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        2016年年度外加劑行業發展報告
        閱讀次數:??發布時間:2017-06-15 17:05

        2016年年度外加劑行業發展報告

        一、概述

          現代混凝土技術的快速發展,混凝土種類的多樣性,完全離不開混凝土外加劑的成功應用。例如,混凝土拌合物性能從干硬性到塑性和大流動性甚至自密實、混凝土強度從中低強度到中高強度甚至超高強度、混凝土的綜合性能從普通性能開始向高性能方向發展、泵送混凝土、大流態混凝土、自密實混凝土、高強高性能混凝土、水下不分散混凝土、噴射混凝土等等,這些混凝土的生產和應用無一不顯示了混凝土外加劑的巨大作用,可以認為,沒有混凝土外加劑,就不可能有現代混凝土技術的成功應用混凝土外加劑可以在極少的摻量情況下發揮巨大的作用,可以認為混凝土外加劑是混凝土的“食鹽”。

          其中混凝土增效劑是外加劑其中的一種,它對混凝土作用有一下幾點:改善新拌混凝土的工作性能;提高硬化混凝土的力學性能;改善混凝土的耐久性;節約水泥,可獲得良好的經濟效益;實現混凝土種類的多樣化。外加劑的應用已成為現代混凝土的最顯著的標志,換句話說,現代混凝土技術的核心實際上就是加劑技術。事實上,混凝土外加劑已經成為現代混凝土技術中不可或缺的組分之一。

          二、我國混凝土外加劑行業發展概況

          近年來,我國建筑行業快速發展,混凝土需求量越來越大、質量要求也越來越高、性能要求越來越綜合化、多樣化,對外加劑品種要求越來越多、性能要求也越來越高。隨之我國混凝土外加劑行業也有了很大發展,并且,隨著建設工程量的不斷增加,我國混凝土外加劑的生產和應用仍具有很大的發展潛力和發展空間,品種和品牌會進一步增加。外加劑日益廣泛地應用對混凝土技術帶來的影響十分顯著,而外加劑應用技術水平的高低,也足以影響我國混凝土技術發展的快慢,二者相輔相成、相互依存,沒有混凝土技術的發展需求,混凝土外加劑的發展就缺少動力,反之,沒有外加劑產品及其應用技術的發展,混凝土技術達不到今天的水平。然而如果外加劑使用不當,則往往不能達到預期效果,甚至會出現質量事故。因此,長期以來,行業一直加強對混凝土外加劑及其應用技術的研究,加強向工程界宣傳混凝土外加劑新產品、新技術、新工藝,大力培訓技術人員,使之能準確掌握各種外加劑的性能,并針對具體工程如何正確選擇使用各種不同性能的外加劑,使其發揮最佳效果,取得應有的經濟和社會效益,對于提高我國混凝土總體質量水平、推動混凝土工程的技術進步、促進高性能混凝土等高新技術的進一步健康發展、保證我國外加劑產業的健康發展具有重要意義。

          1我國混凝土外加劑產業發展概況

          (1)外加劑生產廠家數量多

          據不完全統計,目前我國外加劑生產廠家接近6000多家,其中化學合成生產企業有500多家、膨脹劑生產企業有100多家。甚至可以認為有一個攪拌站就有一個外加劑廠家。

          (2)外加劑品種齊全,外加劑產量多、產值高

          目前我國外加劑品種齊全,達30多種,國外有的外加劑品種國內幾乎都有見圖1。能夠滿足工程的各種需求。

         

          近幾年我國外加劑產量增長速度驚人,已躍居世界外加劑產量前茅,并有逐年大幅提高的趨勢。據中國建筑材料聯合會混凝土外加劑分會發布的2013年我國混凝土外加劑產品調查結果顯示:2013年混凝土外加劑總產量達1225.25萬噸,折合外加劑銷售產值達到496.61億元,2015年混凝土外加劑總產量達1379.47萬噸。

          (3)聚羧酸系減水劑發展速度快

          自2004年開始我國聚羧酸系減水劑得到了飛速的發展,見圖2,幾乎呈指數增長。并且聚羧酸系減水劑在高效減水劑中所占的比例也逐年增長。2015年統計達到73.5%,成為我國主流的混凝土外加劑,見圖3。

          (4)企業規模越來越大:

          外加劑生產企業逐年向規?;l展,年產萬噸的企業已經有300多家,年產3-4萬噸的企業有近60家,其中年產值超億元的外加劑生產企業有近100家。

          (5)企業整體水平越來越高:

          近幾年許多新建、在建的生產企業起點顯著提高,表現在投資力度大、生產規模大、生產設備先進、技術力量強、企業管理制度完善、管理水平日益提高、質量控制手段完備、相應的試驗儀器及檢驗設備齊全。

