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混凝土外加剂行业研究报告

来源:国泰君安 2015-11-27 09:50:00打印

作者:丁胤平

根据国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会联合发布的《混凝土外加剂定义、分类、命名与术语》(GB/T 8075-2005),混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能的材料。根据《国民经济行业分类》(GB/T 4754-2011),混凝土外加剂行业属于化学原料和化学制品制造业中的专用化学品制造。

一、行业概况

(一)行业分类

混凝土外加剂在拌制混凝土时,随同其他材料同时加入,在拌制混凝土过程中改善混凝土各种性能。混凝土外加剂原料构成以化工原料为主,属于化工产品,具有较高的技术含量,是实现混凝土行业“低碳、生态”发展的核心材料,已成为现代混凝土中除水泥、砂、石、水之外不可或缺的第五个组成部分。混凝土外加剂的特点是品种多、掺量小、在混凝土改性中起到的作用大,使用不同品种的混凝土外加剂,可以达到不同的效果。

混凝土外加剂按其主要功能可以概括为以下四类:

1、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂,如减水刘、泵送剂等;

2、调节混凝土凝结时间,调节和改善混凝土硬化性能的外加剂,如缓凝剂、促凝剂和速凝剂等;

3、改善混凝土耐久性能的外加剂,如引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等;

4、改善混凝土其他性能的外加剂,如膨胀剂、着色剂、防冻剂等。

此外,混凝土外加剂按其主要化学成分可以分为以下三类:

1、无机物外加剂:包括各种无机盐类、一些金属单质和少量氢氧化物等,如早强剂中的氯化钙和硫酸钠、加气剂中的铝粉、防水剂中的氢氧化钠等;

2、有机物外加剂:这类外加剂占混凝土外加剂的绝大部分,种类极多,其中大部分属于表面活性剂的范畴,有阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂等,如减水剂中的木质素磺酸盐、磺酸盐甲醛缩合物等;

3、复合外加剂:适当的无机物与有机物复合制成的外加剂,往往具有多种功能或使某项性能得到显著改善,利用“协同效应”是外加剂的发展方向之一。

(二)行业发展情况

混凝土外加剂行业的发展是与建筑工业的飞速发展和设计水平的不断提高分不开的。由于外加剂能有效地改善混凝土的性能,且具有良好的经济效益,在许多国家已得到广泛的应用,成为混凝土中不可或缺的材料。随着预拌混凝土行业的发展,对混凝土外加剂的依赖也日渐彰显。

中国产业信息网数据显示:2012年中国商品混凝土产量为88,816.92万立方米,同比增长14.38%,2013年中国商品混凝土产量为116,959.63万立方米,同比增长22.5%,2014年中国商品混凝土产量为155,412.74万立方米,同比增长11.39%。

 

     数据来源:国家统计局、中国产业信息网

根据中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会发布的2013年我国混凝土外加剂产品调查结果,2013年混凝土外加剂总产量达1,225.25万吨,折合外加剂销售产值达到496.61亿元。

数据来源:中国建材联合会混凝土外加剂分会

自2006年城市建设用混凝土要求全部采用商品混凝土后,混凝土减水剂的需求量开始显著增长。中国混凝土网统计数据显示,2014年我国减水剂消费总量达795万吨,较2013年同比增长13.57%,其中聚羧酸减水剂的消费总量达480万吨,较2013年同比增长33.33%,聚羧酸减水剂消费量占减水剂总消费量的60.38%,已成为减水剂市场的主导产品。2007年至2014年,我国减水剂表观消费量(按合成母液数量计算)由228万吨快速增加到806万吨,年复合增长率达到19.77%。根据中国混凝土网提供的数据,2015年我国混凝土减水剂消费量预计接近850万吨。

 

    数据来源:中国混凝土网、中国产业信息网

(三)行业生命周期

上世纪30年代,国外开始使用混凝土外加剂。前苏联是外加剂研究和使用较早的国家,从20世纪30年代起开始在混凝土中应用表面活性剂的实验。20世纪40至50年代国外混凝土外加剂技术迅速地发展,日本对普通减水剂加以改进和发展,使得减水剂得到了广泛应用。20世纪60年代以后是混凝土外加剂发展最具历史意义的时期。日本、德国纷纷研究出高效而性能优良的新型减水剂。为满足混凝土多种性能的要求,国外还大力发展兼有多种性能的复合多功能外加剂以及特殊性能的外加剂。

