一、行业技术发展与创新
我国对聚羧酸减水剂的研究和使用起步较晚，随着我国经济建设的迅猛发展以及高速铁路、大跨桥梁、核电工程和大型水电项目的开工建设，我国聚羧酸减水剂的应用与发展得到了长足进步，目前聚羧酸减水剂已占减水剂市场的83%以上。经过二十余年的高速发展和广泛应用，形成了MPEG、APEG、 HPEG 、TPEG 、EPEG 、VPEG系列大单体产品制备出了减水型、保坍型、降粘型、减缩型、超早强型等系列高性能聚羧酸减水剂产品。膨胀剂、无碱速凝剂、缓凝剂、早强剂、引气剂等产品性能逐年提高。我国混凝土外加剂行业已经形成一个门类和品种齐全、标准体系健全的行业。目前，我国混凝土外加剂的科研开发、生产技术、标准化体系、工程应用部分已经达到国际领先水平。
随着国家生态绿色发展战略的实施，碳达峰与碳中和战略的落地，水泥企业减碳降碳措施给胶凝材料体系带来新的变化，混凝土用天然砂日趋紧张，机制砂品质波动大，含泥、絮凝剂、级配等问题突出，建筑垃圾与工业废弃物的资源化利用日渐增多，这些都给混凝土外加剂行业的科技发展带来更多、更大的挑战和新的机遇。因此，外加剂的技术发展与创新正在发生转变。针对泵送混凝土骨料含泥量超标、原材料品质波动大、混凝土和易性差、混凝土长时间运输缓凝保坍需求高、高强混凝土黏度大等问题，业内领先企业通过选用各种特殊功能单体，在聚羧酸减水剂在分子结构上引入磷酸酯基、羧酸基、羟基、酰胺基等官能团，实现水泥浆体的高流动性、低黏度、长缓凝，优化混凝土和易性，降低敏感性，提高坍落度保持性能。
随着社会经济发展，资源和环境问题日益凸显，在绿色低碳战略的推动下，淀粉作为一种无毒、无污染的生物质原料，资源丰富、受国际市场影响变化幅度较石油产品小。因此，用生物质替代石化原材料制备生物基混凝土外加剂，提升混凝土应用性能，具有重要意义并成为研发热点。包括利用磺化淀粉较大的空间位阻效应制备减水剂，利用季铵化磺化淀粉制备淀粉基抗泥牺牲剂，各类淀粉醚（羟烷基淀粉、羧甲基淀粉、阳离子淀粉等）做黏度调节剂，淀粉酸解后得到的低分子量淀粉作为淀粉基水化温升抑制剂等。
随着混凝土外加剂科学技术的不断发展，以及国内混凝土预拌化、混凝土工程大型化、工程环境复杂化及应用领域的不断扩大，对国内预拌混凝土的性能不仅仅要求其具有高强度、高耐久性，还要求其具有高工作性。因此，对混凝土外加剂的性能需求也趋于多功能化，并趋向于有机型、多功能型、复合型方向发展。为此，主要推动用量最大的减水剂技术进步，在此基础上，膨胀剂、速凝剂、缓凝剂、阻锈剂、引气剂、早强剂等功能性外加剂也必将得到快速发展。
综上所述，近年来国内的主要研究方向归纳起来主要聚焦在以下几个方面：
1、高适应性减水剂。一是聚羧酸减水剂分子（PCE）中引入小单体（酯类单体、磷酸酯类单体等）的功能优化设计与六碳母液的性能优化与功能提升；二是针对低品质砂石级配与材料特性劣化问题，采用传统木质素类与PCE复合等技术路线，研究具有更强和易性调节功能的产品和低敏感性解决方案；三是解决机制砂中絮凝剂残留负面影响的高效反絮凝剂产品；四是解决砂石含泥量高问题的高效环保型抗泥外加剂。
2、针对低碳胶凝材料体系的碱激发、煅烧粘土（LC3水泥）、地聚物等新型低碳胶凝材料，开发针对性混凝土外加剂新产品。
3、无碱速凝剂的功能优化。满足极端环境下高性能喷射混凝土（川藏铁路等）用无碱速凝剂、C40高强速凝剂、无氟无碱速凝剂；与数字智能化-装备自动化相结合的3D打印喷射混凝土的外加剂技术；喷射混凝土用速凝剂应用性能研究与新型检测技术。
4、提高混凝土长期耐久性的功能型外加剂，如高海拔、高温、低气压环境下使用提高混凝土抗冻融能力的引气剂；提高混凝土抗开裂能力的减缩剂、水化温升抑制剂、内养护材料；提升混凝土耐久性的阻锈剂、介质侵蚀抑制剂等。
5、摆脱对石油基原料的依赖，研究可持续绿色生物基外加剂等低碳外加剂产品与低碳生产工艺技术，研究PCE与木质素、淀粉基等天然低碳原料复配的功能性新产品，开发更好的生物基外加剂低碳产品和引发体系。
6、外加剂产业绿色低碳生产技术。绿色低碳原材料的选择、绿常温反应低能耗工艺技术、提升能源利用效率工艺技术、新型能源替代技术。加快制定绿色低碳基础数据标准，建立产品全生命周期绿色低碳基础数据平台。
7、外加剂企业将利用新一代信息技术与下游产业深度融合，以数字化智能化驱动服务方式的变革，外加剂技术与大数据应用技术的一体化（如混凝土在途调节与控制系统等），延伸服务深度和广度的探索与实践将提上日程。
8、提供高性能混凝土、特种环境工程混凝土用外加剂综合配套产品与解决方案已成为衡量外加剂企业综合实力的最重要条件之一。
二、科学研究课题现状
国内混凝土外加剂研究主要集中在清华大学、东南大学、北京工业大学、中国建材总院、中国建科院、苏博特、科之杰、红墙股份、中建新材、长安育才等高等院校、科研院所和外加剂行业龙头企业。研究重点集中在“微观行为与流变学调控机制”、“外加剂结构设计与拓展”、“抗裂、耐久等功能型产品与应用技术”、“低碳胶凝材料的外加剂技术”、“无碱速凝剂产品与应用技术”、“生物基等低碳外加剂产品技术”、“微波诱导等新型工艺PCE合成技术”等方面。
据统计，目前全国在研的国家自然科学基金项目共20余项，其中关于聚羧酸减水剂的项目共6项，其他外加剂项目14项。国家专项课题共16项，其中关于聚羧酸减水剂的有5项，关于其他外加剂的11项。目前行业取得的关于聚羧酸减水剂的主要发明专利共133项，其中美国授权专利4项。关于其他外加剂取得的主要专利发明专利共116项。
来源：中国混凝土与水泥制品协会外加剂应用技术分会2022外加剂产业年度行业发展报告
