1.1　我国外加剂的现状

自20世纪70年代起，我国混凝土外加剂的科研、生产和应用已取得迅速的进展。中国建材工业联合混凝土外加剂分会从2013年10月起，组织有关方面的力量，对我国外加剂的生产情况进行了全面的调查分析，一直持续到2014年3月，历时近半年，调查统计结果见表1-1。

2.不包括各类复合外加剂。

从表1-1可以看出，2013年中国各种减水剂产量约为954.3万吨，其中高效减水剂（萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐、脂肪族和蒽系）占全部合成减水剂总量的46.5%，聚羧酸系高性能减水剂占52.2%，普通减水剂占1.3%。

2013年其他外加剂的产量分别为：引气剂3.79万吨、膨胀剂150万吨、速凝剂111.11万吨、缓凝剂（葡萄糖酸钠、糖钙、糖蜜等）6.02万吨。

1.1.1　高性能减水剂

以聚羧酸盐类为主要成分的高性能减水剂，由于它具有一定的引气性、较高效的减水率和良好的坍落度保持性能，生产过程无污染，是环保型的外加剂。国外20世纪90年代开始使用，日本现在的使用量占高效减水剂的60%～70%，欧美约占50%。我国是从20世纪末开始研究和应用的，目前国内有很多企业可以生产该类产品，且生产能力都比较大，都处于以销定产的状态。现聚羧酸盐系减水剂2013年产量已达497.8万吨，若以高性能减水剂和高效减水剂两者总产量来说，高性能减水剂占52.9%，可以说高性能减水剂在我国的发展速度是非常快的。

1.1.2　高效减水剂

高效减水剂是在混凝土工作性能大致相同时，具有较高减水率的一种外加剂，也是当前广泛使用的一种外加剂。高效减水剂的品种，以原料品种来分，主要分为以下列几类：

① 以萘为原料的萘磺酸钠甲醛缩合物；

② 以三聚氰胺为原料的磺化三聚氰胺甲醛树脂；

③ 以蒽油为原料的聚亚甲基蒽磺酸钠；

④ 以甲基萘为原料的聚亚甲基萘磺酸钠；

⑤ 以苯酚和对氨基苯磺酸钠为原料的氨基磺酸盐系高效减水剂；

⑥ 以丙酮为原料的磺化酮醛缩合物高效减水剂。

高效减水剂2013年总产量达444万吨，其中各种外加剂所占的比例为：萘系80.54%；脂肪族15.36%；氨基磺酸盐3.40%；蒽系0.52%；蜜胺系0.18%。萘系减水剂仍然占各种高效减水剂的主导地位，是使用量大、面广的外加剂；蜜胺系减水剂在我国与萘系减水剂几乎同时出现，其使用量仅占0.18%。这两种外加剂，在它们各自最佳掺量时，具有相似的性能，其在使用量上的巨大差异，取决于性价比。高效减水剂的品种虽然较多，但有些品种，如以古马隆为原料的氧茚树脂磺酸钠和以栲胶为原料的高效减水剂，长期以来生产企业和产量都较少。

1.1.3　膨胀剂

膨胀剂的主要特性是掺入混凝土后起抗裂、防渗作用，它的膨胀性能可补偿混凝土硬化过程中的收缩，在限制条件下成为自应力混凝土。我国生产的膨胀剂主要品种有：

① U型膨胀剂（由生、熟明矾石、硬石膏等组成）；

② 复合膨胀剂（CEA）；

③ 铝酸钙膨胀剂（AEA-高强熟料、天然明矾石、石膏）；

④ EA-L膨胀剂（由生明矾石、石膏等组成）；

⑤ FN-M膨胀剂（硫铝酸盐混凝土膨胀剂）；

⑥ CSA微膨胀剂（硫铝酸盐等）；

⑦ 脂膜石灰膨胀剂（石灰、硬脂酸等）。

膨胀剂2013年产量约为150多万吨，生产企业有70多家，但多数是小型企业。一些上规模的企业年产量3万～5万吨，少数厂年产量达到10万吨，甚至20万吨以上。

1.1.4　速凝剂

速凝剂是调节混凝土（或砂浆）凝结和硬化速率的外加剂，它能加速水泥的水化作用，显著缩短凝结时间，用于喷射混凝土施工。速凝剂按产品形态分，可分为固态和液态；按其碱的含量高低来分，可分为有碱、无碱和低碱。目前我国常用的速凝剂主要是无机盐，其品种有：

