對預(yù)拌混凝土科學(xué)發(fā)展的思考

混凝土是世界上最大宗的建筑材料，也是最主要的建筑結(jié)構(gòu)材料，混凝土質(zhì)量對建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量起著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(dá)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。隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步，全國混凝土行業(yè)從業(yè)人數(shù)超過500萬人，已成為國民經(jīng)濟(jì)中的一個重要產(chǎn)業(yè)。預(yù)拌混凝土則是混凝土行業(yè)的主力軍，近年來的特大工程、重點(diǎn)工程、重要結(jié)構(gòu)幾乎都采用了預(yù)拌混凝土，如奧運(yùn)工程、城市重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目、市政工程、公路和鐵路交通、跨海大橋、核電、軍工、港口、冶金等幾乎無一例外都使用了預(yù)拌混凝土，預(yù)拌混凝土在國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用。

　　預(yù)拌混凝土作為一個獨(dú)立的新興產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)走過了近30年的歷程。政策的推動、市場的培育、技術(shù)的進(jìn)步等一系列因素推動了預(yù)拌混凝土行業(yè)的快速發(fā)展。然而，進(jìn)入本世紀(jì)以來，由于盲目擴(kuò)容，惡性競爭和生產(chǎn)環(huán)境長期得不到根本性治理，在社會上造成了質(zhì)量信任危機(jī)和“臟、亂、差”的行業(yè)形象，在一些城市、城區(qū)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(guī)定要將混凝土企業(yè)集中在郊區(qū)某一區(qū)域內(nèi)發(fā)展。種種現(xiàn)象表明，預(yù)拌混凝土在為城市建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)的同時，也給城市發(fā)展帶來了巨大的環(huán)境負(fù)荷。預(yù)拌混凝土行業(yè)規(guī)模、發(fā)展速度與管理水平的不協(xié)調(diào)，使質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)加大，尤其是起步較晚的城市和地區(qū)，如果管理跟不上，環(huán)境狀況沒有根本性改變，今后行業(yè)將無法在城市立足，更不能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。所以，預(yù)拌混凝土行業(yè)的科學(xué)管理和發(fā)展規(guī)劃必須引起我們的高度重視。

　　在我國，預(yù)拌混凝土發(fā)展很不均衡，南方和東部沿海城市預(yù)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(xiāng)鎮(zhèn);北部和西部地區(qū)起步較晚，還主要是集中在省會城市和地級城市。就全國而言，規(guī)模小、屬地建設(shè)的站點(diǎn)占多數(shù)，大型的、集團(tuán)化管理和跨地區(qū)分布的較少。

　　我國預(yù)拌混凝土與國際先進(jìn)水平的差距

　　我國預(yù)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(xiàn)在以下幾個方面。

　　1. 預(yù)拌混凝土還沒有被普遍應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家預(yù)拌混凝土的用量一般要占現(xiàn)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、大連、常州等幾個少數(shù)城市達(dá)到60%左右，發(fā)展很不均衡，有的地區(qū)才剛剛起步，還有的地區(qū)預(yù)拌混凝土為零，預(yù)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(dá)國家相比還有較大差距。

　　2.混凝土強(qiáng)度等級仍然偏低。發(fā)達(dá)國家的混凝土平均強(qiáng)度等級已達(dá)到40~50MPa，大量應(yīng)用了C60、C80混凝土，最高已達(dá)到200MPa，而我國混凝土平均強(qiáng)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(yīng)用，距離實(shí)際工程的大量應(yīng)用尚需一段時間。

　　3.高性能混凝土的應(yīng)用量少。我國對高性能混凝土的研究與應(yīng)用是從上世紀(jì)90年代初期開始，起步較晚，應(yīng)用范圍雖逐步增加，但由于對混凝土的結(jié)構(gòu)性能和長期性能研究不夠，應(yīng)用范圍還不夠廣泛。

　　4.相關(guān)技術(shù)沒有同步發(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(yù)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(shù)為國內(nèi)配套或自行組裝，自動化程度低，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，勞動生產(chǎn)率只相當(dāng)于發(fā)達(dá)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(dá)到382.5米，廣州電視塔一次泵送達(dá)到400多米，而北京的最大泵送高度只有200多米，其他城市也保持在較低水平，今后應(yīng)重視混凝土泵送技術(shù)的研究。