          特別是,中鐵檢驗認證中心(CRCC)要求進入高速客運專線工程的混凝土外加劑企業進行認證,其中要求了混凝土外加劑企業的硬件和軟件的各項要求,例如要求外加劑的生產線需采用自動化生產線等,這大大促進了混凝土外加劑行業的技術和生產的進步,也保證了產品的質量水平的提升。

          (6)外加劑及其應用技術水平越來越高:

          隨著我國化學合成外加劑與復合外加劑生產技術和水平的不斷發展、產品的性價比更為合理、外加劑研發和應用技術水平的日益提高,外加劑大量、廣泛用于各種混凝土的施工,特別是高質量的外加劑正在為諸多的國家重點工程、大型工程所用。我國外加劑不但能夠滿足各種混凝土的施工技術要求,也能夠達到混凝土的質量要求。特別是,在我國混凝土原材料復雜多變的情況下,混凝土質量仍能滿足工程需要,這與外加劑應用技術水平的提高密切相關。

          (7)外資企業轉變經營模式

          由于中國建筑市場十分龐大,全世界水泥產量的一半以上消耗在中國,這吸引了國外許多外加劑生產企業相繼進入中國市場。已進入國內市場的相關企業主要有:SIKA公司、BASF公司、福斯樂公司、意大利馬貝公司、日本的觸媒公司、韓國LG公司、法國高泰公司等。這些公司剛進入中國市場時,主要采用的推廣方式是銷售他們在境外生產的產品,有的公司在國內建立生產線,進行生產或復配。這些國外公司的進入,一方面有力地推動了外加劑行業在我國的發展與進步,縮短了我國外加劑方面與國外的差距,另一方面,對提高我國混凝土外加劑行業的整體水平將有深遠的影響和促進作用。

          但隨著國內外加劑企業的技術進步,特別是聚羧酸系減水劑技術,以及該外加劑產業鏈逐漸建立完善并成熟,國內外加劑技術在某些方面已經達到了國際的先進水平,甚至國際的領先水平。另外,國內企業更能適應我國原材料多變等環境,促使某些國外品牌逐漸退出了國內市場。也有一些外資企業為適應國內市場情況,選擇了與國內企業合資的方式,或者專售母液的方式,與國內企業合作,國內企業的特點,取得了良好的效果。

          (8)行業的節能及環保意識日益增強:

          隨著全球可持續發展的戰略要求,隨著科學發展觀的深入人心,整個混凝土外加劑行業對節能節材、綠色環保及人體健康意識日益增強。在確保外加劑產品質量的同時,注重節約能源和保護資源正在成為行業的工作重點。不少企業已經把節水、節能等列入企業內部重點考核指標,一些優秀企業對研究開發綠色環保型外加劑新產品、新技術方面加大投資力度,給其它企業做出了典范。

          (9)外加劑產品標準及應用技術規范齊全:

          從1986年起,為了確保外加劑產品質量、促進應用技術水平的發展與提高、規范市場、保證工程質量,我國針對使用量比較大、應用面比較廣的各種混凝土外加劑相繼制訂了一系列混凝土外加劑產品國家(行業)標準和混凝土外加劑應用技術規范。此后大部分標準與規范都進行了修訂,這對提高產品質量、規范市場、確保工程質量起到了重要作用。目前我國已制定的混凝土外加劑國家標準或行業標準比較齊全。

          今后我分會的工作重點將是加強對各種新型外加劑、環保型外加劑、特別是對高性能外加劑的研發,進一步促進外加劑應用技術的不斷完善與應用水平的提高,這也是我國混凝土新技術不斷向前發展的關鍵。

          2我國混凝土外加劑技術發展概況

          國際上自上世紀30年代開始使用混凝土外加劑。我國自上世紀50年代開始研制和少量使用混凝土外加劑;70年代外加劑行業開始興起。經過30多年的努力,我國的外加劑行業已經得到長足的發展,目前我國外加劑技術的發展現狀大致可歸納總結為:

          (1)聚羧酸系高性能減水劑大規模應用

          基于我國各種基礎設施建設規模的不斷擴大,特別是高速鐵路網、高速公路網、橋梁、隧道、機場、港口、大壩、高層建筑等建設項目正大規模開展,混凝土工程量巨大,特別是,聚羧酸系減水劑在民用建筑混凝土中已經大規模地開展了成功應用,這使得該類外加劑的年產量乘幾何倍數增加。2013年聚羧酸系減水劑年產量首度超過了總量的50%,達到了52%,2015年達到73%,從2007年的14%到73%,僅用量了8年的時間,增長迅速,并且這一趨勢還在加速。

          目前,該產品合成技術已經穩定,其生產的主要原材料不飽和環氧聚醚單體,例如HPEG、TPEG已經得到廣泛的使用,質量也已經穩定。但不可避免地產生了同質化競爭的現象。新型的聚羧酸系減水劑的研發成為行業關注的熱點,例如,微波合成技術、超支化聚羧酸系減水劑、早強型聚羧酸系減水劑等。