我国自上世纪50年代开始研制和少量使用混凝土外加剂;70年代我国的外加剂行业开始兴起。我国混凝土外加剂的研发、应用工作是建立于国外已有技术的基础上的,经过30多年的努力,经过起步、发展、标准化三个阶段后,目前正朝着高科技领域进军。从需求方面来说,虽然目前国内的外加剂品种齐全,各品种外加剂质量抽检中优等品和合格品比例提高,但我国掺用外加剂的混凝土只占混凝土总量的40%至45%左右,与先进国家掺用率达50%至80%相比,差距较大,混凝土外加剂还有较大的需求量。从目前混凝土中掺用外加剂的比例现状来看,外加剂还处在一个走向发展高潮的阶段。从混凝土外加剂

对混凝土性能的影响方面来看,随着混凝土制品品种的日益增多和建筑结构的日益复杂化、大型化,混凝土的技术要求越来越高,相应的对混凝土外加剂的要求也越来越高。建筑工程技术不断发展,一些特殊性能的混凝土的应用越来越广泛,这必将促使混凝土外加剂有新的、更大的发展。
因此,从行业发展整体阶段来看,我国混凝土外加剂行业正处在一个迅速发展的时期。

(四)现阶段行业特征

1、减水剂占据混凝土外加剂市场主导地位

据中国产业信息网统计数据显示,2013年各类外加剂使用总量中,以萘系减水剂为代表的高效减水剂和以聚羧酸系减水剂为代表的高性能减水剂的使用量合计超过了75%。2013年混凝土外加剂行业总产量达1,225.25万吨,其中减水剂产量954.24万吨,占外加剂总量的78%。因此,混凝土外加剂市场以减水剂为主要产品,在行业内部减水剂也经常被作为混凝土外加剂的代名词。

 

     数据来源:中国混凝土网统计、中国产业信息网

2、新品种混凝土外加剂仍将持续发展

随着我国在混凝土外加剂行业技术研发的不断深入,新型混凝土外加剂不断涌现,如能提高混凝土的抗冻融性能、延长混凝土使用寿命的引气剂,能够满足冬季负温条件下施工条件的防冻剂,能够抑制或减轻混凝土中钢筋和其他金属预埋件锈蚀的阻锈剂,能够应用于自流平自密混凝土的外加剂并大量节省建设过程的人工需求量的粘度调节剂,能够稳定控制预拌砂浆开放时间的缓凝调节剂等等,基本能够满足我国现有条件下施工的各种混凝土性能的要求。随着今后我国国民环保意识的加强以及节能减排的要求,如何适应复杂多变的外部环境以及利用废弃混凝土材料是今后混凝土外加剂发展的重点领域。

3、生产过程更加自动化、清洁化、环保化

传统混凝土外加剂生产过程中,计量、温度控制、反应时间控制、加料等过程都是人工操作,经常会出现误差或错误,轻则造成质量波动,重则出现废品。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提高的重要途径之一,也是我国混凝土外加剂生产企业发展的方向。同时,伴随着国家和社会对环境保护意识的不断提高,混凝土外加剂在生产过程中的清洁化和绿色化工艺要求也越来越受到生产企业的重视。外加剂生产企业开始有意识地改进生产工艺,开展多途径综合利用废渣等方面的研究和应用,减少生产过程中的废气排放,并充分利用循环水。未来环保要求还将延伸到外加剂的上游行业,加强对各种原材料、半成品的环保性能评价。

4、呈现明显的区域性特征

受到目前国内地区经济发展水平不均衡及商品混凝土使用普及率差异的因素影响,我国混凝土行业呈现出明显的区域性特点。2014年我国商品混凝土产量共计15.54亿立方米,其中华东地区中的江苏省、浙江省、山东省等地,中部地区中的安徽省、河南省等地,以及四川省、重庆市等西部省份的商品混凝土产量排名靠前,产量合计超过了全国商品混凝土总产量的50%。

 

     数据来源:国家统计局、中国产业信息网

由于混凝土外加剂主要应用于混凝土行业,因此混凝土外加剂也呈现出与商品混凝土同样的区域性特征。

(五)行业上下游

混凝土外加剂制造行业的上游行业主要有:工业萘、聚醚/聚酯单体、甲醛、硫酸、液碱等化工行业;下游行业主要包括商品混凝土行业以及预制混凝土构建生产行业,并最终应用到道路、桥梁等基础设施建设、建筑工程、水利及核电工程等涉及固定资产投资的行业。

