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對預拌混凝土科學(xué)發(fā)展的思考

2022-3-23

來(lái)源:未知

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混凝土是世界上大宗的建筑材料，也是主要的建筑結構材料，混凝土質(zhì)量對建筑結構質(zhì)量起著(zhù)根本和決定性的作用。
2010 年，我國水泥產(chǎn)量18.79億噸;混凝土總用量達到了30億立方米，水泥和混凝土用量居世界首位，是名副其實(shí)的水泥生產(chǎn)和混凝土用量大國。隨著(zhù)建筑技術(shù)的進(jìn)步，全國混凝土行業(yè)從業(yè)人數超過(guò)500萬(wàn)人，已成為國民經(jīng)濟中的一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)。預拌混凝土則是混凝土行業(yè)的主力軍，近年來(lái)的特大工程、重點(diǎn)工程、重要結構幾乎都采用了預拌混凝土，如奧運工程、城市重大基礎設施建設項目、市政工程、公路和鐵路交通、跨海大橋、核電、軍工、港口、冶金等幾乎無(wú)一例外都使用了預拌混凝土，預拌混凝土在國民經(jīng)濟的建設和發(fā)展中發(fā)揮著(zhù)巨大的作用。
　　預拌混凝土作為一個(gè)獨立的新興產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)走過(guò)了近30年的歷程。政策的推動(dòng)、市場(chǎng)的培育、技術(shù)的進(jìn)步等一系列因素推動(dòng)了預拌混凝土行業(yè)的快速發(fā)展。然而，進(jìn)入本世紀以來(lái)，由于盲目擴容，惡性競爭和生產(chǎn)環(huán)境長(cháng)期得不到根本性治理，在社會(huì )上造成了質(zhì)量信任危機和“臟、亂、差”的行業(yè)形象，在一些城市、城區甚至被限制發(fā)展。如北京將混凝土企業(yè)限期遷出五環(huán)以外，還有的城市規定要將混凝土企業(yè)集中在郊區某一區域內發(fā)展。種種現象表明，預拌混凝土在為城市建設做出重要貢獻的同時(shí)，也給城市發(fā)展帶來(lái)了巨大的環(huán)境負荷。預拌混凝土行業(yè)規模、發(fā)展速度與管理水平的不協(xié)調，使質(zhì)量風(fēng)險加大，尤其是起步較晚的城市和地區，如果管理跟不上，環(huán)境狀況沒(méi)有根本性改變，今后行業(yè)將無(wú)法在城市立足，更不能實(shí)現可持續發(fā)展。所以，預拌混凝土行業(yè)的科學(xué)管理和發(fā)展規劃必須引起我們的高度重視。
　　在我國，預拌混凝土發(fā)展很不均衡，南方和東部沿海城市預拌混凝土興起較早，發(fā)展較快，已經(jīng)普及到了縣級市甚至鄉鎮;北部和西部地區起步較晚，還主要是集中在省會(huì )城市和地級城市。就全國而言，規模小、屬地建設的站點(diǎn)占多數，大型的、集團化管理和跨地區分布的較少。
　　我國預拌混凝土與國際先進(jìn)水平的差距
　　我國預拌混凝土與國際先進(jìn)水平相比還存在一定的差距。主要表現在以下幾個(gè)方面。
　　1. 預拌混凝土還沒(méi)有被普遍應用。發(fā)達國家預拌混凝土的用量一般要占現澆混凝土總量的80%以上，而我國只有上海、北京、廣州、南京、沈陽(yáng)、大連、常州等幾個(gè)少數城市達到60%左右，發(fā)展很不均衡，有的地區才剛剛起步，還有的地區預拌混凝土為零，預拌混凝土占混凝土總量的比率全國平均只有30%左右，與發(fā)達國家相比還有較大差距。