          其中,粉末聚羧酸系減水劑的生產和應用是近期我國聚羧酸系減水劑的較大的進步。這種聚羧酸系減水劑有利于產品的長距離運輸,不易變質,特別是海外市場的需求。該種外加劑也較容易滿足干粉砂漿企業對大流動度和高強度的需求。這均有利于擴大聚羧酸系減水劑的使用范圍,提高產品的質量。

          此外,聚羧酸系減水劑專用的復配用輔助性材料已經產生,并在實際工程中得到了一定的應用。通過復合輔助材料的方式達到合成技術達不到的性能,是一種較為靈活的方法。例如,超緩凝、超長時間保坍、高早強等性能,業已有專用的輔助性材料產生。

          (2)高效減水劑的合成技術穩定,種類多樣化并存

          高效減水劑是混凝土外加劑中最為重要的一類產品,可以單獨使用,也可以與其他產品復配使用。我國高效減水劑產量位居世界第一。其中,萘磺酸鹽甲醛縮合物高效減水劑占到全部高效減水劑產量的90%左右。我國萘系高效減水劑生產工藝成熟穩定,產品已經接近國外的水平,但是半數以上的企業規模太小,低濃萘系高效減水劑占主流,而高濃高效減水劑(Na2SO4的含量小于5%)的產能較小,產量還不到5%。

          我國高效減水劑產品多樣化,是目前高效減水劑技術發展的特色之一。從原來較為單一的萘系產品向氨基磺酸鹽、新型三聚氰胺、脂肪族等多品種共同發展。新型高效減水劑生產工藝比萘系簡單,投資比萘系少,在性能上又具有明顯的特點,具有較好的技術經濟效益。

          (3)混凝土外加劑向著品種齊全,產品性能不斷提高的方向發展

          我國混凝土外加劑品種很多,如能夠降低混凝土用水量、提高混凝土強度的高效減水劑,用于調整混凝土凝結時間的緩凝劑、促凝劑,減少混凝土收縮開裂時使用的膨脹劑、減縮劑,能提高混凝土的抗凍融性能、延長混凝土的使用壽命的引氣劑,在冬季負溫條件下施工時使用的防凍劑等等,基本能夠滿足我國現有條件下施工的各種混凝土性能的要求。國外有的品種在國內幾乎都有,目前在國家標準和行業標準里已經對14種外加劑產品的性能有了明確規定。

          混凝土施工技術的發展促進了各種外加劑的升級換代?;炷僚蛎泟┑哪戤a量穩步增加,2009年約126.36萬噸,2011年約35萬噸,2013年約50萬噸,2015年393.43萬噸?;炷僚蛎泟┮灿筛邏A高摻(15%~20%)、中堿中摻(10%~12%)逐步向低堿低摻(6%~8%)發展。

          以前我國速凝劑幾乎全為粉狀的速凝劑,施工中污染較大,對工人健康危害大。液體速凝劑已經開始大規模的應用,大大減少了作業面的粉塵數量,降低噴射混凝土后期強度損失,提高了噴射混凝土工程質量。無堿或低堿型的液體速凝劑也已經開始在工程中得到應用。

          引氣劑在聚羧酸系高性能減水劑、泵送劑、防凍劑等外加劑中得到廣泛使用。近幾年,引氣劑產量一直在持續增長,2009年引氣劑總產量為1.63萬噸,2011年產量達到3.36萬噸,2013年產量達到3.79萬噸,2015年1.41萬噸。引氣劑的快速發展是由于人們更加重視混凝土耐久性所致。傳統的松香皂類引氣劑也被進行多種方法的改性,新型三萜皂甙類引氣劑也有多個廠家生產。甚至某些專用型新型引氣劑也開始了應用。

          (4)自動化生產已經開始為企業所接受,大中型企業自主向自動化生產工藝轉型

          傳統外加劑生產過程中,計量、溫度控制、反應時間控制、加料等過程都是人工操作,常常出現誤差和錯誤,輕則造成質量波動,重者出現廢品。利用自動化控制技術,改進傳統生產工藝是我國混凝土外加劑生產技術提高的重要途徑之一,也是我國混凝土外加劑生產企業發展的方向。

          特別是高速客運專線對外加劑企業的生產提出了嚴格的要求,促使了外加劑企業的生產由人工生產向自動化生產轉變。

          (5)混凝土外加劑步入清潔化、綠色化生產技術階段

          與其他建筑材料一樣,混凝土外加劑的綠色化生產越來越被重視。外加劑生產企業也明顯感到環保壓力,注意到生產區與居民區的隔離和生產壓力容器的安全問題。

          在外加劑綠色化生產技術方面,開展了多種途徑綜合利用廢渣等方面的研究和應用。生產企業十分注意減少生產過程中廢氣的排放,利用循環水等。今后還應加強對外加劑各種原料、成品環保性能的評價,一些復合外加劑廠應加裝除塵設備,收集生產車間的粉塵,改善生產條件,保障工人安全。

