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對預拌混凝土科學發展的思考
時間：2013-08-22 16:18:18
混凝土是世界上最大宗的建筑材料，也是最主要的建筑結構材料，混凝土質量對建筑結構質量起著根本和決定性的作用。
2010 年，我國水泥產量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，是名副其實的水泥生產和混凝土用量大國。隨著建筑技術的進步，全國混凝土行業從業人數超過500萬人，已成為國民經濟中的一個重要產業。預拌混凝土則是混凝土行業的主力軍，近年來的特大工程、重點工程、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、冶金等幾乎無一例外都使用了預拌混凝土，預拌混凝土在國民經濟的建設和發展中發揮著巨大的作用。
預拌混凝土作為一個獨立的新興產業，已經走過了近30年的歷程。政策的推動、市場的培育、技術的進步等一系列因素推動了預拌混凝土行業的快速發展。然而，進入本世紀以來，由于盲目擴容，惡性競爭和生產環境長期得不到根本性治理，在社會上造成了質量信任危機和“臟、亂、差”的行業形象，在一些城市、城區甚至被限制發展。如北京將混凝土企業限期遷出五環以外，還有的城市規定要將混凝土企業集中在郊區某一區域內發展。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，也給城市發展帶來了巨大的環境負荷。預拌混凝土行業規模、發展速度與管理水平的不協調，使質量風險加大，尤其是起步較晚的城市和地區，如果管理跟不上，環境狀況沒有根本性改變，今后行業將無法在城市立足，更不能實現可持續發展。所以，預拌混凝土行業的科學管理和發展規劃必須引起我們的高度重視。
在我國，預拌混凝土發展很不均衡，南方和東部沿海城市預拌混凝土興起較早，發展較快，已經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城市和地級城市。就全國而言，規模小、屬地建設的站點占多數，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水平的差距
我國預拌混凝土與國際先進水平相比還存在一定的差距。主要表現在以下幾個方面。
1. 預拌混凝土還沒有被普遍應用。發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、大連、常州等幾個少數城市達到60%左右，發展很不均衡，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，與發達國家相比還有較大差距。
2.混凝土強度等級仍然偏低。發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，最高已達到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工程或重要部位進行應用，距離實際工程的大量應用尚需一段時間。
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期性能研究不夠，應用范圍還不夠廣泛。
4.相關技術沒有同步發展。如外加劑、摻合料等關鍵材料的相對落后，制約了混凝土技術的發展。
5.生產工藝和管理技術相對落后。我國從事預拌混凝土生產的攪拌站，除少量引進國外成套產品以外，多數為國內配套或自行組裝，自動化程度低，基本上是靠人工控制和組織生產，與國外智能化管理相比還有較大的差距，勞動生產率只相當于發達國家的1/4~1/5。
6.混凝土的泵送技術相對落后，全國發展也不均衡。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，今后應重視混凝土泵送技術的研究。
目前存在的主要問題
因為混凝土主要是用作建筑結構材料，所以它將直接關系到人們的居住安全，甚至生命安全，關系到未來經濟社會的發展，因此，我們應該高度重視混凝土的進步與發展。
由于混凝土質量影響因素多，技術復雜，工藝、材料、管理及控制手段等方面存在的問題，都能導致混凝土生產質量始終存在著不可預見性的風險和隱患，這種風險和隱患超過一定限值就會造成質量事故。由于混凝土的不可修復性，一旦發生質量事故，就會給國家和人民的生命財產造成巨大的損失。這樣的例子在全國時有發生，教訓非常深刻。
混凝土質量“事前控制”缺乏有效的方法和手段，質量檢查和驗收滯后(一般28天)，基本上等于是“死后驗尸”，往往發現問題時損失已經無法避免。
預拌混凝土是一個特殊的行業，由建筑施工與建筑材料生產企業演變而成，由于多年來形成的傳統行業劃分，預拌混凝土始終處于行業邊緣，政府對行業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：
行業管理方面
1.國家、行業、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，就成了最終產品，產品質量在很大程度上取決于前期控制，人的行為技能對質量起著決定性的作用。所以，國家應按特殊行業實行生產許可證管理。然而，目前國家缺乏適宜的行業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混亂、質量風險加大，甚至出現了重大質量事故，對整個行業提出了警示。要改變目前的現狀，僅僅依靠資質管理是遠遠不夠的。
4.“強化驗收、淡化過程”的管理模式對混凝土行業不適宜，它忽視了混凝土的不可修復性，過程控制決定最終質量，過程控制在混凝土生產中永遠是一個不可忽視的重要環節。
技術方面
1.新技術的研發和儲備不夠，對混凝土的長期性和耐久性研究不夠;各類特種混凝土、侵蝕環境下的混凝土制備與施工技術不夠完善。
2. 基礎理論研究不夠，投入也少，致使一些實用技術缺乏必要的理論支持。
3. 專業技術人才匱乏，有的地方和企業技術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”，技術負責人的能力和專業水平不足，造成了處理不完的質量糾紛和質量問題。
4.全國各地技術水平不均衡，大中城市的差異、東西南北的差異比較明顯，有個別企業技術還停留在五六十年代的水平上。
5.各行業技術差異比較大，標準不統一，各行其是，影響了整體進步。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.自主知識產權的創新少，效仿和摸仿的多，甚至盜用、亂用。
8.新技術、新材料、新工藝的推廣力度不夠。行業內部相互交流和學習形式及機制沒有真正建立起來。