　　2.混凝土強度等級仍然偏低。發(fā)達國家的混凝土平均強度等級已達到40~50MPa，大量應用了C60、C80混凝土，高已達到200MPa，而我國混凝土平均強度仍以C30為主，C80~C100的混凝土雖已研制成功，但目前還只在少量的重點(diǎn)工程或重要部位進(jìn)行應用，距離實(shí)際工程的大量應用尚需一段時(shí)間。
　　3.高性能混凝土的應用量少。我國對高性能混凝土的研究與應用是從上世紀90年代初期開(kāi)始，起步較晚，應用范圍雖逐步增加，但由于對混凝土的結構性能和長(cháng)期性能研究不夠，應用范圍還不夠廣泛。
　　4.相關(guān)技術(shù)沒(méi)有同步發(fā)展。如外加劑、摻合料等關(guān)鍵材料的相對落后，制約了混凝土技術(shù)的發(fā)展。
　　5.生產(chǎn)工藝和管理技術(shù)相對落后。我國從事預拌混凝土生產(chǎn)的攪拌站，除少量引進(jìn)國外成套產(chǎn)品以外，多數為國內配套或自行組裝，自動(dòng)化程度低，基本上是靠人工控制和組織生產(chǎn)，與國外智能化管理相比還有較大的差距，勞動(dòng)生產(chǎn)率只相當于發(fā)達國家的1/4~1/5。
　　6.混凝土的泵送技術(shù)相對落后，全國發(fā)展也不均衡。上海金茂大廈一次泵送高度已達到382.5米，廣州電視塔一次泵送達到400多米，而北京的大泵送高度只有200多米，其他城市也保持在較低水平，今后應重視混凝土泵送技術(shù)的研究。
　　目前存在的主要問(wèn)題
　　因為混凝土主要是用作建筑結構材料，所以它將直接關(guān)系到人們的居住安全，甚至生命安全，關(guān)系到未來(lái)經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展，因此，我們應該高度重視混凝土的進(jìn)步與發(fā)展。
　　由于混凝土質(zhì)量影響因素多，技術(shù)復雜，工藝、材料、管理及控制手段等方面存在的問(wèn)題，都能導致混凝土生產(chǎn)質(zhì)量始終存在著(zhù)不可預見(jiàn)性的風(fēng)險和隱患，這種風(fēng)險和隱患超過(guò)一定限值就會(huì )造成質(zhì)量事故。由于混凝土的不可修復性，一旦發(fā)生質(zhì)量事故，就會(huì )給國家和人民的生命財產(chǎn)造成巨大的損失。這樣的例子在全國時(shí)有發(fā)生，教訓非常深刻。
　　混凝土質(zhì)量“事前控制”缺乏有效的方法和手段，質(zhì)量檢查和驗收滯后(一般28天)，基本上等于是“死后驗尸”，往往發(fā)現問(wèn)題時(shí)損失已經(jīng)無(wú)法避免。
　　預拌混凝土是一個(gè)特殊的行業(yè)，由建筑施工與建筑材料生產(chǎn)企業(yè)演變而成，由于多年來(lái)形成的傳統行業(yè)劃分，預拌混凝土始終處于行業(yè)邊緣，政府對行業(yè)的管理缺乏適宜的政策和必要的手段。
　　目前存在的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：
　　行業(yè)管理方面
　　1.國家、行業(yè)、地方的現行標準、規范不配套，有的甚至相互矛盾，可操作性差，不能很好地指導生產(chǎn)與施工。
　　2.多頭管理(如住建委、散裝辦、工信局、建材辦)造成管理系統上下不對應，甚至出現職能空缺。
　　3. 預拌混凝土不能像其他產(chǎn)品那樣先驗收后使用，而是靠一批有技能的人事前控制，先使用后驗收。結構混凝土一旦澆筑完成，就成了終產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上取決于前期控制，人的行為技能對質(zhì)量起著(zhù)決定性的作用。所以，國家應按特殊行業(yè)實(shí)行生產(chǎn)許可證管理。然而，目前國家缺乏適宜的行業(yè)政策和必要的管理手段，導致了一些城市和地區預拌混凝土市場(chǎng)混亂、質(zhì)量風(fēng)險加大，甚至出現了重大質(zhì)量事故，對整個(gè)行業(yè)提出了警示。要改變目前的現狀，僅僅依靠資質(zhì)管理是遠遠不夠的。