 

二、行业竞争格局

根据中国混凝土与水泥制品协会外加剂应用技术分会于2015年1月发布的《外加剂行业发展报告》,据不完全统计,目前我国混凝土外加剂生产厂家接近2,000多家,其中化学合成生产企业有500多家、膨胀剂生产企业有100多家。外加剂生产企业逐年向规模化发展,年产万吨的企业已经有200多家,年产3万吨至4万吨的企业有近50家,其中年产值超亿元的外加剂生产企业有近百家。

目前公司所处行业市场集中度较低,但呈现集中化趋势。根据中国混凝土网的统计数据显示,2014年我国混凝土外加剂行业销售收入前十家企业销售收入合计为55.3亿元,与整个混凝土外加剂行业500亿左右的产值相比,该行业市场集中度较低。外加剂行业中排名前十的企业在过往数年中竞争格局较为稳定。近年来大型建筑公司和施工单位逐步实施集中采购和战略性合作,行业内领先企业依托自身研发、生产和服务优势,能为客户提供高性能混凝土整体解决方案,这使得行业内只能提供单一产品的中小企业的生存空间受到较大挤压。此外,随着国家对安全、环保要求的不断提高以及行业内骨干企业逐步进入资本市场,行业内将会出现更多的上下游产业链的整合与横向兼并扩张机会,混凝土外加剂的市场集中度将不断提高。

目前,已进入国内市场的主要跨国公司有:SIKA公司、BASF公司、富斯乐公司、意大利马贝公司、日本触媒公司等。跨国公司主要采用的推广方式是销售他们在境外生产的产品,有的公司也已经开始或将要在国内建立生产线、设厂生产或复配。跨国公司的进入,一方面有力地推动了混凝土外加剂行业在我国的发展与进步,缩短了我国混凝土外加剂与国外的差距,另一方面对提高我国混凝土外加剂行业的整体水平也起到积极的影响和促进作用。由于国内外加剂企业生产技术的进步以及国内企业更能适应我国原材料多变等环境因素,有些跨国公司逐渐退出国内市场。目前,跨国公司仅在局部高端和细分市场参与竞争。国内企业占据了我国绝大部分市场份额,市场竞争主要集中在本土企业之间, 并已开始参与到国际市场竞争中。

三、行业相关政策法规

(一)行业主管部门与监管体制

1、行业主管部门

混凝土外加剂行业已经充分实现市场化竞争,各家企业面对市场自主经营,其行业管理体制为国家宏观指导下的市场调节管理体制,政府职能部门进行宏观 调控,行业协会进行自律规范。具体而言,国家发改委承担行业宏观管理职能,住建部(厅)、交通部(厅)为其行业各级主管部门,国家质量监督检验检疫总局为其质量控制部门。

混凝土外加剂行业是关系到国计民生的重要行业,住建部、国家发改委等部 门负责该行业的宏观调控。其日常监督管理工作由所在省、市建设行政主管部门 及技术监督管理部门等负责。混凝土外加剂的生产与销售除铁道部实行产品检验 认证许可外暂无资质许可要求。

2、自律性组织

中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会是中国建筑材料联合会的分支机构,为混凝土外加剂全国性行业自律组织,承担相应的行业自律管理职能。中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会的主要职责是:开展行业基本情况调查,研究行业技术、经济、发展趋势和市场需求情况,及时向政府领导部门和中国建材联合会反映本行业的问题和意见,并通过制定、贯彻行业标准、规范、行规、行约来加强行业管理;向有关部门提出行业技术进展和发展规划以及技术、经济政策和经济法规等方面建议,加强行业间及行业内的技术、经济合作,协调产销和竞争中出现的问题,开展各种技术服务、培训、咨询、交流等活动,加强技术情报、市场信息的沟通,帮助企业了解国内外最新发展动向及技术热点,使企业尽快掌握外加剂的新技术等工作。

 (二)主要行业政策和法律法规

政策和法规

主要内容

《住房城乡建设部、工业和信息化部关于推广应用高性能混凝土的若干意见》(建标[2014]117号)

主要目标:通过完善高性能混凝土推广应用政策和相关标准,建立高性能混凝土推广应用工作机制,优化混凝土产品结构,到“十三五”末,高性能混凝土得到普遍应用。

《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》(国发[2013]36号)