9.先進的制備技術和嚴格的組織管理缺乏有機的統一，影響了一些尖端技術的推廣和應用。
10.有的地方還存在不規范操作和缺乏職業道德的行為。
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;尾礦砂石綜合利用也缺乏統一組織和科學有效的考評;海砂(未處理)、挖槽砂、粗石粉開始應用，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%)、風化顆粒多、含粉量高，影響混凝土的密實性和耐久性。
2.水泥發展速度過快。水泥生產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”開始用于預拌混凝土;不同廠家、不同品種、不同標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化和合理的組織，生產旺季供不應求，總體利用率很低(只有20%~30%)。礦粉貨源緊張，生產廠家使用的水渣質量差，有的甚至不是水淬渣，摻加助磨和激發材料，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，多個廠家同時供應，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.外加劑受市場影響價格降低、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際施工需要。樣品和大貨存在差異。
環保方面
我國是世界上名副其實的水泥生產和混凝土用量大國，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。這些水泥生產過程中要消耗大量的煤炭，燒結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、地礦產業每年排放的各類工業廢渣、廢料多達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%;混凝土生產還要消耗大量的砂石資源和水資源。我國水泥工業和混凝土行業在快速發展的同時，也在能源、資源和環境方面給地球生物圈帶來了與日俱增的危害，給國民經濟和可持續發展帶來了嚴峻的挑戰。
因此，推廣綠色生產和綠色高性能混凝土，是減少自然資源和能源消耗、保護環境、提高混凝土結構使用壽命，減少維護修補費用，實現可持續發展的根本出路。
我國是一個能源、資源消耗大國，生產使用了世界上50%的水泥，40%的鋼鐵，35%的石油，卻只創造了世界8%的GDP，以高能耗、低附加值的產業為多。我國政府向世界鄭重承諾：到2020年國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%，其中水泥混凝土行業是全國節能減排的重點,需要承擔全國節能減排指標的40%~45%,任務非常艱巨，廣大科技工作者和企業家應該為此而努力。
充分利用工業廢料和固體廢棄物，減少水泥熟料用量，開發利用尾礦砂石，盡量減少礦山的開采，改進現有的設備和生產工藝，減少粉塵和噪音污染，開發利用城市中水和工業廢水，實現廢氣和廢水的零排放，科學組織生產，減少剩灰和固體廢棄物，實現文明生產。加強生產區的綠化，改善生產環境，建立花園式企業，發展低碳混凝土技術，是今后預拌混凝土行業發展的根本出路。
對今后發展趨勢的幾點預判
產能與產量
我國是一個發展中國家，基礎設施建設和城市建設的高峰時間還將持續25～30年，在這個時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，按照發達國家預拌混凝土占80%比例計算，我國預拌混凝土產量最高將達到25億立方米左右，還有很大的發展空間。預計在今后10年內，我國預拌混凝土產能將達到30億立方米，實際產量達到 25億立方米。
地區與區域發展
預拌混凝土首先是在直轄市和省會城市興起，但有的地區才剛剛起步，也有的城市已經供大于求。目前預拌混凝土正向中等城市和鄉鎮發展，在今后一段時期內中小城市將成為預拌混凝土發展的重點。布局上也將由南向北、由東向西發展，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發展區域，并逐漸達到平衡。在一些預拌混凝土比較發達的城市應限制混凝土攪拌站的新建和擴建，關閉一批規模小、設備陳舊、管理落后的站(廠)，扶持龍頭企業，帶動本行業的進步與發展，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，與經濟發達國家相比，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。
組織形式與產業結構
1. 集團化的混凝土企業將成為行業的主體和骨干企業，今后10年產量將會占到總產量的50%以上。
2.出現跨國集團和行業巨頭，壟斷某區域的主要資源、市場、價格等，企業年產量將達到1億立方米以上。
3. 由于建筑施工企業占有混凝土市場，水泥和礦山企業占有混凝土的主要資源，具有得天獨厚的優勢。這些行業進入混凝土行業后將使產業格局發生重大變化，很快將成為本地區行業的主體。
資源的綜合利用
隨著城市建設的發展，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，實現資源、環境與經濟的協調發展。
改進工藝設備
采用液壓自動潤滑系統和噪音小、密封性好、安全、可靠、生產效率高的生產設備;改進生產工藝，使攪拌站可同時儲存多種原材料，可根據需要實現不同材料的相互轉換和組合，以滿足不同的工程需要。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，有利于質量控制。
更加注重環保和節能
充分利用工業廢料和固體廢棄物,減少水泥熟料用量。開發和利用尾礦砂石，盡量減少天然礦山的開采。改進現有的設備和生產工藝，減少粉塵和噪音污染，開發利用城市中水和工業回收水，實現廢氣和廢水的零排放。科學組織生產，減少剩灰和固體廢棄物，實現文明生產。加快開發再生混凝土和低碳混凝土技術;加強生產場區綠化，改善生產環境，建立花園式企業，實現綠色生產。
行業分工更加合理
傳統的行業分工使預拌混凝土與施工企業、材料供應商利益交叉，責任與權益劃分不清，出現質量問題就相互扯皮，有時訴訟法律也無助解決。為了更好地推動行業發展，應在國家相關部門的支持下，加快組建以混凝土生產、運輸、泵送、施工為一體的專業化施工企業———混凝土工程公司，減少和避免質量事故，提高建筑施工技術含量、機械化程度和科學管理水平。
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