　　4.“強化驗收、淡化過(guò)程”的管理模式對混凝土行業(yè)不適宜，它忽視了混凝土的不可修復性，過(guò)程控制決終質(zhì)量，過(guò)程控制在混凝土生產(chǎn)中永遠是一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節。
　　技術(shù)方面
　　1.新技術(shù)的研發(fā)和儲備不夠，對混凝土的長(cháng)期性和耐久性研究不夠;各類(lèi)特種混凝土、侵蝕環(huán)境下的混凝土制備與施工技術(shù)不夠完善。
　　2. 基礎理論研究不夠，投入也少，致使一些實(shí)用技術(shù)缺乏必要的理論支持。
　　3. 專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才匱乏，有的地方和企業(yè)技術(shù)崗位只能采取低能高就的辦法倉促上馬，或者干脆自己“土灶培養”，技術(shù)負責人的能力和專(zhuān)業(yè)水平不足，造成了處理不完的質(zhì)量糾紛和質(zhì)量問(wèn)題。
　　4.全國各地技術(shù)水平不均衡，大中城市的差異、東西南北的差異比較明顯，有個(gè)別企業(yè)技術(shù)還停留在五六十年代的水平上。
　　5.各行業(yè)技術(shù)差異比較大，標準不統一，各行其是，影響了整體進(jìn)步。如城建、鐵路、公路交通、水利、電力、軍工、石油化工、核電等。
　　6.科技成果的轉化速度慢，缺乏有效的機制和政策支持。
　　7.自主知識產(chǎn)權的創(chuàng )新少，效仿和摸仿的多，甚至盜用、亂用。
　　8.新技術(shù)、新材料、新工藝的推廣力度不夠。行業(yè)內部相互交流和學(xué)習形式及機制沒(méi)有真正建立起來(lái)。
　　9.先進(jìn)的制備技術(shù)和嚴格的組織管理缺乏有機的統一，影響了一些尖端技術(shù)的推廣和應用。
　　10.有的地方還存在不規范操作和缺乏職業(yè)道德的行為。
　　資源方面
　　1. 前幾年礦山資源的無(wú)序開(kāi)采，使資源枯竭型城市過(guò)早、過(guò)多地形成。中心城市砂石資源基本枯竭，靠周邊城市供應;尾礦砂石綜合利用也缺乏統一組織和科學(xué)有效的考評;海砂(未處理)、挖槽砂、粗石粉開(kāi)始應用，砂子含石量高(30%～40%)，泥塊含量和含泥量高(有的高達7%~8%)，嚴重影響了混凝土的耐久性。石子級配差(孔隙率45%～48%)、風(fēng)化顆粒多、含粉量高，影響混凝土的密實(shí)性和耐久性。
　　2.水泥發(fā)展速度過(guò)快。水泥生產(chǎn)消耗了大量的礦山和煤炭資源，目前出現了南剩北缺的局面。水泥使用缺乏必要的均化和熟化期，生產(chǎn)旺季水泥出磨后直接運到攪拌站入倉，有的使用溫度高達90攝氏度以上，甚至超過(guò)100攝氏度，造成混凝土速凝、假凝，二次硬化后混凝土強度大幅度降低，出現了事故還一時(shí)找不到原因。另外，水泥富余強度低、與其他材料的相容性差，在一些地方立窯水泥、小窯水泥、甚至“勾兌水泥”開(kāi)始用于預拌混凝土;不同廠(chǎng)家、不同品種、不同標號的水泥開(kāi)始混用澆注同一部位。這種水泥具有活性低、混合材摻量高、需水量大、與其他材料相容性差等缺陷。
　　3.摻合料缺乏必要的優(yōu)化和合理的組織，生產(chǎn)旺季供不應求，總體利用率很低(只有20%~30%)。礦粉貨源緊張，生產(chǎn)廠(chǎng)家使用的水渣質(zhì)量差，有的甚至不是水淬渣，摻加助磨和激發(fā)材料，有的還摻加爐渣灰、石灰石粉等，細度降低，活性變差。粉煤灰由于多是運輸單位組織，貨源緊張時(shí)，多個(gè)廠(chǎng)家同時(shí)供應，有的灰粗，篩余量高(40%～45%)、含碳量多、需水量大，配制的混凝土碳化快。