① 红星一型速凝剂（NaAlO2、石膏等）；

② 711型速凝剂（NaAlO2、石膏等）；

③ 阳泉Ⅰ型（NaAlO2、CaO等）；

④ 尧山型（NaAlO2）；

⑤ 731型（NaAlO2）；

⑥ 782型（NaAlO2、矾泥、石灰）；

⑦ J85型（NaAlO2等）。

由于近年来，我国基础设施建设的高速发展，速凝剂的产量迅速增加，速凝剂的2013年产量约为111.1万吨，生产企业有60多家，规模大多数在5000～6000t，少数厂达万吨以上。这些厂主要分布华北、华东、中南和东北地区。

速凝剂从产量来说，除高效减水剂、高性能减水剂、膨胀剂外，产量居各种外加剂的第四位。速凝剂广泛应用于隧道、矿山井巷和地下室的支护衬砌，具有施工工艺简单、可加快施工进度、节约材料、减少开挖断面、提高衬砌承载能力等优点。

各种速凝剂的主要特点是：无机盐类（含碱的铝酸盐和碳酸盐），其掺量较低，一般为水泥质量的3%～5%，但后期强度损失较大；不含碱的无机盐类，掺量为5%～9%；铝酸钙型，掺量为5%～9%，其后期强度损失较小；硫铝酸钙型掺量较高，为水泥质量的10%～20%，后期强度较高，可用于高强喷射混凝土。

1.1.5　木质素磺酸盐外加剂

木质素磺酸盐外加剂是常用的普通型减水剂，具减水率为8%～10%，可以直接使用，也可作为复合型外加剂原料之一，因价格较便宜，使用还是比较广泛的。木质素磺酸盐类减水剂2013年产量约为12.5万吨，从现在情况来看，我国木质素资源尚未得到充分利用，还可以潜力挖掘。从我国利用木质素磺酸盐减水剂来说，各地是不平衡的，南方利用较多，如上海是利用它配制成中效泵送剂，较广泛地用于商品混凝土；北京利用较少，这可能与水泥的适应性有关。国外有些国家，木质磺酸盐利用还是比较好的，如韩国2006年混凝土产量4.38亿立方米，70%～80%的混凝土（＜C30）使用了木质素磺酸盐减水剂。

1.1.6　缓凝剂

许多有机物和无机物及其衍生物都可用作缓凝凝剂，且品种繁多。目前使用的产品有糖钙、糖等，这些产品主要用于缓凝剂或作为复合外加剂的组分。木质素磺酸盐虽然主要用作普通减水剂，但其组成中含有糖，在很多场合有时也用作缓凝组分。羟基羧酸（柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、水杨酸、乙酸、马来酸、单宁酸、己糖酸等）、碳水化合物（蔗糖）或其它一些化合物（丙三醇、甲基硅铝酸钠、对氨基苯磺酸等）也可用作缓凝剂。

以前外加剂行业所用葡萄糖酸钠大多来自食品行业。近年来有些大型的外加剂厂也开始生产葡萄糖酸钠，2013年产量已达6.02万吨，可降低其复合外加剂的生产成本。

1.1.7　引气剂

引气剂是一种在搅拌时具有在砂浆和混凝土中引入大量均匀分布的封闭的微小气泡，而且在硬化后能保留在其中的一种外加剂。引气减水剂是兼有引气和减水两种功能的外加剂，引气剂和引气减水剂主要用来改善塑性砂浆和混凝土和易性，减少泌水和离析，同时大幅度提高砂浆和混凝土的耐久性。由于先前一些混凝土构筑物已进入老化期而遭受破坏，当前混凝土科学技术虽然取得较大进展，但也出现一些新建不久建筑物受到破坏的情况。因此，提高混凝土的安全使用寿命，也是当前土木工程界关注的重点问题之一。随着国内对混凝土耐久性的重视，引气剂应用也日益增加。目前国内应用量较多的引气剂是松香热聚物和皂苷类引气剂，这两种引气剂由于良好的引气性能受到重视，在工程中都逐步获得较广泛的应用。2013年产量达3.79万吨。

