淺談我國混凝土減水劑行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘要：本文從我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品研究方向、產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品價(jià)格水平三個(gè)方面介紹了目前我國減水劑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，著重分析了原材料價(jià)格波動(dòng)對我國減水劑價(jià)格的影響，以及我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品研究趨勢、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化趨勢和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：減水劑；混凝土；發(fā)展趨勢

一、前言

從90年代開始，日本和歐洲開始使用聚羧酸系高性能減水劑，混凝土減水劑進(jìn)入了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用時(shí)代。我國從 20世紀(jì)50年代開始對木質(zhì)素磺酸鹽減水劑進(jìn)行研究和應(yīng)用并在2000年前后逐漸開始對高性能減水劑進(jìn)行研究。我國減水劑行業(yè)雖起步較晚，但由于我國經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展的需要，混凝土減水劑行業(yè)在我國得到了飛快的發(fā)展，目前不管是研發(fā)水平，還是減水劑產(chǎn)量，我國都位居世界前列。

二、我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品現(xiàn)狀

在修訂的GB8076-2008中，減水劑按照減水效率主要分為普通減水劑（ 包括木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑、糖蜜類減水劑、胡敏酸鹽減水劑等，稱為第一代減水劑） 、高效減水劑（ 包括萘系減水劑、脂肪族減水劑、蒽系減水劑、洗油系減水劑、氨基磺酸鹽減水劑、密胺系減水劑等，稱為第二代減水劑） 和高性能減水劑（ 以聚羧酸系減水劑為代表，稱為第三代減水劑）三種類型。

（一）我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)50年代開始對減水劑進(jìn)行研究和應(yīng)用，到目前為止，已經(jīng)研究和開發(fā)出包括三代減水劑在內(nèi)的一系列產(chǎn)品，基本滿足了我國基礎(chǔ)建設(shè)對減水劑的需求。但由于膠凝材料系統(tǒng)和混凝土各種原材料的變化，還有市場競爭和需求的推動(dòng)，我國減水劑產(chǎn)品的研究正隨之不斷地推進(jìn)和完善。目前我國減水劑的研究主要集中在物理復(fù)配改性和化學(xué)反應(yīng)改性兩個(gè)方面，其中物理改性主要指通過選擇合適的緩凝劑、引氣劑等助劑改善、提高減水劑的性能水平或者將不同類型的減水劑通過科學(xué)合理復(fù)配得到復(fù)合型減水劑，如劉才林等以甲醛（F）、丙酮（A）、磺化劑（S）為主要原料，合成了脂肪族減水劑，并將自制的脂肪族減水劑與聚羧酸減水劑進(jìn)行復(fù)配研究，以提高這兩類減水劑的應(yīng)用潛力。化學(xué)反應(yīng)改性主要指通過聚合、接枝共聚、磺化、氧化、烷基化等化學(xué)反應(yīng)的方法，改善或者從根本上改變和提高減水劑的性能，其最主要體現(xiàn)在對第三代減水劑聚羧酸系高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在分子主鏈上形成側(cè)鏈并在側(cè)鏈上引入強(qiáng)極性基團(tuán)如：羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳型結(jié)構(gòu)，通過極性與非極性比例調(diào)節(jié)引氣性，一般非極性比例不超過30%；通過調(diào)節(jié)聚合物分子量增大減水性、質(zhì)量穩(wěn)定性；通過調(diào)節(jié)側(cè)鏈分子量，增加立體位阻作用而提高分散保持性能，其分子結(jié)構(gòu)式如圖1。

如方云輝等研究了聚羧酸分子結(jié)構(gòu)對混凝土性能的影響；徐雪峰通過縮合反應(yīng)在聚羧酸系減水劑的分子主鏈上接枝具有降低水泥砂漿收縮性能的官能團(tuán)，合成了一種具有縮減增強(qiáng)功能的聚羧酸系減水劑。

聚羧酸系減水劑隨著研發(fā)水平的提高、工藝的推廣和成本的降低，性價(jià)比優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域正逐步從高鐵、大壩和核電站向民用領(lǐng)域推廣。

（二）我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

據(jù)中國建筑材料聯(lián)合會混凝土外加劑分會統(tǒng)計(jì)，2007年、2009年和2011年，我國合成混凝土減水劑產(chǎn)量分別為284.54 萬噸、484.68萬噸和645.36萬噸，其中高效減水劑（折成固體計(jì)算）產(chǎn)量分別為225.6 萬噸、324.73萬噸和387.21萬噸，聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)量分別為41.3萬噸、126.83萬噸和239.11萬噸，如圖2所示。