提升城市基础设施建设和管理水平,有序推进城市基础设施建设工作,加快城市基础设施转型升级,全面提升城市基础设施水平。

《铁路产品认证采信目录(第一批)》(铁道部 2012年6月)

将高效减水剂、聚羧酸系减水剂列入铁路用减水剂产品。

《建材工业“十二五”发展规划》(工业和信息化部 2011年11月)

制修订水泥、水泥混凝土、干混砂浆、水泥混凝土外加剂、水泥混凝土骨料等产品质量国家标准。加强与国际标准对标,提升国内相关标准的水平。将高性能外加剂列入重点发展的产品。

《工业转型升级投资指南》(工业和信息化部2011年11月)

将高性能环保型混凝土外加剂列为建材行业发展重点,将高性能和高耐久性混凝土,建筑用水泥制品、电力用水泥制品、铁路用水泥制品、装配式混凝土构配件作为重点。

《关于进一步做好城市禁止现场搅拌砂浆的通知》(商商贸发[2009]361号)

推广使用预拌砂浆,支持预拌砂浆产业发展。预拌砂浆生产企业要向所在城市散装水泥办公室备案,并符合本市砂浆发展规划布局要求。

《中华人民共和国循环经济促进法》(2008年)

鼓励使用散装水泥,推广使用商品混凝土和预拌砂浆。

《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》(2006年)

要求在高速铁路等大型工程建设中混凝土添加剂必须使用聚羧酸系减水剂,极大的促进了聚羧酸高性能减水剂的推广与应用。

《中华人民共和国建筑法》(1997年)

制修订水泥、水泥混凝土、干混砂浆、水泥混凝土外加剂、水泥混凝土骨料等产品质量国家标准。加强与国际标准对标,提升国内相关标准的水平。将高性能外加剂列入重点发展的产品。

四、行业壁垒

(一)技术壁垒

混凝土外加剂是现代技术的产物,混凝土外加剂制造行业属于建筑材料与高分子化学、表面活性剂的前沿交叉领域,生产工艺流程具有一定的复杂性,生产工艺流程通常包括化学合成和物理复配。化学合成过程是减水剂生产的核心生产流程,其性能好坏和产品质量的稳定性是决定混凝土外加剂最终质量的关键。化学合成工艺要求较强技术实力,构成了进入行业的生产技术壁垒。物理复配过程是针对具体客户对混凝土的施工、力学性能、耐久性等性能要求,在母体中掺加其他功能性外加剂,从而形成直接应用于混凝土的外加剂产品,其技术性主要体现在根据实际工程项目需求不同进行定制化复配的二次开发能力。物理复配工艺要求的订制化服务能力和现场技术服务能力,构成了进入行业的应用技术壁垒。以上因素对新进企业形成了较高的技术壁垒。

(二)资金壁垒

混凝土外加剂行业属于制造业,其生产线投资、原材料采购均需要大量的固定资产和流动资金投入。由于上游企业一般为大型化工企业,规模大,议价能力强,外加剂企业的主要原材料的采购通常需要采用现款交易,即便采用赊销方式购入,其账期也较短,需要占用大量流动资金。而混凝土外加剂的下游行业是基础建设行业,主要客户为工程建设单位或为工程提供服务的商品混凝土企业,下游行业通常工期较长、回款较慢,导致混凝土外加剂生产企业的回款也相对较慢,因此需要占用大量流动资金。这也对新进企业形成了较高的资金壁垒。

(三)人才壁垒

混凝土外加剂生产工艺流程复杂,其化学合成和复配技术均具备较高的技术要求,因此需要具备较强专业知识的人才才能保证产品质量达到预期效果。由于我国混凝土质量参差不齐,现场施工情况各异,施工人员对混凝土及外加剂的性能和适应性有时也缺乏准确了解,仍需要专业的技术人员为其进行售后技术指导。随着我国基础建设行业的不断发展,建筑领域出现的新的技术、新的情况需要不断开发、改进混凝土外加剂的适应性能。混凝土外加剂企业只有依靠具备专业知识的人员不断进行研发、改进才能保持企业在市场中的竞争力。混凝土外加剂企业的生存和发展离不开专业的研发队伍、生产队伍、售后技术服务队伍的支撑。这些因素都为新进企业设定了进入壁垒。