1.1.8　复合型外加剂

复合型外加剂是根据工程需要，以上述的某种组分为主，再加入其他组分复合而成，如防冻剂、早强减水、泵送剂、防水剂、引气减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂、水下混凝土用外加剂、灌浆剂等。这些复合型的外加剂生产设备较为简单，投资少，效益较好。我国有一大部分外加剂厂生产这种类型的外加剂。这种外加剂产品为粉状或液体。

混凝土外加剂大多数以复合外加剂型式加入混凝土中，按外加剂产量估算，我国掺用外加剂的混凝土仅占混凝土总量的65%左右，与先进国家掺用外加剂的混凝土占混凝土总量70%～80%相比，仍有一定差距，外加剂生产仍有较大的潜在市场。

综上所述，目前我国外加剂技术的发展现状大致可归纳总结如下。

① 萘系高效减水剂合成工艺技术成熟稳定，新品种合成高效减水剂加速发展。

萘系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。近年来，高效减水剂产品多样化，从原来的萘系和蜜胺系产品，向氨基磺酸盐、新型三聚氰胺、脂肪族等多品种方向发展，这是目前高效减水剂技术发展的特点之一。

② 高性能减水剂的应用。

20世纪90年代，我国开始研究聚羧酸盐系减水剂，并在21世纪初应用于工程。从聚羧酸盐产品质量来说，与国外相比，某些方面还有一些差距。当前我国生产的聚羧酸大多数为传统产品，一些具有特殊功能的产品（如早强型、高保塑型等）尚有待开发。

③ 混凝土外加剂品种齐全，产品性能不断提高。

除各种合成的外加剂品种外，还通过各种不同功能组分的恰当复配，可以得到性能优异的复合型混凝土外加剂，满足混凝土工程的多种要求。但由于我国水泥多品种、多强度等级，再加上我国水泥混合材的多样化造成胶凝材料系统反应的复杂性，丧失了其在普通水泥体系中最初研究的化学组成的最佳化。因此，今后外加剂企业将会面临更多的水泥和外加剂适应性的挑战。

④ 合成外加剂生产企业规模大型化。

在经过激烈的市场竞争中，一批具有较高技术水平、具有一定生产规模和良好售后服务的外加剂企业在市场经济的大潮中突显，它们的市场占有率较大。规模型企业的新建生产线起点高，改变了以前作坊式生产的旧貌，并有较完善的试验检验设备和管理制度，它们在提高产品质量的同时，还特别注重良好的售后服务。

⑤ 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。

过去在外加剂的生产过程中，温度控制、反应时间控制、加料、计量等过程都是人工操作，易造成质量波动。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进步的重要标志，也是我国混凝土外加剂生产企业发展的方向。目前已有多家企业建设了全自动化生产线，并取得良好的效果；另有一些外加剂生产企业对合成外加剂关键工艺进行了自动化监控，对于提高产品质量及减小质量波动起到重要作用。

⑥ 外资企业进入中国市场步伐加快。

我国巨大的混凝土市场，吸引了国际上许多知名的外加剂企业，纷纷在中国抢滩登陆。目前已经进入中国市场的跨国混凝土外加剂企业有美国的格雷斯建材公司，瑞士的西卡公司，英国的富斯乐公司，日本的花王、竹本油脂和触媒公司，德国的巴斯夫公司，加拿大的弗克（Fuclear）公司，意大利的卜赛特公司等，这些公司有的在中国设厂生产各种类型的外加剂产品，有的销售在其国外生产的产品。

⑦ 混凝土外加剂的绿色化生产技术有所加强。

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。生产企业开展了多种途径综合利用废渣等方面的研究和应用，加强废气、废水的处理等，争取零排放。一些复合外加剂厂也加强粉尘处理，改善生产条件，保障工人安全。

⑧ 地区分布不平衡状况正在步改善。

2005年以前化学合成年产量5万～10万吨，甚至20万吨的外加剂企业主要分布在东部沿海地区及中部几个省区，中西部和东北地区较少，目前这些地区也兴建了不少合成外加剂生产企业，地区分布不平衡状况正在步改善。

在混凝土中，合理使用任何一种外加剂都可以受益，但外加剂的发展方向与胶凝材料和混凝土技术发展方向以及其他因素的影响密切相关。