          三、我國混凝土外加劑行業發展趨勢

          隨著國民經濟的快速發展、隨著混凝土外加劑應用領域的不斷擴大,混凝土需求量越來越大、質量要求也越來越高、性能要求越來越綜合化、多樣化,因此對外加劑品種與性能要求也越來越高、對外加劑應用技術水平要求也越來越高?;炷镣饧觿┌l展將有如下趨勢:

          1、按使用要求設計外加劑

          不同條件下使用的混凝土對外加劑的要求也不同,有時甚至要求外加劑具有多種功能??梢园鸦炷镣饧觿┒喙δ芑斫鉃榘葱阅茉O計外加劑。按性能設計外加劑可以減少混凝土材料成本、滿足高性能混凝土“按性能設計”的要求,使外加劑和混凝土性能最優。對按性能設計混凝土外加劑及其機理進行研究具有十分重要的理論意義和工程應用價值。

          化學合成與物理復配是按使用要求設計混凝土外加劑的兩條技術途徑。只要滿足使用要求,無論采取何種途徑,都是可取的。

          特別值得一提的是根據使用的要求能夠改變聚羧酸系減水劑的分子結構特征,從而有針對性地開發聚羧酸系減水劑,能夠滿足不同工程的實際需求。

          2、積極倡導自主創新的技術研發、特別是綠色環保型外加劑新產品的研發

          外加劑行業中的企業要注重自主創新的技術研發、技術更新與技術升級換代,真正與競爭者形成差異化,而且是難以模仿的差異化。還要加大力度研發從生產、施工至建筑使用全過程對人體健康無危害、對環境無污染的綠色環保型外加劑新產品。另外,開發無氯、低堿或無堿外加劑以及無害、利廢等產品。

          3、對新一代聚羧酸系高性能減水劑及其應用技術展開深入研究與工程實踐

          與萘系等第二代高效減水劑相比,國內外最新一代聚羧酸系高性能減水劑,它的綜合技術性能優勢和它自身的環保特點,越來越倍受業內人士以及使用單位的高度關注。

          事實上,聚羧酸系高性能減水劑在我國的研制開發,與推廣應用進程比人們預期的要快得多,目前已成為外加劑的主流劑種。聚羧酸系高性能減水劑的推廣應用,是提高我國現代混凝土技術總體水平、提高我國混凝土總體質量的必然要求,對于提高我國混凝土耐久性、進而提高我國建設工程的服務年限,對于建立節能、節材、節地的節約性社會和環境保護等都具有重要意義。

          該外加劑的機理研究、分子結構特征的真實表征、聚羧酸系減水劑的多功能化以及抗泥類聚羧酸系外加劑等已成為該外加劑研究熱點。

          4、萘系高效減水劑接枝改性與非萘系高效減水劑研究

          萘系高效減水劑仍然是我國使用量最大的高效減水劑。但多數情況下,萘系減水劑有許多缺陷如坍落度損失大,易離析泌水、混凝土收縮大等。加之近幾年工業萘價格波動大等因素,人們不得不考慮萘系減水劑的前途問題。

          從“以市場為導向”為立足點分析,萘系減水劑的發展前景有二:一是接枝改性;二是逐漸被其他產品取代。這也是混凝土外加劑的未來發展方向。

          5、對以木質素磺酸鹽系為代表的低中效普通減水劑展開深入研究并倡導使用

          木質素磺酸鹽減水劑屬于資源化再利用的環保型外加劑產品,大都是從造紙工業廢棄液的副產品——紙漿廢液中提取,并經過化學處理而成。由于它的環保特性,在國外被廣泛使用,韓國每年從中國進口6萬噸液體木質素磺酸鹽,而美國、英國、日本、歐洲等發達國家也都從中國大量進口木質素磺酸鹽。在我國長期被用作普通減水劑或復合減水劑的原料使用,由于它自身存在一些缺陷如引氣量大、減水率不理想、緩凝作用等原因,使之在我國使用量并不多,使用面也不廣。今后應正確評價其技術特性,提倡利用化學改性的方法,降低其引氣量,提高減水率,提高強度增長率,使改性后的木質素磺酸鹽滿足混凝土施工和混凝土質量的更高要求。在實際工程中拓展木質素磺酸鹽減水劑的工程應用范圍。