　　4.外加劑受市場(chǎng)影響價(jià)格降低、含固量減少、減水率低，混凝土流動(dòng)性差、保持時(shí)間短，工作性能不能滿(mǎn)足實(shí)際施工需要。樣品和大貨存在差異。
　　環(huán)保方面
　　我國是世界上名副其實(shí)的水泥生產(chǎn)和混凝土用量大國，混凝土的主要原材料是水泥、砂石骨料和水，一般占混凝土體積的75%~85%左右。這些水泥生產(chǎn)過(guò)程中要消耗大量的煤炭，燒結和水解過(guò)程中要排放大量的CO2溫室氣體(約15億噸)，我國鋼鐵、電力、地礦產(chǎn)業(yè)每年排放的各類(lèi)工業(yè)廢渣、廢料多達5億多噸，占地 4萬(wàn)多畝，而在混凝土中的平均利用率卻不足20%;混凝土生產(chǎn)還要消耗大量的砂石資源和水資源。我國水泥工業(yè)和混凝土行業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)，也在能源、資源和環(huán)境方面給地球生物圈帶來(lái)了與日俱增的危害，給國民經(jīng)濟和可持續發(fā)展帶來(lái)了嚴峻的挑戰。
　　因此，推廣綠色生產(chǎn)和綠色高性能混凝土，是減少自然資源和能源消耗、保護環(huán)境、提高混凝土結構使用壽命，減少維護修補費用，實(shí)現可持續發(fā)展的根本出路。
　　我國是一個(gè)能源、資源消耗大國，生產(chǎn)使用了世界上50%的水泥，40%的鋼鐵，35%的石油，卻只創(chuàng )造了世界8%的GDP，以高能耗、低附加值的產(chǎn)業(yè)為多。我國政府向世界鄭重承諾：到2020年國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%，其中水泥混凝土行業(yè)是全國節能減排的重點(diǎn),需要承擔全國節能減排指標的40%~45%,任務(wù)非常艱巨，廣大科技工作者和企業(yè)家應該為此而努力。
　　充分利用工業(yè)廢料和固體廢棄物，減少水泥熟料用量，開(kāi)發(fā)利用尾礦砂石，盡量減少礦山的開(kāi)采，改進(jìn)現有的設備和生產(chǎn)工藝，減少粉塵和噪音污染，開(kāi)發(fā)利用城市中水和工業(yè)廢水，實(shí)現廢氣和廢水的零排放，科學(xué)組織生產(chǎn)，減少?；液凸腆w廢棄物，實(shí)現文明生產(chǎn)。加強生產(chǎn)區的綠化，改善生產(chǎn)環(huán)境，建立花園式企業(yè)，發(fā)展低碳混凝土技術(shù)，是今后預拌混凝土行業(yè)發(fā)展的根本出路。
　　對今后發(fā)展趨勢的幾點(diǎn)預判
　　產(chǎn)能與產(chǎn)量
　　我國是一個(gè)發(fā)展中國家，基礎設施建設和城市建設的高峰時(shí)間還將持續25～30年，在這個(gè)時(shí)期混凝土的保有量還將持續穩定在一定水平上。全國混凝土總量每年約為30億立方米，按照發(fā)達國家預拌混凝土占80%比例計算，我國預拌混凝土產(chǎn)量高將達到25億立方米左右，還有很大的發(fā)展空間。預計在今后10年內，我國預拌混凝土產(chǎn)能將達到30億立方米，實(shí)際產(chǎn)量達到 25億立方米。
　　地區與區域發(fā)展
　　預拌混凝土首先是在直轄市和省會(huì )城市興起，但有的地區才剛剛起步，也有的城市已經(jīng)供大于求。目前預拌混凝土正向中等城市和鄉鎮發(fā)展，在今后一段時(shí)期內中小城市將成為預拌混凝土發(fā)展的重點(diǎn)。布局上也將由南向北、由東向西發(fā)展，今后10年內北方和西部地區將成為我國預拌混凝土的重點(diǎn)發(fā)展區域，并逐漸達到平衡。在一些預拌混凝土比較發(fā)達的城市應限制混凝土攪拌站的新建和擴建，關(guān)閉一批規模小、設備陳舊、管理落后的站(廠(chǎng))，扶持龍頭企業(yè)，帶動(dòng)本行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，使供求基本達到平衡。
