聚羧酸减水剂在中国西南地区的应用现状分析 - 中国表面活性剂行业网

混凝土是当今世界上使用量最大的建筑材料，混凝土外加剂的发展对现代混凝土的作用显著，是推动混凝土技术进步的关键力量。目前混凝土已进入“绿色”、“高性能”时代，相应地对混凝土的原材料、工作性、耐久性、节能环保，以及经济性等提出了更高的要求。聚羧酸减水剂具有低掺量、高减水率、低氯、低碱、低坍落度损失、清洁环保，以及较好的水泥适应性等特点，已成为当今混凝土外加剂领域研究与应用的热点[1-2]。与萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸系及脂肪族系高效减水剂不同，聚羧酸减水剂采用的是自由基聚合反应合成，分子结构可设计性强、可调整空间大。聚羧酸高效减水剂呈梳形结构，主链一般为脂肪链段，并含长侧链及多种功能基团（如羟基、羧基、磺酸基、酯基、醚基、腈基、酰胺基、酰亚胺基等），从而赋予其丰富多样的性能变化。功能基种类与数量、长侧链结构与分子量、长侧基在减水剂分子中的疏密程度、减水剂的分子量及分子量分布等都会极大的影响聚羧酸减水剂的性能[3-5]。我国当前正处于基础设施建设高峰期，水泥和混凝土用量巨大，接近世界总量的60%，因而对混凝土外加剂的需求，尤其是具有优异性能的聚羧酸减水剂的需求是非常巨大的；由于西部建设的特殊性与地材的差异性，中国西南地区的聚羧酸减水剂的总体态势与国内有所区别。

2 近五年来国内及西南地区的水泥产量变化[6]

由图1及表1可知，从2008年～2012年的五年间，全国、四川、重庆、云南、贵州的水泥产量增长率分别为：15.7%、119.8%、75.2%、101.8%、197.6%，西南地区各省市水泥产量增长明显高于全国。四川水泥产量一直居西南地区之首，尤其是2008年～2011年（四川5.12汶川大地震的恢复重建期间），水泥产量出现了增长高峰。重庆、贵州、云南水泥产量虽不高，但保持了良好的稳定增长。因此，由过去五年来水泥的发展态势可看出，西南地区的整体水泥行业发展情况较好，预计未来5～10年将极可能继续保持这种增长态势。

表1  西南及全国水泥年产量统计表（单位，亿吨）

图1 近五年全国与西南各省市水泥年产量

3 西南地区集料状况分析

聚羧酸减水剂对砂的含泥量、砂的细度、骨料的风化程度相当敏感；泥及高风化度的砂比水泥对聚羧酸减水剂的吸附作用强，会显著降低聚羧酸减水剂使用效能，从而导致聚羧酸减水剂掺量增大、使用成本大幅增加。此外，随着集料含泥量的增加，也造成混凝土工作性能下降、强度及耐久性降低。使用聚羧酸减水剂时，通常要求砂的含泥量不超过3%，普通混凝土用砂的细度模数（Mx）控制在1.6～3.7范围内[7-8]。

在西南地区，由于地理原因，集料的质量差别较大，各省市内的不同地区也有差异。四川地区多使用河砂和机制砂，总体而言地材质量较好，比较适宜聚羧酸减水剂的推广使用；凉山州商混站用砂的含泥量较高且个别商混站会使用风化较重的山砂，宜宾市商混站用砂为细度模数低于1.6的河砂，而攀枝花市有的商混站部分使用了孔结构较为丰富的钢渣作粗集料。

重庆市处于江河交汇处，天然砂为特细砂（细度模数在0.8左右），含泥量较高（约8% ）[9]。云南省和贵州省使用山砂的比例高于四川省、重庆市，山砂含泥量及风化程度较大，表面光洁度不如河砂，且级配较差。

4 近五年西南地区混凝土量估算及2012年聚羧酸减水剂使用量估计

根据各年水泥总产量值，按每方混凝土300kg的水泥用量，对各年混凝土量进行了估算，所得结果见表2。

表2  近五年西南地区混凝土量估算表

由表2所示的2012年西南地区的水泥总产量为3.273亿吨，估算出2012年混凝土量为7.6亿方（按70%的水泥用于混凝土生产），混凝土外加剂按照16元/m3的价格计算，2012年中国西南地区混凝土外加剂市场量约为80亿元（按70%左右的混凝土使用了外加剂估算）。

目前我国掺聚羧酸减水剂的混凝土占混凝土总量约40%～50%，与发达国家60%~80%的比例相比，还有一定差距[10-12]。西南地区的商品混凝土聚羧酸减水剂的使用率（占总高效减水剂的比例）大致为：四川（60%）、重庆（40%）、云南（40%）、贵州（50%）。成都、南充、遂宁、广安、资阳及阆中等四川的多数大中城市商混站几乎全部使用聚羧酸外加剂；重庆的量处于过渡期，机制砂的设备改进力度很大，预计砂的质量会显著提升，聚羧酸减水剂的用量也会相应地随之增长；云南的边远地市州的聚羧酸减水剂的使用率较低，导致其全省总体比例不高；贵州的贵阳、遵义的商混站也几乎全部使用聚羧酸外加剂，但其它地市州又显著滞后（山砂颗粒的风化程度严重）。

经初步统计，整个西南地区生产聚羧酸减水剂的大小企业有近百家。西南地区产量超过2万吨（母液固含量按20%计算）的企业主要包括，四川省：四川三三科技（同舟化工科技）有限公司、四川吉龙化学建材有限公司、西卡四川柯帅外加剂有限公司、四川巨星新型材料有限公司、四川华伟银凯建材有限公司，以及四川新达粘胶科技有限公司等；重庆市：重庆市三木建材有限公司、重庆市三圣特种建材股份有限公司、重庆健杰科技有限公司、重庆达华砼外加剂科技发展有限公司，以及重庆紫光和盛建材有限公司等；贵州省：贵州绿洲苑建材有限公司、贵州科建建材有限责任公司，以及贵州遵义市浙贵建材有限公司等；云南省：昆明生威混凝土外加剂有限责任公司、云南昆钢建材科技有限公司，以及云南建恺恒利工贸有限公司等。整个中国西南地区，聚羧酸减水剂总计2012年的产量大约为40万吨（固含量按20%计算）。

聚羧酸减水剂的发展与地区城市建设、交通及水电建设是息息相关的。西南地区相较于发达的东南沿海地区，交通较为落后，发展空间较大，同时由于地理位置复杂且多山、多水等特性，使得交通建设方面桥隧多、跨度大、造价高，混凝土需求量大、强度等级要求高、且耐久性要求高，因而聚羧酸减水剂具有较强的竞争优势。西南地区水资源非常丰富，政府尤其注重水电资源开发，在未来十年，仅四川西部地区就将新建大型水利发电站100个，这其中还不包括一些中小型水坝[13]；而聚羧酸减水剂低碱、低氯，清洁环保的特性，在水利建设方面是独具优势的，可在水利建设中全面使用聚羧酸减水剂。整体而言，西南地区聚羧酸减水剂的应用和推广前景广阔。

   5 结语

   在西南地区，聚羧酸减水剂正处于蓬勃发展阶段。由于其众多突出的优点，市场占有率还将进一步提升。含泥量和盆地周边风化集料是制约聚羧酸减水剂应用和推广的关键因素，但从新型聚羧酸减水剂结构设计入手，可找到较好的解决方案。此外，目前我国与发达国家相比，聚羧酸减水剂在品种、功能性、差异性等方面存在不足，主要源于关键原料活性大单体的品种少、同质化等局限，还需与上游企业共同努力改进。