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把新理念新功能凝入混凝土

 

混凝土與水泥制品在國家建設(shè)工程中具有重要作用,其在建材行業(yè)中的突出位置短時期內(nèi)還很難被取代。但在綠色發(fā)展和綠色建造的背景下,混凝土行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型勢在必行,對此本刊曾經(jīng)予以關(guān)注和報道。最近,在第四屆“井岡山論壇”上記者注意到,業(yè)內(nèi)人士對混凝土的綠色發(fā)展又提出很多新的見解,他們認為,混凝土的發(fā)展要堅持綠色和可持續(xù)的理念,同時要使混凝土的功能更加豐富,綠色發(fā)展、科學發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展、功能化發(fā)展是混凝土發(fā)展的方向,也是實現(xiàn)價值的方向。

面對考驗的中國混凝土行業(yè)

我國混凝土產(chǎn)量已連續(xù)幾年超過世界其他國家的總和,世界上接近2/3的混凝土在中國生產(chǎn)和使用,我國的人均混凝土消耗量達到每年近四噸。而混凝土及水泥制品對資源的消耗和環(huán)境的不利影響,也一直是困擾人們和行業(yè)發(fā)展的因素。混凝土所需的自然資源日漸匱乏,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理,發(fā)展良莠不齊,產(chǎn)能嚴重過剩,所面臨的問題和困難與挑戰(zhàn)前所未有。綠色和可持續(xù)、功能化發(fā)展成為混凝土未來最基本的路徑。

我國對混凝土的“現(xiàn)澆”已有嚴格限制,預(yù)拌混凝土雖然經(jīng)過長期發(fā)展,但面臨的問題依然多多,行業(yè)的升級轉(zhuǎn)型迫在眉睫。中國建筑材料科學研究總院院長姚燕表示,我國商品混凝土的快速發(fā)展已有近30年的時間了,特別是新世紀以來,混凝土生產(chǎn)工業(yè)化、商業(yè)化已經(jīng)進入了一個相對成熟的階段,商品混凝土的企業(yè)數(shù)量和銷售額都在迅猛增長。然而,由于生產(chǎn)工藝相對簡單、準入門檻較低,使得各地的商品混凝土企業(yè)大肆涌現(xiàn),致使產(chǎn)能相對過剩,市場處于過度競爭態(tài)勢。整個行業(yè)普遍存在著墊資巨大、競相壓價的現(xiàn)象,應(yīng)收賬款拖欠嚴重,現(xiàn)金流短缺,行業(yè)利潤不斷攤薄,已跨入微利時代。在國家經(jīng)濟新常態(tài)的背景下,混凝土行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展方式也在進行嘗試調(diào)整,由速度型粗放增長轉(zhuǎn)向質(zhì)量效率型集約增長,行業(yè)兼并重組頻繁,商品混凝土企業(yè)在地域分布上逐漸形成網(wǎng)絡(luò)化布局,產(chǎn)業(yè)集中度逐步提高,行業(yè)由分散經(jīng)營為主向集團化管理轉(zhuǎn)型,由于目前我國混凝土行業(yè)自動化和標準化程度不足,使得集團型企業(yè)在擴張中面臨諸多“瓶頸”;總部不能有效管控,“集而不團”等,管理水平落后,導致許多混凝土企業(yè)發(fā)展速度緩慢,失去戰(zhàn)略先機。

此外,隨著近年來裝配式建筑的發(fā)展,國家對裝配式建筑的大力提倡,也對混凝土和水泥制品提出了新的要求,如何適應(yīng)的問題解決不好,將嚴重影響行業(yè)發(fā)展。

在技術(shù)方面,隨著高性能混凝土的推廣應(yīng)用和超高層、高強、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、嚴酷環(huán)境的混凝土技術(shù)的成功應(yīng)用,我國混凝土技術(shù)和生產(chǎn)水平在高鐵建設(shè)、超高超大工程、核電基礎(chǔ)等的建設(shè)中已達到世界領(lǐng)先水平,在多項混凝土科研領(lǐng)域的開發(fā)方面也取得了驕人的成績。

但同時,傳統(tǒng)混凝土已難于滿足現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)的多樣性與復(fù)雜性要求,現(xiàn)代結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展,如超長跨距、復(fù)雜設(shè)計、超長距離、超大體積、超高層建筑等對混凝土提出了更多、更高、更新的要求。業(yè)內(nèi)人士指出,混凝土配合比設(shè)計需要考慮各種條件,混凝土的生產(chǎn)是在一定條件下完成的。混凝土的運輸、澆筑成型也需要根據(jù)具體條件的不同選用混凝土品種,建設(shè)需求帶來了混凝土技術(shù)的進步,也對混凝土技術(shù)提出了越來越細化的需求。

