导言

    高性能水泥添加剂是一种应用在水泥生产上的化学合成物，作用在水泥磨机上以提高产量和增加效率，并改善水泥性能，质量和水泥的储存，装卸条件等，其最终目标是提高水泥制造业的经济性和促进生产力和企业的盈利能力。 

    全球的水泥添加剂，可以分为三大类： “助磨剂” ， “质量改进剂”和“功能添加剂” 。 

    以提高磨机效率“助磨剂”已使用多年，它的目的是增加磨机的台时产量，减少磨机能源消耗，近年来，新一代的水泥添加剂被广泛使用，它不仅能提高台时产量，同时能改善水泥质量。因此被称为“质量改进剂” ，这种添加剂是特别作用于复合水泥，这些混合材如粒状高炉炉渣、粉煤灰、自然火山灰和石灰石等等。这种添加剂在改善水泥性能同时确保能给水泥生产者带来一定的经济优势。 “功能性添加剂” ，包括那些为特定目的设计，例如在生产砌筑水泥用的或除铬添加剂等等。 

    由于水泥市场，水泥生产工艺和化学组成的多样性，应用水泥添加剂的经济效益会因地区和水泥厂的区别而有所不同。使用水泥添加剂成本也将随着添加剂的组成和其所需剂量不同来确定最佳的效果。应用水泥添加剂，需要仔细考虑水泥生产各种方面，重点放在水泥粉磨过程中，如何利用多种指标来考核水泥性能以及对混凝土性能的各种影响等等。 

    传统水泥添加剂，如“助磨剂” ，主要考虑的是在一定细度条件下，磨机台时产量增加所带来的助磨性改善，助磨剂的优势和相应的经济效益，是从减少吨水泥粉磨电耗千瓦时/吨，增加了磨机的台时产量，减少在运行时间和改善水泥储运特性等。水泥大部分是由球磨磨机来生产，助磨剂的机理就是作用在球磨机上以减少水泥颗粒之间的吸引力，从而通过减少磨内部颗粒团聚和因此产生的糊球现象，增加磨机效率，改善闭路系统中选粉机的效率和减少在磨机的填隙率。助磨剂也可以作用在各种磨机系统中，包括立磨，辊压机，和各式水平磨机等，能减少磨机的振动，降低维护时间和成本。 

    “质量改进剂” ，这个早在上世纪70年代发达国家就介绍到市场中的产品，目的是在助磨的基础上要提供额外的好处，这种助磨剂同时也能改善水泥的各种特性，比如说减少需水量，加速/延迟水泥的凝结时间，改变混凝土或砂浆各龄期强度的发展特点。水泥质量的增加可以提高水泥的价格或者提升水泥的级别，同时也给下游的混凝土使用带来更多的实惠，但是，选用添加剂往往是用来降低水泥生产成本，允许在相同强度级别情况下较高的熟料替代或者允许使用低价其他材料替代或增加熟料化学组成的灵活性，（例如较低的LSF）。带来额外的经济效益，例如，水泥中增加混合材减少熟料的使用能降低每吨水泥的二氧化碳排放，特别是在欧洲，熟料在水泥中被混合材替代，因此减少的二氧化碳排放能够从欧盟碳排放权交易中（EU—ETS）获取更多的经济效益。 

    选择适当的添加剂，主要是依赖于熟料的替代材料对水泥性能影响。举例来说，炉渣和粉煤灰主要是对早期强度和凝结时间有影响，通常在添加后可以缩短设置时间，提高早期强度。在石灰石水泥中，可以增加28天后期强度，而一些混合材需要添加剂来减少用水量增加的需求。 

    最近的趋势
 
    全球水泥添加剂利用水平一直在稳步增长，尤其是在过去的10年增长速度最快。这主要是水泥技术的大幅度进步和全球经济环境的变化。行业及相应的监管机构（在水泥生产中减少六价铬含量，二氧化碳和氮氧化物的排放量）也增加了使用高附加值水泥添加剂驱动力。利用水平的区域差异也存在，主要是由于不同的能源成本，水泥的组成部分，原材料供应和成本，以及市场的需求和标准规范。 