從圖2、圖3中可以看出，目前我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍然以第二代高效減水劑為主，其產(chǎn)量也表現(xiàn)出逐年增長的趨勢，而第二代高效減水劑中，又主要以萘系高效減水劑為主，其在2011年的產(chǎn)量達(dá)到302.61萬噸，占整個(gè)第二代高效減水劑的78.15%。但是從第二代高效減水劑在所有減水劑產(chǎn)量的結(jié)構(gòu)中所占的比例來看，其占全部合成減水劑產(chǎn)量的比例已經(jīng)由2007年的79.3%，下降到2011年的60%左右。第三代聚羧酸系高性能減水劑由于其減水率高、環(huán)保等特點(diǎn)突出，其產(chǎn)量和所占比例正逐年提高，在2011年達(dá)到37.1%。近年來，聚羧酸系減水劑的應(yīng)用也從過去的重大工程重點(diǎn)部位的應(yīng)用向一般重大工程、普通工程和住房建設(shè)等民用項(xiàng)目大力推廣應(yīng)用。

（三）我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品價(jià)格現(xiàn)狀

減水劑行業(yè)屬于輕資產(chǎn)行業(yè)，2011年底固定資產(chǎn)占減水劑生產(chǎn)企業(yè)公司資產(chǎn)總額24%，減水劑成本中90%以上為原材料成本，因此原材料的價(jià)格波動(dòng)對公司的盈利水平影響較大。目前我國產(chǎn)量排名前兩位的減水劑是萘系高效減水劑和聚羧酸系高性能減水劑，其中萘系減水劑的原材料主要是工業(yè)萘和甲醛，聚羧酸系減水劑主要合成原料為聚乙二醇單甲醚（MPEG）、烯丙基聚氧乙烯醚（APEG）或甲基烯基聚氧乙烯（聚氧丙烯醚，TPEG）等聚醚材料，是由環(huán)氧乙烷通過加成反應(yīng)制得的可溶于水的線性聚合物。

工業(yè)萘是煤化工制品，最大需求來自于萘系減水劑（70%），其次是精萘和2-萘酚（各15%）。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)（卓創(chuàng)咨詢數(shù)據(jù)）顯示，2010年工業(yè)萘主產(chǎn)區(qū)均價(jià)在8890元/噸，2011年工業(yè)萘主產(chǎn)區(qū)均價(jià)在7144元/噸，2012年工業(yè)萘主產(chǎn)區(qū)均價(jià)在5180元/噸，2011年年均價(jià)較2010年下滑19.64%，2012年年均價(jià)較2011年下滑27.49%，2012年工業(yè)萘主產(chǎn)區(qū)均價(jià)與2010年相比，下降了3710元，下降幅度達(dá)到41.73%。

雖然2012年工業(yè)萘主產(chǎn)區(qū)年均價(jià)格較2011年下滑27.49%，但從圖4對從2010年到2012年工業(yè)萘主產(chǎn)區(qū)每半個(gè)月的價(jià)格監(jiān)測數(shù)據(jù)中可以看出，工業(yè)萘主產(chǎn)區(qū)價(jià)格從2011年10月份開始就沒有再像2011年上半年那樣出現(xiàn)大幅度下滑，除2012年9、、10月份的異常波動(dòng)外，基本維持在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)。從圖5工業(yè)萘和萘系高效減水劑的對比中可以看出，2012年萘系減水劑的價(jià)格和工業(yè)萘的價(jià)格波動(dòng)基本保持一致。但從圖中可以發(fā)現(xiàn)2012年1月份工業(yè)萘價(jià)格和萘系減水劑的價(jià)格之間的區(qū)間相差最小，相差在500元左右，而9月份工業(yè)萘價(jià)格和萘系減水劑的價(jià)格之間的區(qū)間相差最大，相差在2000元左右，因此可以看出，原材料的價(jià)格波動(dòng)將會影響萘系減水劑的價(jià)格并影響行業(yè)的盈利水平。

聚羧酸系減水劑主要合成原料是由環(huán)氧乙烷通過加成反應(yīng)制得的可溶于水的線性聚合物，而環(huán)氧乙烷（EO）是乙烯衍生物中僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有機(jī)化工產(chǎn)品，是石油化工的重要產(chǎn)品，具有高化學(xué)活性，易燃、易爆，不易長途運(yùn)輸，也無法進(jìn)口。

從圖6可以看出，2012年國內(nèi)聚羧酸系減水劑價(jià)格基本維持在一定的水平，40%含固量聚羧酸系減水劑波動(dòng)范圍維持在正負(fù)400元左右，而聚羧酸系減水劑主要合成原料環(huán)氧乙烷的價(jià)格則波動(dòng)較大，最高價(jià)格每噸達(dá)到13000元，最低價(jià)格每噸9980元。按每生產(chǎn)1噸40%濃度的聚羧酸系減水劑需要0.24噸的環(huán)氧乙烷作為原料計(jì)算，環(huán)氧乙烷每噸最高價(jià)和最低價(jià)之間的差價(jià)會導(dǎo)致每噸40%濃度的聚羧酸系減水劑成本約增加725元，因此會大大影響到行業(yè)的盈利水平。

