浅谈我国混凝土减水剂行业现状及发展趋势

摘要：本文从我国减水剂行业的产品研究方向、产品组成结构和产品价格水平三个方面介绍了目前我国减水剂行业的发展现状，着重分析了原材料价格波动对我国减水剂价格的影响，以及我国减水剂行业的产品研究趋势、产品结构变化趋势和产业发展趋势。

关键词：减水剂；混凝土；发展趋势

一、前言

从90年代开始，日本和欧洲开始使用聚羧酸系高性能减水剂，混凝土减水剂进入了迅速发展和广泛应用时代。我国从 20世纪50年代开始对木质素磺酸盐减水剂进行研究和应用并在2000年前后逐渐开始对高性能减水剂进行研究。我国减水剂行业虽起步较晚，但由于我国经济和基础建设快速发展的需要，混凝土减水剂行业在我国得到了飞快的发展，目前不管是研发水平，还是减水剂产量，我国都位居世界前列。

二、我国减水剂行业的产品现状

在修订的GB8076-2008中，减水剂按照减水效率主要分为普通减水剂（ 包括木质素磺酸盐类减水剂、糖蜜类减水剂、胡敏酸盐减水剂等，称为第一代减水剂） 、高效减水剂（ 包括萘系减水剂、脂肪族减水剂、蒽系减水剂、洗油系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、密胺系减水剂等，称为第二代减水剂） 和高性能减水剂（ 以聚羧酸系减水剂为代表，称为第三代减水剂）三种类型。

（一）我国减水剂行业的产品研究现状

我国从20世纪50年代开始对减水剂进行研究和应用，到目前为止，已经研究和开发出包括三代减水剂在内的一系列产品，基本满足了我国基础建设对减水剂的需求。但由于胶凝材料系统和混凝土各种原材料的变化，还有市场竞争和需求的推动，我国减水剂产品的研究正随之不断地推进和完善。目前我国减水剂的研究主要集中在物理复配改性和化学反应改性两个方面，其中物理改性主要指通过选择合适的缓凝剂、引气剂等助剂改善、提高减水剂的性能水平或者将不同类型的减水剂通过科学合理复配得到复合型减水剂，如刘才林等以甲醛（F）、丙酮（A）、磺化剂（S）为主要原料，合成了脂肪族减水剂，并将自制的脂肪族减水剂与聚羧酸减水剂进行复配研究，以提高这两类减水剂的应用潜力。化学反应改性主要指通过聚合、接枝共聚、磺化、氧化、烷基化等化学反应的方法，改善或者从根本上改变和提高减水剂的性能，其最主要体现在对第三代减水剂聚羧酸系高性能减水剂的分子结构设计方面。聚羧酸系减水剂的分子结构设计是在分子主链上形成侧链并在侧链上引入强极性基团如：羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳型结构，通过极性与非极性比例调节引气性，一般非极性比例不超过30%；通过调节聚合物分子量增大减水性、质量稳定性；通过调节侧链分子量，增加立阻作用而提高分散保持性能，其分子结构式如图1。

如方云辉等研究了聚羧酸分子结构对混凝土性能的影响；徐雪峰通过缩合反应在聚羧酸系减水剂的分子主链上接枝具有降低水泥砂浆收缩性能的官能团，合成了一种具有缩减增强功能的聚羧酸系减水剂。

聚羧酸系减水剂随着研发水平的提高、工艺的推广和成本的降低，性价比优势逐步显现，应用领域正逐步从高铁、大坝和核电站向民用领域推广。

（二）我国减水剂行业的产品结构现状

据中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会统计，2007年、2009年和2011年，我国合成混凝土减水剂产量分别为284.54 万吨、484.68万吨和645.36万吨，其中高效减水剂（折成固体计算）产量分别为225.6 万吨、324.73万吨和387.21万吨，聚羧酸系高性能减水剂产量分别为41.3万吨、126.83万吨和239.11万吨，如图2所示。

从图2、图3中可以看出，目前我国减水剂行业的产品结构仍然以第二代高效减水剂为主，其产量也表现出逐年增长的趋势，而第二代高效减水剂中，又主要以萘系高效减水剂为主，其在2011年的产量达到302.61万吨，占整个第二代高效减水剂的78.15%。但是从第二代高效减水剂在所有减水剂产量的结构中所占的比例来看，其占全部合成减水剂产量的比例已经由2007年的79.3%，下降到2011年的60%左右。第三代聚羧酸系高性能减水剂由于其减水率高、环保等特点突出，其产量和所占比例正逐年提高，在2011年达到37.1%。近年来，聚羧酸系减水剂的应用也从过去的重大工程重点部位的应用向一般重大工程、普通工程和住房建设等民用项目大力推广应用。

（三）我国减水剂行业的产品价格现状

减水剂行业属于轻资产行业，2011年底固定资产占减水剂生产企业公司资产总额24%，减水剂成本中90%以上为原材料成本，因此原材料的价格波动对公司的盈利水平影响较大。目前我国产量排名前两位的减水剂是萘系高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂，其中萘系减水剂的原材料主要是工业萘和甲醛，聚羧酸系减水剂主要合成原料为聚乙二醇单甲醚（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，是由环氧乙烷通过加成反应制得的可溶于水的线性聚合物。

工业萘是煤化工制品，最大需求来自于萘系减水剂（70%），其次是精萘和2-萘酚（各15%）。据相关数据（卓创咨询数据）显示，2010年工业萘主产区均价在8890元/吨，2011年工业萘主产区均价在7144元/吨，2012年工业萘主产区均价在5180元/吨，2011年年均价较2010年下滑19.64%，2012年年均价较2011年下滑27.49%，2012年工业萘主产区均价与2010年相比，下降了3710元，下降幅度达到41.73%。