　　目前存在的主要問題

　　因?yàn)榛炷林饕怯米鹘ㄖY(jié)構(gòu)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)系到未來經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，因此，我們應(yīng)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(fù)雜，工藝、材料、管理及控制手段等方面存在的問題，都能導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)質(zhì)量始終存在著不可預(yù)見性的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，這種風(fēng)險(xiǎn)和隱患超過一定限值就會造成質(zhì)量事故。由于混凝土的不可修復(fù)性，一旦發(fā)生質(zhì)量事故，就會給國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。這樣的例子在全國時有發(fā)生，教訓(xùn)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(yàn)收滯后(一般28天)，基本上等于是“死后驗(yàn)尸”，往往發(fā)現(xiàn)問題時損失已經(jīng)無法避免。

　　預(yù)拌混凝土是一個特殊的行業(yè)，由建筑施工與建筑材料生產(chǎn)企業(yè)演變而成，由于多年來形成的傳統(tǒng)行業(yè)劃分，預(yù)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。

　　目前存在的主要問題有以下幾點(diǎn)：

　　行業(yè)管理方面

　　1.國家、行業(yè)、地方的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不配套，有的甚至相互矛盾，可操作性差，不能很好地指導(dǎo)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(tǒng)上下不對應(yīng)，甚至出現(xiàn)職能空缺。

　　3. 預(yù)拌混凝土不能像其他產(chǎn)品那樣先驗(yàn)收后使用，而是靠一批有技能的人事前控制，先使用后驗(yàn)收。結(jié)構(gòu)混凝土一旦澆筑完成，就成了最終產(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)量起著決定性的作用。所以，國家應(yīng)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(dǎo)致了一些城市和地區(qū)預(yù)拌混凝土市場混亂、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)加大，甚至出現(xiàn)了重大質(zhì)量事故，對整個行業(yè)提出了警示。要改變目前的現(xiàn)狀，僅僅依靠資質(zhì)管理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

　　4.“強(qiáng)化驗(yàn)收、淡化過程”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(fù)性，過程控制決定最終質(zhì)量，過程控制在混凝土生產(chǎn)中永遠(yuǎn)是一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

　　技術(shù)方面

　　1.新技術(shù)的研發(fā)和儲備不夠，對混凝土的長期性和耐久性研究不夠;各類特種混凝土、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(chǔ)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(yǎng)”，技術(shù)負(fù)責(zé)人的能力和專業(yè)水平不足，造成了處理不完的質(zhì)量糾紛和質(zhì)量問題。

　　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(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)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(zhuǎn)化速度慢，缺乏有效的機(jī)制和政策支持。

　　7.自主知識產(chǎn)權(quán)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(nèi)部相互交流和學(xué)習(xí)形式及機(jī)制沒有真正建立起來。

　　9.先進(jìn)的制備技術(shù)和嚴(yán)格的組織管理缺乏有機(jī)的統(tǒng)一，影響了一些尖端技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

　　10.有的地方還存在不規(guī)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序開采，使資源枯竭型城市過早、過多地形成。中心城市砂石資源基本枯竭，靠周邊城市供應(yīng);尾礦砂石綜合利用也缺乏統(tǒng)一組織和科學(xué)有效的考評;海砂(未處理)、挖槽砂、粗石粉開始應(yīng)用，砂子含石量高(30%～40%)，泥塊含量和含泥量高(有的高達(dá)7%~8%)，嚴(yán)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)展速度過快。水泥生產(chǎn)消耗了大量的礦山和煤炭資源，目前出現(xiàn)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(yùn)到攪拌站入倉，有的使用溫度高達(dá)90攝氏度以上，甚至超過100攝氏度，造成混凝土速凝、假凝，二次硬化后混凝土強(qiáng)度大幅度降低，出現(xiàn)了事故還一時找不到原因。另外，水泥富余強(qiáng)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”開始用于預(yù)拌混凝土;不同廠家、不同品種、不同標(biāo)號的水泥開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(yīng)求，總體利用率很低(只有20%~30%)。礦粉貨源緊張，生產(chǎn)廠家使用的水渣質(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(xì)度降低，活性變差。粉煤灰由于多是運(yùn)輸單位組織，貨源緊張時，多個廠家同時供應(yīng)，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.外加劑受市場影響價(jià)格降低、含固量減少、減水率低，混凝土流動性差、保持時間短，工作性能不能滿足實(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)過程中要消耗大量的煤炭，燒結(jié)和水解過程中要排放大量的CO2溫室氣體(約15億噸)，我國鋼鐵、電力、地礦產(chǎn)業(yè)每年排放的各類工業(yè)廢渣、廢料多達(dá)5億多噸，占地 4萬多畝，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，也在能源、資源和環(huán)境方面給地球生物圈帶來了與日俱增的危害，給國民經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　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(hù)環(huán)境、提高混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命，減少維護(hù)修補(bǔ)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本出路。