    在北美地区的水泥添加剂应用重点一直是改善水泥粉磨和储运，储运方面具体以改善水泥流动性特点来降低物料的配送成本。这个以波特兰水泥为主和几乎没有复合水泥的市场，把添加剂重点放在传统的助磨剂上，因此质量改进剂市场机会相对很少。在北美地区大多数水泥生产者使用纯助磨剂已有多年历史，使用偏好较难改变。 

    与此相反，拉美是一个高比例复合水泥使用的国家，他们使用一系列混合材，如火山灰和炉渣，导致了“质量改进剂” 的市场得以不断成长。主要要求降低熟料的含量，同时增强水泥性能，特别偏好用来提高水泥早期强度。 

    欧洲也是一个广泛使用混合材的地区，包括石灰石，粉煤灰，炉渣和火山灰等。波特兰水泥（CEM I）比例近年来一直在稳步下降，同时混合材添加水平高的CEM II水泥类型生产消费增加，相应的促进质量改进剂应用规范制定和实施。最近欧盟推出新的指令，以限制铬VI在水泥中的含量，这项新的指令从而促进了化学添加剂的使用，除铬添加剂主要减少六价有害铬在水泥中的含量。它是一种包含硫酸亚铁，锡化合物等，这些物质都可以在化学品供应商处购买到。 

    正在实施的二氧化碳排放权交易机制（EU-ETS），也进一步促进了化学添加剂技术的使用，因为熟料替代是公认有效的温室气体减排方法之一，降低熟料含量同时不改变水泥的性能，熟料降低又降低每吨水泥CO2排放量。这项应用正在全球范围内得以广泛的应用在减排项目上。 

    印度，全球第二大水泥生产商，混合材的应用正得以较大幅度的增长，特别是近几年来粉煤灰和炉渣在水泥添加水平不断提升。传统上使用化学添加剂一直处于低水平的国家，但预计使用添加剂比例将会大量提高，特别因为他们可以降低水泥生产成本和增加水泥产量，而且在中短期内，该市场水泥需求量大大的超过目前的供给水平。

    利用化学添加剂在中东国家也一直处于相对较低的水平，主要原因是该地区主要使用细度高的波特兰水泥，用电成本相对较低。不过，目前该地区水泥市场需求旺盛，近期有大量的水泥生产线投入运行，其中包括生产复合水泥，这也带动了水泥添加剂的使用，因此预计该水泥添加剂市场将得以迅速的发展。 
 
    日本是亚洲最先进水泥生产国，熟料生产大部分应用替代燃料，水泥粉磨对有助磨功效的化工原料使用相当普遍，由于环境和安全的考虑，日本水泥生产商也逐渐接受了复合增长的“质量改进剂”，同时日本政府借鉴欧盟要求，对水泥中的六价铬含量要求逐步进行控制，这都直接促进了水泥添加剂的使用。
 
    韩国，政府拟把水泥标准从ASTM转向ISO标准后，大量的水泥开始掺合工业废渣，尤其是矿渣水泥，得到大量的使用和推广，矿渣水泥消费量跃升到占总水泥消费的20%， 这也为水泥添加剂提供了广阔的市场空间，目前韩国的水泥添加剂在亚洲应用的水平已处于领先地位。

    中国是世界上最大的水泥市场生产和消费国家，产品种类丰富，质量以及企业的盈利水平相对稳定，并且在使用化学添加剂上有悠久历史，水泥生产成本和环境保护的压力将会极大的推动高附加值及高性能的水泥添加剂的大量使用。预计中国水泥添加剂水泥产量的使用比例将在2010年前超过40%。 