因此,無論從宏觀上還是技術(shù)上,混凝土行業(yè)一方面充滿巨大機遇,另一方面也面對行業(yè)嚴峻挑戰(zhàn)和考驗。

混凝土的預(yù)拌之路與配合比

預(yù)拌混凝土作為各類工程建設(shè)重要的基礎(chǔ)材料,在我國經(jīng)歷了30余年的發(fā)展歷程。近年來,在旺盛的市場需求和政策推動下,預(yù)拌混凝土行業(yè)得到了迅猛發(fā)展,技術(shù)水平、管理水平快速提升,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷完善,形成了從材料設(shè)計、原材料制備、混凝土生產(chǎn)、物流運輸?shù)焦こ谭?wù)的產(chǎn)業(yè)鏈,為我國經(jīng)濟建設(shè)特別是基礎(chǔ)設(shè)施、各類建筑工程建設(shè)作出了重要貢獻。

但專家指出,目前在預(yù)拌混凝土行業(yè)的管理中,還有一些值得探討的做法,如配合比通知單等問題。北京市高強混凝土有限責任公司總工程師李彥昌認為,預(yù)拌混凝土在我國的發(fā)展經(jīng)歷了初始階段、起步階段和快速發(fā)展階段,各個階段的管理情況是不同的。

李彥昌說,我國預(yù)拌混凝土興起于20世紀50年代,當時一些大型建設(shè)工程需要大量現(xiàn)澆混凝土。由于施工場地狹窄、工期緊迫等原因,施工企業(yè)在施工現(xiàn)場和施工現(xiàn)場附近設(shè)立混凝土預(yù)拌設(shè)施。采用的都是汽車運輸?shù)醵窛仓炷粒鉀Q了施工中的急需問題。初始階段預(yù)拌混凝土企業(yè)隸屬于施工企業(yè),預(yù)拌混凝土企業(yè)的管理,服從施工企業(yè)的內(nèi)部管理。

至20世紀80年代初,北京、上海、天津、無錫、沈陽等城市的預(yù)拌混凝土逐步開始社會化供應(yīng),并采用攪拌車運輸、泵車澆筑,混凝土發(fā)展以流態(tài)為主,技術(shù)逐步成熟和完善。從這時起,預(yù)拌混凝土(當時稱商品混凝土)作為一個獨立的新興的產(chǎn)業(yè),真正開始起步走向發(fā)展。

快速發(fā)展階段的第一個高峰期是20世紀90年代。改革開放帶來了經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展。城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐年增多,混凝土需求量也隨之增大,帶動了預(yù)拌混凝土行業(yè)的快速發(fā)展。這個時期政府主管部門為了規(guī)范預(yù)拌混凝土企業(yè)管理,開始制定相關(guān)的管理文件。第二個高峰期源于禁止現(xiàn)場攪拌混凝土的規(guī)定。2003年10月16日商務(wù)部、公安部、原建設(shè)部、交通部四部門聯(lián)合頒布了《關(guān)于限期禁止在城市城區(qū)現(xiàn)場攪拌混凝土的通知》,明確規(guī)定在我國124個城市禁止現(xiàn)場攪拌混凝土。繼此通知出臺后,商務(wù)部、原建設(shè)部等六部委于2007年6月6日,又聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于在部分城市限期禁止現(xiàn)場攪拌砂漿工作的通知》。

李彥昌表示,在快速發(fā)展階段開始明確預(yù)拌混凝土企業(yè)提供配合比等技術(shù)資料的義務(wù),并且提供的技術(shù)資料逐步延伸,而這種做法是很不妥當?shù)摹KJ為,混凝土配合比通知單和混凝土抗壓強度報告在通常情況下,并沒有實際意義。混凝土配合比通知單是預(yù)拌混凝土企業(yè)生產(chǎn)過程中的流程資料,用于預(yù)拌混凝土企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制。施工方和其他相關(guān)方拿到配合比通知單本意是要起到監(jiān)督作用,但實際很難實現(xiàn)。同時,這些資料并不作為竣工檔案,而是預(yù)拌混凝土企業(yè)自己保留,作為追述資料即可。

功能化是混凝土發(fā)展的基礎(chǔ)