　　我國是一個能源、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(nèi)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(jié)能減排的重點(diǎn),需要承擔(dān)全國節(jié)能減排指標(biāo)的40%~45%,任務(wù)非常艱巨，廣大科技工作者和企業(yè)家應(yīng)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，開發(fā)利用尾礦砂石，盡量減少礦山的開采，改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備和生產(chǎn)工藝，減少粉塵和噪音污染，開發(fā)利用城市中水和工業(yè)廢水，實(shí)現(xiàn)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(xiàn)文明生產(chǎn)。加強(qiáng)生產(chǎn)區(qū)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(yù)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(yù)判

　　產(chǎn)能與產(chǎn)量

　　我國是一個發(fā)展中國家，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市建設(shè)的高峰時間還將持續(xù)25～30年，在這個時期混凝土的保有量還將持續(xù)穩(wěn)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(dá)國家預(yù)拌混凝土占80%比例計(jì)算，我國預(yù)拌混凝土產(chǎn)量最高將達(dá)到25億立方米左右，還有很大的發(fā)展空間。預(yù)計(jì)在今后10年內(nèi)，我國預(yù)拌混凝土產(chǎn)能將達(dá)到30億立方米，實(shí)際產(chǎn)量達(dá)到 25億立方米。

　　地區(qū)與區(qū)域發(fā)展

　　預(yù)拌混凝土首先是在直轄市和省會城市興起，但有的地區(qū)才剛剛起步，也有的城市已經(jīng)供大于求。目前預(yù)拌混凝土正向中等城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展，在今后一段時期內(nèi)中小城市將成為預(yù)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(nèi)北方和西部地區(qū)將成為我國預(yù)拌混凝土的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，并逐漸達(dá)到平衡。在一些預(yù)拌混凝土比較發(fā)達(dá)的城市應(yīng)限制混凝土攪拌站的新建和擴(kuò)建，關(guān)閉一批規(guī)模小、設(shè)備陳舊、管理落后的站(廠)，扶持龍頭企業(yè)，帶動本行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，使供求基本達(dá)到平衡。

　　目前全國預(yù)拌混凝土的比重平均只占25%左右，與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相比，我國預(yù)拌混凝土還屬于初級階段，國家應(yīng)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(jié)構(gòu)

　　1. 集團(tuán)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)量將會占到總產(chǎn)量的50%以上。

　　2.出現(xiàn)跨國集團(tuán)和行業(yè)巨頭，壟斷某區(qū)域的主要資源、市場、價(jià)格等，企業(yè)年產(chǎn)量將達(dá)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，水泥和礦山企業(yè)占有混凝土的主要資源，具有得天獨(dú)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(qū)行業(yè)的主體。

　　資源的綜合利用

　　隨著城市建設(shè)的發(fā)展，資源和能源的消耗也日益增加。資源不可再生，資源不再會取之不盡、用之不竭，必須注重資源的綜合利用，實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

　　改進(jìn)工藝設(shè)備

　　采用液壓自動潤滑系統(tǒng)和噪音小、密封性好、安全、可靠、生產(chǎn)效率高的生產(chǎn)設(shè)備;改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使攪拌站可同時儲存多種原材料，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)不同材料的相互轉(zhuǎn)換和組合，以滿足不同的工程需要。采用液體外加劑，提高計(jì)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(yáng)塵;夏天曝曬使混凝土出現(xiàn)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(jié)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(jié)能

　　充分利用工業(yè)廢料和固體廢棄物,減少水泥熟料用量。開發(fā)和利用尾礦砂石，盡量減少天然礦山的開采。改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備和生產(chǎn)工藝，減少粉塵和噪音污染，開發(fā)利用城市中水和工業(yè)回收水，實(shí)現(xiàn)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(xiàn)文明生產(chǎn)。加快開發(fā)再生混凝土和低碳混凝土技術(shù);加強(qiáng)生產(chǎn)場區(qū)綠化，改善生產(chǎn)環(huán)境，建立花園式企業(yè)，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

　　行業(yè)分工更加合理

　　傳統(tǒng)的行業(yè)分工使預(yù)拌混凝土與施工企業(yè)、材料供應(yīng)商利益交叉，責(zé)任與權(quán)益劃分不清，出現(xiàn)質(zhì)量問題就相互扯皮，有時訴訟法律也無助解決。為了更好地推動行業(yè)發(fā)展，應(yīng)在國家相關(guān)部門的支持下，加快組建以混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、泵送、施工為一體的專業(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(jī)械化程度和科學(xué)管理水平。