通過分析我國主要減水劑原材料的價(jià)格和對應(yīng)減水劑價(jià)格之間的關(guān)系可知，原材料價(jià)格是決定我國減水劑行業(yè)盈利水平的主要因素之一。

三、我國減水劑行業(yè)的發(fā)展趨勢

（一）我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品研究趨勢

我國減水劑行業(yè)未來一段時(shí)間的研究主要以聚羧酸系減水劑的研究為主。近期我國對聚羧酸系高性能減水劑的主要研究包括電荷密度分化、分子鏈長度和官能團(tuán)組成等，結(jié)合我國混凝土減水劑行業(yè)的現(xiàn)狀，未來幾年，我國混凝土減水劑產(chǎn)品研究趨勢主要集中在以下幾個(gè)方面：

1.高性能和低成本化并行開發(fā)，共同發(fā)展，即把開發(fā)出可以滿足特殊工程需要、解決大體積高強(qiáng)度混凝土容易出現(xiàn)早期裂縫等問題的高性能減水劑和通過豐富聚羧酸原料大單體、改變分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等手段進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本共同作為我國混凝土減水劑研究開發(fā)的基本方向。

2.產(chǎn)品功能系列化以滿足不同混凝土工程需求，即針對混凝土工程需要的保坍、早強(qiáng)、抗收縮等不同的性能要求，設(shè)計(jì)突出不同功能的減水劑產(chǎn)品。

3.進(jìn)一步解決聚羧酸系減水劑與其他品種外加劑、水泥、摻合料和不良混凝土骨料等的適應(yīng)性問題。

（二）我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化趨勢

產(chǎn)品成本、市場需求和產(chǎn)品開發(fā)的成熟度等因素決定著我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化。從產(chǎn)品成本來看，我國減水劑行業(yè)產(chǎn)品的成本主要來源于原料成本、勞動(dòng)力成本和運(yùn)輸成本，其中原料成本是為我國減水劑行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化的一個(gè)重要決定因素。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截至2012年年初，國內(nèi)共有環(huán)氧乙烷和乙二醇聯(lián)產(chǎn)裝置25套，商品環(huán)氧乙烷產(chǎn)能133萬噸/年。而目前，華東地區(qū)仍有多套環(huán)氧乙烷裝置在建設(shè)之中，預(yù)計(jì)其產(chǎn)能在2015年左右得到釋放，到時(shí)我國商品環(huán)氧乙烷產(chǎn)能或?qū)⒊^381萬噸/年，我國聚羧酸系減水劑主要合成原料的供應(yīng)和價(jià)格將進(jìn)入一個(gè)相對穩(wěn)定地發(fā)展時(shí)期，這將有利于聚羧酸系減水劑的進(jìn)一步推廣。從市場需求和產(chǎn)品開發(fā)的成熟度來看，未來幾年，城市軌道交通、水利水電、核電站和高鐵客運(yùn)專線等工程的建設(shè)仍保持著對聚羧酸系減水劑的旺盛需求，同時(shí)隨著聚羧酸系減水劑研發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)水平的不斷提高，產(chǎn)品逐漸成熟，其在我國減水劑行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中所占的比例也將會進(jìn)一步提升。

四、結(jié)論

1.隨著原材料產(chǎn)能的增加和價(jià)格波動(dòng)幅度的減小，我國減水劑行業(yè)中原材料價(jià)格變化對行業(yè)盈利水平的影響將會逐步減弱。

2.聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)品是我國減水劑行業(yè)的一個(gè)主要研究開發(fā)和市場推廣產(chǎn)品，在我國減水劑行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中所占的比例正在逐步提高。

3.全國性、規(guī)?；?、自動(dòng)化和產(chǎn)品多樣化是我國減水劑行業(yè)的發(fā)展趨勢。

目前我國合成減水劑生產(chǎn)企業(yè)正從規(guī)模小、產(chǎn)品單一、自動(dòng)化水平低、地方性企業(yè)發(fā)展階段，逐步過渡到規(guī)模大型化、產(chǎn)品品種系列化、全自動(dòng)化、全國性企業(yè)發(fā)展階段，其中大企業(yè)年產(chǎn)值已經(jīng)超過10億元，部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化生產(chǎn)。展望我國減水劑行業(yè)未來的發(fā)展，全國性、規(guī)?；⒆詣?dòng)化和產(chǎn)品多樣化發(fā)展趨勢將會得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王玲，田培，白杰，高春勇.我國混凝土減水劑的現(xiàn)狀及未來[J].混凝土與水泥制品，2008（10）.

[2]邵艷霞，都英欣.高效減水劑的研究進(jìn)展[J].上海建材，2003（04）.

（作者單位：科之杰新材料集團(tuán)有限公司）