    水泥添加剂的类型和发展

    格雷斯拥有超过70年与全球水泥工业紧密合作的历史，丰富的经验再加上积极的研发策略已创造了一系列全面的高性能水泥添加剂。这些包括助磨剂HEA ® ， MTDA ®和 Daragrind ® 。虽然主要职能，正如上面所讨论，是提高粉磨效率。我们在原材料使用上，必须精挑细选，严格监控入厂质量，以避免对水泥性能以及下游混凝土性能带来任何不良影响。我们同时也研发出一系列的复合配方，除了助磨功能外也能增加强度和允许更多熟料替代。他们包括TDA® ， CBA® ， ESE® 等。 

    CBA ®系列的水泥添加剂，我们于1990年研发并成功申请了专利，利用独特的醇胺大分子结构来促进硅酸盐水化进程，因此促进强度发展，尤其是28天强度。我们近期发展的ESE ®产品，是基于新研究的改性醇胺类物质，无需使用氯或硫氰酸盐离子情况下能够同时提高水泥的早期强度，最近期的研发Synchro®主要降低六价铬在水泥中的含量。 

    我们也开发了一系列产品可用于生产特殊水泥，如砌筑水泥用的Tytron ® ，Hydrophobe®和Airalon ® 。在这里，他们主要职能之一是控制水泥中的的空气含量，以改善和易性，保水性和砌筑水泥的外观表现，如建筑砌砖和外立面粉刷。 

    之前，市场引入水泥添加剂，首先要考虑遵守有关的当地水泥标准，如EN-197和ASTM C-465 。如今的水泥添加剂不仅要满足上述要求外，还需要满足人类有关健康与安全需求，包括遵守一系列社会制定的化学物品管理规范，如EINECS（欧洲现存化学物质管理数据库）和TSCA（美国环保局有毒化学物质清单）和ISO 9000和ISO 14000标准中对化学物品使用和处置的规定。在使用水泥添加剂的同时，应当提前在实验室中仔细分析，确保选择的添加剂品种不会影响水泥性能以及使用在混凝土上的性能和耐久性，满足有害气体和重金属不会在已经固化的混凝土和砂浆中挥发出来的要求。 

    水泥添加剂的应用

    水泥添加剂目前在全球水泥行业上的运用越来越多样化，主要包括： 

-增加水泥磨机产量
-减少磨机运行小时
-减少水泥磨单位电耗 千瓦时/吨
-减少制造成本
-按照销售数量来调整水泥生产能力
-改善水泥的流动性（减少包装，库结块） 
-减少销售成本
-提高水泥质量
 -满足客户的需求
 -符合标准
 -以达到/超过竞争对手
 -以减少投诉/索赔
 -以改善市场地位
 -允许熟料的变动
 -以降低原材料/燃料成本
-增加使用填料
 -满足市场的条件
 -利用供货
 -以符合环保要求
-增加替代熟料
 -降低成本的组成
 -以增加水泥量
 -以减少对环境的影响
 -以增加每吨熟料生产水泥量
-生产更高级别的水泥，达到更高售价
-生产水泥新类型，新的市场
-等等

    格雷斯化学建筑产品是格雷斯的一个业务单元，是全球范围内一家领先的水泥化学添加剂供应商。格雷斯已超过70多年在研究、开发、制造、供应和评价等上具有丰富的经验，大量的应用事例，并与之服务于水泥行业，为他们减少水泥的制造成本和提高盈利水平而服务。 

    在格雷斯公司，我们的研究目的是提高对水泥水化发展的认识，研究测试新的化学物质，以期满足目前和未来全球范围内对水泥添加剂需求，我们将密切与其他水泥添加剂供应商，水泥工业的合作，持续投入研究开发，优化现有产品，以提高客户效益，行业水平为己任，最终以推动全球范围内整个行业的健康发展为目的。

陈斌简介：
 
目前担任格雷斯建材产品亚太区水泥添加剂产品行业经理，长期从事水泥和混凝土行业市场工作，以前曾担任德固赛(现巴斯夫)混凝土外加剂中国市场经理和嘉新水泥集团中国总会市场主任等。 

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