虽然2012年工业萘主产区年均价格较2011年下滑27.49%，但从图4对从2010年到2012年工业萘主产区每半个月的价格监测数据中可以看出，工业萘主产区价格从2011年10月份开始就没有再像2011年上半年那样出现大幅度下滑，除2012年9、、10月份的异常波动外，基本维持在一定的范围内波动。从图5工业萘和萘系高效减水剂的对比中可以看出，2012年萘系减水剂的价格和工业萘的价格波动基本保持一致。但从图中可以发现2012年1月份工业萘价格和萘系减水剂的价格之间的区间相差最小，相差在500元左右，而9月份工业萘价格和萘系减水剂的价格之间的区间相差最大，相差在2000元左右，因此可以看出，原材料的价格波动将会影响萘系减水剂的价格并影响行业的盈利水平。

聚羧酸系减水剂主要合成原料是由环氧乙烷通过加成反应制得的可溶于水的线性聚合物，而环氧乙烷（EO）是乙烯衍生物中仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有机化工产品，是石油化工的重要产品，具有高化学活性，易燃、易爆，不易长途运输，也无法进口。

从图6可以看出，2012年国内聚羧酸系减水剂价格基本维持在一定的水平，40%含固量聚羧酸系减水剂波动范围维持在正负400元左右，而聚羧酸系减水剂主要合成原料环氧乙烷的价格则波动较大，最高价格每吨达到13000元，最低价格每吨9980元。按每生产1吨40%浓度的聚羧酸系减水剂需要0.24吨的环氧乙烷作为原料计算，环氧乙烷每吨最高价和最低价之间的差价会导致每吨40%浓度的聚羧酸系减水剂成本约增加725元，因此会大大影响到行业的盈利水平。

通过分析我国主要减水剂原材料的价格和对应减水剂价格之间的关系可知，原材料价格是决定我国减水剂行业盈利水平的主要因素之一。

三、我国减水剂行业的发展趋势

（一）我国减水剂行业的产品研究趋势

我国减水剂行业未来一段时间的研究主要以聚羧酸系减水剂的研究为主。近期我国对聚羧酸系高性能减水剂的主要研究包括电荷密度分化、分子链长度和官能团组成等，结合我国混凝土减水剂行业的现状，未来几年，我国混凝土减水剂产品研究趋势主要集中在以下几个方面：

1.高性能和低成本化并行开发，共同发展，即把开发出可以满足特殊工程需要、解决大体积高强度混凝土容易出现早期裂缝等问题的高性能减水剂和通过丰富聚羧酸原料大单体、改变分子结构设计等手段进一步降低产品成本共同作为我国混凝土减水剂研究开发的基本方向。

2.产品功能系列化以满足不同混凝土工程需求，即针对混凝土工程需要的保坍、早强、抗收缩等不同的性能要求，设计突出不同功能的减水剂产品。

3.进一步解决聚羧酸系减水剂与其他品种外加剂、水泥、掺合料和不良混凝土骨料等的适应性问题。

（二）我国减水剂行业的产品结构变化趋势

产品成本、市场需求和产品开发的成熟度等因素决定着我国减水剂行业的产品结构变化。从产品成本来看，我国减水剂行业产品的成本主要来源于原料成本、劳动力成本和运输成本，其中原料成本是为我国减水剂行业产品结构变化的一个重要决定因素。据相关统计，截至2012年年初，国内共有环氧乙烷和乙二醇联产装置25套，商品环氧乙烷产能133万吨/年。而目前，华东地区仍有多套环氧乙烷装置在建设之中，预计其产能在2015年左右得到释放，到时我国商品环氧乙烷产能或将超过381万吨/年，我国聚羧酸系减水剂主要合成原料的供应和价格将进入一个相对稳定地发展时期，这将有利于聚羧酸系减水剂的进一步推广。从市场需求和产品开发的成熟度来看，未来几年，城市轨道交通、水利水电、核电站和高铁客运专线等工程的建设仍保持着对聚羧酸系减水剂的旺盛需求，同时随着聚羧酸系减水剂研发水平和产业化生产水平的不断提高，产品逐渐成熟，其在我国减水剂行业的产品结构中所占的比例也将会进一步提升。

四、结论

1.随着原材料产能的增加和价格波动幅度的减小，我国减水剂行业中原材料价格变化对行业盈利水平的影响将会逐步减弱。

2.聚羧酸系高性能减水剂产品是我国减水剂行业的一个主要研究开发和市场推广产品，在我国减水剂行业产品结构中所占的比例正在逐步提高。

3.全国性、规模化、自动化和产品多样化是我国减水剂行业的发展趋势。

目前我国合成减水剂生产企业正从规模小、产品单一、自动化水平低、地方性企业发展阶段，逐步过渡到规模大型化、产品品种系列化、全自动化、全国性企业发展阶段，其中大企业年产值已经超过10亿元，部分企业已经实现了全面自动化生产。展望我国减水剂行业未来的发展，全国性、规模化、自动化和产品多样化发展趋势将会得到进一步加强。

参考文献：

[1]王玲，田培，白杰，高春勇.我国混凝土减水剂的现状及未来[J].混凝土与水泥制品，2008（10）.

[2]邵艳霞，都英欣.高效减水剂的研究进展[J].上海建材，2003（04）.

（作者单位：科之杰新材料集团有限公司）