          6、優質高性能引氣劑的開發和應用

          引氣劑的推廣過程中,除了要改變對引氣劑的舊觀念外,就是要開發出高質量的引氣劑。一種優良的引氣劑,首先本身必須具備良好的發泡能力和穩定性能,同時具有良好的氣泡結構和小的強度損失率;其次要具有強的適應性能,如能適應不同的水泥品種和攪拌施工方式、溫度環境等;第三,與其它外加劑具有強的復合性能;最后,要使用方便和安全,價格也合理。因此,新型、優質、高性能引氣劑的研制開發是擺在我們面前的重要課題。此外,隨著混凝土技術的不斷發展與成熟,集優異的工作性、力學性能和耐久性能于一體的高性能混凝土已成為混凝土技術的主要方向,如何將引氣劑的應用拓展到高性能混凝土領域,使其在改善混凝土耐久性和工作性的同時,不至于對其強度造成很大程度的負效應,也是新型高性能引氣劑的研制開發所應關注的主要問題。

          7、新型優質高性能膨脹劑開發應用

          混凝土膨脹劑是一種建筑結構功能材料,其品質直接關系到建筑結構的安全,目前世界上只有日本和中國能夠產業化生產混凝土膨脹劑。隨著我國基礎建設的快速發展,它的應用數量巨大,目前我國已經成為世界上混凝土膨脹劑產銷最大的國家。因此新型膨脹劑的開發與應用是今后外加劑行業的重要研究內容之一。所謂新型膨脹劑,是指非鈣礬石類膨脹劑及以工業廢渣為主要原料生產的低堿鈣礬石類膨脹劑。站在可持續發展的高度看,今后應重點開發高性能優質膨脹劑,提高我國膨脹劑的產品質量和技術性能。

          8、適應高性能混凝土防裂要求,發展內養護類外加劑

          高性能混凝土(或低水膠比混凝土)在工程應用中的最大障礙是早期開裂問題。由于水泥水化過程中產生化學收縮,在水泥漿體中形成空隙,導致內部相對濕度降低和自收縮,導致混凝土結構開裂。因此,對于高性能混凝土,在加強外部濕養護的同時,還應進行內部養護,因此針對高性能混凝土防裂要求,研究開發內養護類外加劑將是必要的技術途徑。

          9、針對摻外加劑混凝土耐久性問題展開深入系列研究

          在現代混凝土工藝中,為了使混凝土拌合物具有某些優越性能,廣泛采用了各種化學外加劑,如減水劑、早強劑、防凍劑、引氣劑等?;炷镣饧觿┲阅軌虼罅客茝V應用,是由于它能提高和改善混凝土的性能,能優化混凝土的施工工藝,具有降低工程造價、節約原料和能源等特點。但在看到其優越性的同時,還必須看到某些外加劑的某些成分會給混凝土的耐久性帶來不利的影響。因此有必要就目前常用的化學外加劑對混凝土耐久性影響的幾個主要方面,包括抗凍融性能、抗碳化及抗鋼筋銹蝕性能、抗滲透性能、抗堿集料反應性能等做深入的研究,以期了解和掌握外加劑對混凝土耐久性的正負作用后,能夠揚長避短,充分發揮外加劑對混凝土耐久性的積極功能。

          10、商品砂漿專用外加劑

          由于環境保護和質量控制的需要,水泥基、石膏基商品砂漿可望在不久的將來得到推廣應用,商品砂漿專用外加劑必將給外加劑行業帶來又一次發展機遇。

          11、對我國混凝土外加劑應用技術展開深入研究與工程實踐

          所謂混凝土外加劑應用技術,是指在研究混凝土外加劑的組成、配方和作用機理的基礎上,從混凝土的整體性能要求出發,就混凝土外加劑在混凝土工程中的應用技術問題開展研究與工程實踐,研究如何把眾多的混凝土外加劑正確地使用到各種建設工程中,并取得預期的技術經濟效益;圍繞外加劑混凝土的重大熱點和難點問題開展研討;為施工應用單位解決應用技術中的相關問題,促進我國混凝土質量水平的提高。

          12、關注混凝土外加劑生產綠色化問題

          利用天然原材料和工業生產副產品開發外加劑新品種對實現混凝土外加劑綠色化生產目標和社會可持續發展具有重要意義。

          13、盡早解決標準與標準之間相關性存在的問題,規范外加劑的質量促進外加劑的使用。

          “混凝土外加劑標準”是判定外加劑產品是否合格的依據,而“混凝土外加劑應用技術規范”是對外加劑混凝土工程施工中應用技術的明確規定。由于某些原因,現行的“混凝土外加劑標準”及其相關標準與“混凝土外加劑應用技術規范”之間某些關聯性存在的問題是突出的,這也是今后外加劑應用技術分會工作的重點之一。

