按成分分類和市場(chǎng)情況

GB/T 35159—2017《噴射混凝土用速凝劑》標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了速凝劑產(chǎn)品的穩(wěn)定性、凝結(jié)時(shí)間、1 d 抗壓強(qiáng)度、28 d 抗壓強(qiáng)度比等技術(shù)要求。除此之外，高性能液體速凝劑還應(yīng)關(guān)注：

①開發(fā)無(wú)氯、無(wú)堿液體速凝劑，降低速凝劑中氯離子含量、堿含量（Na2O）有利于提高混凝土耐久性，是方向之一。

②建議控制液體速凝劑pH 值在安全范圍內(nèi)（即3～13），減少對(duì)施工人員皮膚腐蝕、對(duì)呼吸道的損傷。

③需慎重評(píng)價(jià)含氟速凝劑產(chǎn)品的健康安全性。研究發(fā)現(xiàn)，氟離子能促進(jìn)水化物結(jié)構(gòu)的形成，縮短水泥終凝時(shí)間，提高混凝土抗剪切強(qiáng)度，同時(shí)還可作為絡(luò)合物形成劑，與硫酸鋁形成穩(wěn)定的絡(luò)合物體系，增加鋁離子在水溶液中的穩(wěn)定性，所以含氟化合物常被用于制備無(wú)堿液體速凝劑。目前氟化物類無(wú)堿（低堿）速凝劑的原料主要使用氫氟酸、氟硅酸、氟硅酸鎂等，這些原料本身對(duì)人體的皮膚、呼吸道和骨骼有影響。由于氟在人體內(nèi)累積至一定量時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響身體健康，因此需慎重評(píng)價(jià)含氟速凝劑產(chǎn)品的健康安全性。

（2）液體無(wú)堿速凝劑的應(yīng)用技術(shù)

與其他品種的化學(xué)外加劑一樣，液體無(wú)堿速凝劑也存在與水泥的相容性問題。速凝劑進(jìn)場(chǎng)時(shí)，水泥凈漿初、終凝時(shí)間應(yīng)采用工程實(shí)際使用的原材料和配合比與上批留樣進(jìn)行平行對(duì)比試驗(yàn)，允許偏差為±1 min。用戶采用工程水泥確定的凈漿凝結(jié)時(shí)間和砂漿強(qiáng)度等技術(shù)要求與GB/T 35159—2017 采用基準(zhǔn)水泥提出的技術(shù)要求可能不一致。速凝劑供應(yīng)方要根據(jù)施工用原材料、環(huán)境條件和混凝土技術(shù)要求，提出速凝劑的“推薦使用摻量”、噴射混凝土配合比和應(yīng)用注意事項(xiàng)。研究發(fā)現(xiàn)，有堿和無(wú)堿液體速凝劑滯后攪拌水加入水泥中，都會(huì)對(duì)水泥漿體的凝結(jié)時(shí)間產(chǎn)生影響，無(wú)堿液體速凝劑的影響比有堿液體速凝劑的影響更為嚴(yán)重[21]，這提醒和要求施工單位使用液體速凝劑時(shí)應(yīng)盡量縮短運(yùn)輸和等候噴射時(shí)間，以發(fā)揮速凝劑的良好促凝效果。

3 “十四五”我國(guó)混凝土外加劑行業(yè)的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)

通過本次全國(guó)范圍內(nèi)的外加劑生產(chǎn)和市場(chǎng)情況調(diào)查，梳理出混凝土外加劑行業(yè)近期面臨的主要問題：（1）產(chǎn)能過剩矛盾沒有根本解決，暫時(shí)停止或關(guān)閉的過剩產(chǎn)能有恢復(fù)生產(chǎn)的可能；（2）產(chǎn)品同質(zhì)化問題依然嚴(yán)重，價(jià)格偏低，賬期長(zhǎng)，多數(shù)企業(yè)應(yīng)收帳款龐大；（3）部分企業(yè)尋求發(fā)展但難以進(jìn)入化工園區(qū)；（4）大宗燃料和原料價(jià)格、公路運(yùn)輸物流成本、人工成本等，都有潛在上漲風(fēng)險(xiǎn)；（5）外部約束趨緊，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、節(jié)能減排、安全生產(chǎn)等專項(xiàng)技改投入需不斷增加；（6）受新冠肺炎疫情影響，國(guó)際市場(chǎng)供需和擴(kuò)展減速。