　　目前全國預拌混凝土的比重平均只占25%左右，與經(jīng)濟發(fā)達國家相比，我國預拌混凝土還屬于初級階段，國家應在資金、交通、稅收等方面制定配套政策給予支持。
　　組織形式與產(chǎn)業(yè)結構
　　1. 集團化的混凝土企業(yè)將成為行業(yè)的主體和骨干企業(yè)，今后10年產(chǎn)量將會(huì )占到總產(chǎn)量的50%以上。
　　2.出現跨國集團和行業(yè)巨頭，壟斷某區域的主要資源、市場(chǎng)、價(jià)格等，企業(yè)年產(chǎn)量將達到1億立方米以上。
　　3. 由于建筑施工企業(yè)占有混凝土市場(chǎng)，水泥和礦山企業(yè)占有混凝土的主要資源，具有得天獨厚的優(yōu)勢。這些行業(yè)進(jìn)入混凝土行業(yè)后將使產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生重大變化，很快將成為本地區行業(yè)的主體。
　　資源的綜合利用
　　隨著(zhù)城市建設的發(fā)展，資源和能源的消耗也日益增加。資源不可再生，資源不再會(huì )取之不盡、用之不竭，必須注重資源的綜合利用，實(shí)現資源、環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調發(fā)展。
　　改進(jìn)工藝設備
　　采用液壓自動(dòng)潤滑系統和噪音小、密封性好、安全、可靠、生產(chǎn)效率高的生產(chǎn)設備;改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使攪拌站可同時(shí)儲存多種原材料，可根據需要實(shí)現不同材料的相互轉換和組合，以滿(mǎn)足不同的工程需要。采用液體外加劑，提高計量精度。改變骨料的儲存方式，減少骨料露天堆放，避免風(fēng)沙天氣揚塵;夏天曝曬使混凝土出現溫度升高，有利于混凝土裂縫控制;冬季采取保溫措施，減少和避免結冰，雨雪天氣含水率變化小，有利于質(zhì)量控制。
　　更加注重環(huán)保和節能
　　充分利用工業(yè)廢料和固體廢棄物,減少水泥熟料用量。開(kāi)發(fā)和利用尾礦砂石，盡量減少天然礦山的開(kāi)采。改進(jìn)現有的設備和生產(chǎn)工藝，減少粉塵和噪音污染，開(kāi)發(fā)利用城市中水和工業(yè)回收水，實(shí)現廢氣和廢水的零排放?？茖W(xué)組織生產(chǎn)，減少?；液凸腆w廢棄物，實(shí)現文明生產(chǎn)。加快開(kāi)發(fā)再生混凝土和低碳混凝土技術(shù);加強生產(chǎn)場(chǎng)區綠化，改善生產(chǎn)環(huán)境，建立花園式企業(yè)，實(shí)現綠色生產(chǎn)。
　　行業(yè)分工更加合理
　　傳統的行業(yè)分工使預拌混凝土與施工企業(yè)、材料供應商利益交叉，責任與權益劃分不清，出現質(zhì)量問(wèn)題就相互扯皮，有時(shí)訴訟法律也無(wú)助解決。為了更好地推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，應在國家相關(guān)部門(mén)的支持下，加快組建以混凝土生產(chǎn)、運輸、泵送、施工為一體的專(zhuān)業(yè)化施工企業(yè)———混凝土工程公司，減少和避免質(zhì)量事故，提高建筑施工技術(shù)含量、機械化程度和科學(xué)管理水平。

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