          四、我國混凝土外加劑及其應用技術存在問題

          隨著建設工程發展的需要,我們必須不斷地更新知識、積極創新,去應對新的變化,解決新的難題。

          目前,在我國的建設工程實踐中,混凝土外加劑及其應用技術方面面臨著下列主要的難點和熱點問題,這也是混凝土外加劑國內技術存在的問題,也是與國外先進技術的差距,也是我們分會亟待解決的問題。

          1、外加劑和水泥的適應性問題

          外加劑和水泥的適應性問題自外加劑特別是減水劑、高效減水劑應用于混凝土中以來,就一直伴隨至今。絕大部分外加劑與水泥之間都存在適應性問題,工程中反應最為突出的是減水劑與水泥的適應性問題。

          尤其是水泥更換新標準以來,該問題有相對嚴重之勢,甚至直接影響到外加劑在商品預拌混凝土中的應用,如經常出現的混凝土拌合物流動性差、嚴重泌水、坍落度損失過快等,甚至導致混凝土不正常凝結而產生裂縫等問題。適應性好,即滿足施工要求,提高混凝土工程質量,又降低成本;適應性差就難以實現;若完全不適應或與工程要求的完全相反,不僅工程質量差,有時還會造成質量事故或無法施工。影響減水劑與水泥適應性的原因錯綜復雜,其主要影響因素有:

          (1)水泥礦物組成、含堿量、細度、混合材種類、調凝劑石膏形態以及水泥的溫度、新鮮程度等。

          (2)外加劑自身特性,如減水劑的分子結構、極性基團種類、分子量分布、聚合度、雜質含量等對水泥的塑化效果也有較大影響;因原材料、生產工藝控制的差異,即使是同一種類的減水劑其與水泥的適應性也可能不同。

          (3)環境因素如溫度、濕度的變化等對二者的相互適應性也有一定的影響。

          商品混凝土,特別是大流動性混凝土以及低水膠比的高強高性能混凝土,在運輸和施工過程中,由于外加劑與水泥適應性不良造成的坍落度損失過快是混凝土工業經常遇到的問題,此類問題不但影響混凝土施工速度、施工質量,甚至會造成無法泵送施工,并且會影響硬化以后的混凝土質量。

          解決外加劑和水泥的適應性問題,一方面要在外加劑主要是高效減水劑的品種與合成工藝等方面進行改進與提高,從而提高外加劑對各種不同水泥的適應性;另一方面要對水泥提出這方面的規范要求,作為其質量要求的一部分。因為既然是適應,就應該是相互的,否則此問題就難以解決。日本的成功經驗也證明了這一點。

          2、外加劑與混凝土的體積穩定性問題。

          我國基本建設方興未艾,預拌混凝土應用量十分巨大;我國工程界對于混凝土工程的安全性及耐久性越來越重視,而混凝土體積穩定性是影響混凝土工程安全性、耐久性,進而影響混凝土工程使用壽命的重要因素。所以有效控制預拌混凝土體積穩定性將成為預拌混凝土研究和應用的主要內容之一。欲實現預拌混凝土體積穩定性的有效控制,必須依賴混凝土體積穩定性測試技術和可改善混凝土體積穩定性的外加劑及其應用技術。不可否認,商品預拌混凝土中出現的裂縫問題,與某些外加劑增加了混凝土的收縮有一定的關系,所以,應重點研究外加劑(包括化學外加劑和礦物外加劑)與混凝土的體積穩定性之間的關系問題,以及如何消除和避免一部分外加劑對混凝土體積穩定性的負面影響,減少混凝土裂縫的產生等。

          3、混凝土外加劑適用范圍問題。

          隨著混凝土外加劑技術本身的不斷發展,其品種和性能也在不斷增多,但理論和實踐證明,大多數產品都有一個適用范圍,在某個有限的范圍內可獲得良好效果,如果使用不當,超范圍使用,甚至無限夸大其作用與使用范圍,則有可能不但沒有好處,反而有害處。所以,應在理論指導、大批試驗和大量工程實踐經驗總結的基礎上,總結出每一種類外加劑產品的最佳適用范圍,這也是混凝土外加劑應用技術研究中應解決的關鍵問題之一。

          4、摻外加劑混凝土的配合比設計問題

          減水劑特別是高效減水劑的應用使得現代混凝土技術有了很大發展,同時也使得外加劑混凝土與不摻外加劑的普通混凝土有了相當的區別,主要表現在以下幾點:

          (1)混凝土拌合物的工作性發生了很大變化,有可能混凝土拌合物的坍落度雖然相同,實際粘度卻相差很大。

          (2)混凝土減水20%~30%以后,其中的水泥漿體相應減少,為保證其工作性,一般都以增加水泥或膠凝材料的總量來彌補,如此變化,對混凝土的性能如水化溫升、混凝土的體積穩定性等產生重大影響。