但從國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃和2020 年下半年我國(guó)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)快速恢復(fù)的勢(shì)態(tài)來(lái)看，預(yù)計(jì)“十四五”期間我國(guó)基本建設(shè)規(guī)模仍然維持較高水平，總體保持穩(wěn)中有進(jìn)態(tài)勢(shì)。從外加劑市場(chǎng)看，可以關(guān)注以下4 個(gè)方面：

（1）“一帶一路”倡議下的中遠(yuǎn)期海外基建需求。絲綢之路橫貫亞歐大陸橋，不斷推進(jìn)的歐亞大陸鐵路建設(shè)遠(yuǎn)期項(xiàng)目將超過1 萬(wàn)km。一批重大項(xiàng)目已取得突破和早期收獲，還可關(guān)注鐵路、公路、港口、電網(wǎng)、油氣管線、核電廠和工業(yè)園區(qū)的建設(shè)等。

（2）“新基建”帶來(lái)的市場(chǎng)機(jī)遇。2020 年4 月1 日，習(xí)總書記講話強(qiáng)調(diào)“要抓住產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化賦予的機(jī)遇，加快5G 網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，多個(gè)領(lǐng)域的“新基建”正在被加大部署安排。為適應(yīng)“新基建”需求，高性能和更高耐久性的混凝土，3D 打印、機(jī)噴砂漿和噴射混凝土，智能化和綠色化工廠，具有透波、輕質(zhì)高強(qiáng)、耐蝕、易施工等優(yōu)點(diǎn)的新型建材、防水、防護(hù)、修復(fù)和改造用加固材料，特種水泥和混凝土，UHPC、清水混凝土的裝飾部件等將大有所為[22]。

（3）各種干粉砂漿市場(chǎng)。隨著建設(shè)施工對(duì)環(huán)境影響最小化觀念的深入，各種干粉砂漿（裝飾干粉、粉末涂料、瓷磚粘結(jié)劑、填縫劑、保溫板粘結(jié)劑、自流平地坪材料、修復(fù)砂漿、地面硬化材料等）需求量不斷增大，對(duì)高品質(zhì)多功能化學(xué)外加劑的需求旺盛。

（4）裝配式建筑。裝配式建筑近年來(lái)在我國(guó)大力推廣，例如遠(yuǎn)期控制區(qū)面積約2000 km2的雄安新區(qū)建設(shè)中80%～90%都將是裝配式建筑。裝配式建筑使用的高強(qiáng)、早強(qiáng)、抗裂、良好外觀效果的各種裝配式構(gòu)件及安裝配套用套筒灌漿料等關(guān)鍵材料給混凝土外加劑技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)擴(kuò)大提供了新機(jī)遇。

可以預(yù)期，一段時(shí)間內(nèi)混凝土外加劑企業(yè)還將面臨激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，需要通過多種形式合作、多地建廠、多元跨界等方式擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模；需要投入更多的專項(xiàng)資金更加積極地推行環(huán)保處理、自動(dòng)化生產(chǎn)線、智能生產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)原料計(jì)量、合成工藝、污廢處理等生產(chǎn)全過程進(jìn)行智能管理，并集中在化工園區(qū)加工生產(chǎn)；還需要更多利用互聯(lián)網(wǎng)+、電商等提升整個(gè)行業(yè)信息化水平，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品研發(fā)決策、能耗優(yōu)化控制、產(chǎn)品應(yīng)用數(shù)據(jù)分析等進(jìn)行云端處理，利用物聯(lián)網(wǎng)及電商等銷售模式提供定制的、差異化銷售和服務(wù)，滿足特定消費(fèi)者的不同需求。

總之，“十四五”期間混凝土外加劑行業(yè)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，以需求牽引研發(fā)，以創(chuàng)新和服務(wù)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)，把企業(yè)做強(qiáng)、做穩(wěn)、做大，是混凝土外加劑行業(yè)企業(yè)發(fā)展的必由之路。