(四)品牌壁垒

混凝土外加剂的特点是掺量小、作用大,如果外加剂使用不当,往往不能达到预期效果,甚至会出现质量事故。外加剂产品质量的稳定性对企业而言至关重要。为保证下游企业工程的质量,大中型建筑企业通常会依据产品技术性能指标、过往使用的历史经验和市场影响力选择企业及其产品,因此在行业中具有较高品牌知名度和美誉度的供应商具有较为明显的品牌优势。新进企业通常需要很大投入和较长时间才能逐步获得用户的认可。

五、影响行业发展的有利和不利因素

(一)有利因素

1、建筑工程质量要求的提高带动了混凝土外加剂的需求

近年来,我国建筑行业快速发展,混凝土需求量越来越大、质量要求也越来越高、性能要求越来越综合化、多样化。国家对建筑工程质量的监管也越来越严格,各省市相继出台了对建设工程质量的管理性文件。建筑工程质量要求的提高对混凝土混凝土的技术性能和经济指标都提出了新的要求,如要求混凝土具备更高的流动性、密实性、抗渗性、抗冻性、高强、耐酸、耐碱、耐热、隔音、保温、轻质、防水、防辐射、水下浇筑水离析和无振捣浇筑及钢筋混凝土中的钢筋抗侵蚀等方面性能。使用混凝土外加剂能有效改善混凝土的适应性,是提高混凝土性能的有效途径。因此,建筑工程质量要求的提高间接带动了混凝土外加剂的市场需求。

2、产业政策对混凝土外加剂行业发展提供了有力支持

国家大力倡导发展商品混凝土,“禁止现拌,支持预拌”政策的不断推广趋严,作为商品混凝土的主要原料之一,混凝土外加剂必将随着预拌混凝土使用量的提高而迅速发展。工信部《建材工业“十二五”发展规划》将高性能外加剂列入重点发展的产品,直接鼓励混凝土外加剂行业的发展。混凝土外加剂的使用在改善混凝土性能的同时,可显著减少混凝土中水泥的用量,提高各种工业废渣(如粉煤灰、磨细矿粉等)的应用,推广混凝土外加剂地使用符合国家节能降耗和保护环境地政策导向。

3、国家重大基础设施建设、新型城镇化和“一带一路”战略将长期有利于行业发展

基于我国经济持续、快速发展,以及各种基础设施建设规模的不断扩大,特别是高速铁路网、高速公路网、桥梁、隧道、机场、港口、大坝、高层建筑等建设项目的大规模开展,混凝土工程量巨大,混凝土外加剂市场将面临一个极大的发展机遇,未来较长时间内,其生产与应用仍将继续保持高速增长的趋势。从总体上来看,与国外发达国家相比,我国的基础设施建设水平还比较落后,大部分农村地区配套基础设施尚待完善。城镇基础设施、保障性安居工程、农业设施和新农村建设,“一带一路”战略的实施也将为混凝土外加剂带来广阔市场需求。

(二)不利因素

1、总体技术水平较低

我国外加剂较大规模地应用始于上世纪70年代,与国外相比,我国外加剂研究起步较晚。在近年来的建设工程实践中,外加剂和水泥的适应性问题、外加剂与混凝土的体积稳定性问题、特定外加剂的最佳适用范围问题、掺外加剂混凝土的配合比设计等问题一直是亟待解决的技术难题。混凝土外加剂及其应用技术在我国虽然发展迅速,品牌号种类繁多,但性能良莠不齐,质量不稳定,外加剂名称不规范,外加剂原材料多年来无所突破,与国外发展水平相比,目前我国的外加剂行业在许多方面仍然处于一个相对亟待发展和进一步提升的阶段,外加剂技术总体水平较低。

2、混凝土外加剂专业生产、技术服务和应用人员短缺

我国水泥品种繁多,掺和料等级差异巨大,混凝土工程特性各异,工程所处地域不同,施工环境不同,不同工程所选用混凝土原材料千差万别,混凝土工程技术人员面对如此变量无限的局面,面对太多难以确定的复杂因素,如果从业人员专业素质不高则往往并不能应对自如。因此,加强对外加剂生产、技术服务和应用人员的技术培训工作尤为重要,也是对混凝土工程质量的负责之举。

3、原材料价格波动幅度较大

混凝土外加剂的主要原材料是聚醚单体和丙烯酸等化工用品,生产聚醚所需的主要原材料是环氧乙烷。受石化产业影响,环氧乙烷的价格波动较频繁、幅度较大,从而造成聚醚价格变化频繁。


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