          (3)低水灰比或水膠比條件下,與普通混凝土相比其水泥水化程度降低,相當部分的未水化水泥顆粒遺留在硬化混凝土中,其對混凝土的體積穩定性和耐久性可能會產生負面影響。當然,在低水膠比和摻加了大量摻合料的條件下,其水泥是如何水化以及水化程度如何,則有待進一步研究。

          所以,目前摻外加劑混凝土配合比設計不能仍沿用普通話那天配合比設計方法或僅僅在此基礎上略加改進。但是由于這方面的研究工作甚少,這勢必制約外加劑在混凝土中的有效的、進一步的推廣應用。因此,摻外加劑混凝土的配合比應如何最優化設計,值得進一步研究、試驗與工程實踐。

          5、外加劑與混凝土的外觀質量問題

          清水混凝土,又稱為裝飾混凝土。它澆筑的是高質量的混凝土,拆除澆筑模板后,不再作任何外部裝飾,混凝土外觀質量上乘,表面非常光滑,棱角分明,只是在表面涂一層或兩層透明的保護劑,顯得天然、莊重。清水混凝土建筑將成為我國現代建筑派的重要角色之一。因此,解決清水混凝土施工技術難題已成為混凝土工程界面臨的緊迫任務之一。清水混凝土的配制與施工是一項綜合技術,但是外加劑在其中起著至關重要的作用——例如可以通過外加劑改善混凝土拌合物的分層泌水、消除混凝土的表面氣泡,采用低收縮性外加劑防止混凝土表面裂縫的產生、采用高性能脫模劑、混凝土表面后處理劑等綜合措施來達到清水混凝土的施工目的。能否成功配制清水混凝土,是外加劑及其應用技術的綜合體現。清水混凝土在我國受到關注是近幾年的事,引人注目的北京首都國際機場3號航站樓工程建設有近1/2的混凝土采用了清水混凝土,效果甚佳,可謂當代我國清水混凝土工程的成功典范。因此今后有關配制清水混凝土的優質外加劑的研究開發及其應用技術的研究是清水混凝土在我國能否推廣應用的關鍵。

          6、混凝土外加劑生產、技術服務和應用人員的技術培訓問題

          混凝土外加劑及其應用技術在我國雖然發展迅速,日趨成熟,但與先進國家比較,我們不得不承認這樣一個事實:目前外加劑行業在許多方面,仍然處于一個相對亟待發展、需要進一步提升的階段。我們國家外加劑產品牌號種類繁多,性能良莠不齊,質量不穩定,外加劑名稱不規范,外加劑技術配方落后,名不副實的新品種不斷涌現,部分從業人員素質偏低,加之我國水泥品種繁多,摻合料等級差異大,混凝土工程特性各異,工程所處地域不同,施工環境不同,不同工程所選用的混凝土原材料千差萬別,混凝土工程技術人員面對如此變量無限的局面,面對太多難以確定的復雜因素,他們往往應對不能自如。因此,加強對外加劑生產、技術服務和應用人員的技術培訓工作尤為重要,也是對混凝土工程質量的負責之舉。

          7、混凝土外加劑標準規范存在的問題

          混凝土外加劑的特點是品種多、摻量小,作用大,它對混凝土性能的改善有著至關重要的影響,外加劑與混凝土的關系又是相輔相成、相互依存的。因此它的質量控制、品種的選擇、應用技術等相比其它工程材料更為重要。無論如何我們必須正確評價20年來我國先后制訂、修訂的一系列混凝土外加劑和外加劑應用技術標準規范,這些標準規范使我國外加劑產品有了統一的質量標準,規范了外加劑的工程應用,的確起到了積極的指導作用,也促進了我國混凝土技術的發展,我們不能否認這些標準規范在我國建筑業發展的不同時期、不同條件下所產生的積極影響和重要作用。進入21世紀以來,由于外加劑的廣泛應用和普及,混凝土外加劑標準規范中存在和暴露的一些問題與不足越來越顯而易見,有些問題已經妨礙了外加劑新產品、新技術的開發與推廣應用,已經不能適應本行業的發展需要,同時有礙于混凝土技術的發展與進步,這是一個不爭的事實。

          混凝土外加劑標準存在的問題:標準規定的基準水泥及基準混凝土與使用水泥及混凝土相關性不大;標準規定的基準水泥標號的唯一性及不穩定性;標準規定的試驗條件與使用條件相差甚遠;標準中某些技術指標不能反映實際使用的外加劑混凝土真實性能;標準中某些指標無實際意義、不合理、空缺;標準中某些檢驗方法不具可操作性;標準中某些內容無前瞻性;混凝土外加劑應用技術規范存在的諸多問題。

          8、功能型聚羧酸系減水劑的制備技術問題

          早強型聚羧酸系減水劑目前常通過復合技術達到早強的目的,這往往會在外加劑中帶來一些無機鹽類,某些情況下會對混凝土耐久性帶來不利應用,且其摻量也較高。而通過有機合成技術制備的早強型聚羧酸系減水劑還不成熟,成熟的技術主要集中在國外的外加劑公司中。

          管樁混凝土用聚羧酸系減水劑及其應用技術還很不成熟,存在粘度較大不易布料、容易泌水離析等問題。

          可滿足低坍落度高保持性(例如坍落度10cm并能保持2h不變)的聚羧酸系減水劑的開發。

          抗泥型聚羧酸系減水劑的開發,減縮型聚羧酸系減水劑的開發等。

          9、知識產權與技術創新問題

          知識產權是企業的靈魂與核心競爭力之一,然而目前我國混凝土外加劑企業的技術和經營發展模式常常是技術模仿再到低價競爭,對知識產權的尊重嚴重不足。這造成了企業對研發的實質性投入少,創新動力不足,發展后勁不足,從而使得企業的產品趨同、差異化不明顯。目前,知識產權和創新問題已經成為制約外加劑行業發展的重要因素。

          10、過度競爭問題

          2015年國內混凝土企業產量大約下降了30%左右,混凝土產量的下降造成了混凝土外加劑企業的產能嚴重過剩。低價成為企業首選的競爭利器,尤其在產品質量和技術不占主流地位的市場中,低價的過度競爭成為主要的現象。這帶來了一些列的后果,例如行業利潤低,拖欠款嚴重、普遍,一味滿足客戶要求甚至許多不合理要求等。

          五、混凝土外加劑國內技術發展的對策與建議

          社會的可持續發展已成為世界各國共同追求的發展戰略目標。為適應這一戰略要求,建筑工程及其用于其中的建筑材料將朝著綠色、環保、節約資源和能源的方向發展,不適應時代發展需要的落后產品和落后技術將被淘汰,取而代之的是符合可持續發展需要的新產品和新技術。

          1.毫無疑問,創新、節能、環保將是未來我國混凝土外加劑的發展大方向。

          2.混凝土外加劑具體技術發展將向降低水泥用量、改善混凝土工作性、提高混凝土強度、利用工業廢料有效改善混凝結構耐久性、延長基礎設施使用壽命的方向發展。

          3.混凝土外加劑新產品、新技術的發展趨勢也十分明朗:大摻量向低摻量發展,外加劑的摻量越小對混凝土的品質越有利;低效能向高效能發展,使外加劑產品進一步高能高效化;單一功能向多功能發展,發展多功能型外加劑的益處是,它們可以滿足混凝土某些性能的同時還可以滿足其工藝要求,從而可顯著提高其技術經濟效益,并適合各類混凝土;無機型向有機型發展,通常無機型外加劑的摻量明顯多于有機型外加劑,而且其效能相對低下,同時帶入混凝土中的有害金屬離子相對較多;而有機型外加劑的特點恰恰是摻量小,效能高,可大大降低對混凝土有害成分的帶入;高堿型向低堿型發展,盡早解決速凝劑、早強劑、膨脹劑、防凍劑等存在堿含量較高的問題;固體型向液體型發展,開發液體速凝劑、液體防凍劑、液體防水劑等;另外綠色環保節能型外加劑的開發,在保證外加劑質量的前提下,一方面充分利用適宜的工業廢料生產外加劑,主要以節約水泥,降低混凝土成本,并降低混凝土施工費用,從而達到節約能源的目的;另一方面,注重外加劑產品在原材料的選用環節、生產過程以及使用過程當中,是否會對人體健康產生影響,是否會對環境造成污染等問題,以無毒、無污染、綠色環境保護為出發點;其它外加劑如:坍落度損失抑制劑、優質高效引氣劑、堿骨料反應抑制劑、減縮劑或收縮補償外加劑、抗離析泌水的外加劑、防裂密實劑以及針對特殊混凝土工程施工要求的特種外加劑等。

          4.隨著外加劑行業的不斷發展、行業整體水平的不斷提高、行業技術實力的拓展,作強作大的企業有必要更加重視生產設備的更新、工藝控制系統的升級、生產自動化程度的提高、試驗檢驗儀器設備及手段的完善與提升等。

          5.外加劑更要注重科技進步與科學發展,提倡推廣新技術,提倡技術創新,使外加劑向著先進性、多元性、實用性且具有高科技含量的研制與應用方向發展。同時兼顧技術效益、經濟效益與社會效益。

          6.加強與發達國家先進技術的交流,加強向這些國家先進技術的學習,還要借鑒國外高水平的管理經驗。

          外加劑應用技術分會一貫大力支持研制開發高性能、環境友好、新型先進外加劑產品及其應用技術,并繼續積極倡導加快外加劑新材料、新技術、新工藝的開發、應用和推廣。在中國混凝土與水泥制品協會的領導下我分會將努力為我國混凝土外加劑事業的蓬勃發展做出更大的貢獻。

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