混凝土行業(yè)的發(fā)展是各種因素的綜合,而其基本條件要看混凝土本身性能是否能夠滿足各種工程建設(shè)的需要。對此,專家們都提出了各自的看法。

姚燕在談到我國建材新材料的應(yīng)用及發(fā)展時,強調(diào)要大力發(fā)展特種水泥及長壽命高性能混凝土。她指出,我國水泥產(chǎn)量已達24億噸,但特種水泥僅占水泥總量的1%。特種水泥如水工水泥、低熱水泥、微膨脹中熱水泥、核電工程用硅酸鹽水泥、油井水泥、海洋工程水泥、道路水泥等。她預(yù)測,未來5年至10年,我國特種水泥及長壽命混凝土需求量巨大。水泥特種化是未來水泥行業(yè)發(fā)展的重點方向之一;特種水泥及混凝土必須朝著實現(xiàn)高耐蝕、高抗沖磨、高強韌、高耐溫及多功能化等方向發(fā)展。

江西省超高性能混凝土工程研究中心的趙筠說,超高性能混凝土提供了前所未有的性能。超高性能混凝土具有高強和高韌性,抗拉強度和韌性實現(xiàn)跨越式提高,可實現(xiàn)拉伸的“應(yīng)變硬化”,徹底克服了砂漿、混凝土不抗拉、容易開裂、脆性大等缺點。其生產(chǎn)制備是提升從納米尺寸到毫米尺寸固體礦物顆粒堆積體密實度,由密實度的“量變”,引導發(fā)生材料性能的“質(zhì)變”,使水泥基材料達到了前所未有的性能。其特征具體表現(xiàn)在“三高”:高強度、高韌性、高耐久性。趙筠認為,超高性能混凝土的應(yīng)用需要更新觀念和技術(shù)創(chuàng)新。

中國工程院院士繆昌文認為,混凝土功能化關(guān)鍵技術(shù)包括超早強技術(shù)、超高強技術(shù)、自密實技術(shù)等。繆昌文指出,超早強是混凝土結(jié)構(gòu)快速施工、修補與加固的關(guān)鍵技術(shù);超高強則可以滿足超高層、超大跨、輕型化的需求,顯著增大橋梁跨度,替代鋼箱梁。繆昌文強調(diào),發(fā)展自密實混凝土是當代混凝土工程的重大需求。自密實混凝土(SCC)是一種在自重作用下無需振搗即能密實成型的高性能混凝土,又稱自流平混凝土(SLC)或免振搗混凝土(VFC)。自密實混凝土技術(shù)高速鐵路CRTSIII型無砟軌道,成功應(yīng)用于沈丹客專、盤營客專等高速鐵路工程中。

“裝配式”背景下的混凝土發(fā)展

2016年2月《中共中央、國務(wù)院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中提出,發(fā)展新型建造方式,力爭用10年左右時間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%。2016年9月,國務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》,進一步闡明國家發(fā)展裝配式建筑的總體要求、重點任務(wù)和保障措施。

發(fā)展裝配式建筑成為建筑領(lǐng)域的方向,混凝土行業(yè)因此面臨著調(diào)整和適應(yīng)的問題。業(yè)內(nèi)人士紛紛指出,這是一個重要機遇,行業(yè)在新形勢下實現(xiàn)發(fā)展是完全可能的。

中建科技深圳分公司總工程師鐘志強認為,預(yù)拌混凝土是最早實現(xiàn)自動化、定制化生產(chǎn)的,接近工業(yè)4.0,效率極高。在預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)實踐過程中,對上游提出了很多要求,這些要求最終轉(zhuǎn)換成技術(shù)解決方案,對行業(yè)起到了有力的支撐作用。而且往往是在上游技術(shù)方面的創(chuàng)新,才會使部分企業(yè)獲得階段性成長機會。

鐘志強說,未來建筑市場的預(yù)制比例將持續(xù)提高,技術(shù)創(chuàng)新導致生產(chǎn)方式的顛覆。因此,預(yù)拌混凝土需求將長期存在,但要求會不斷提高。作為一種取材廣泛、功能良好的基礎(chǔ)性建筑材料,混凝土仍將在相當長的時間內(nèi)無法替代;對預(yù)拌混凝土的需求傾向于小批量,高頻率;強度往高強度趨勢發(fā)展;大流動性混凝土受青睞,后澆錨固及疊合層混凝土由于澆筑空間小,要求流動性大,粘聚性好,國外通常采用自流平混凝土,不僅內(nèi)在質(zhì)量高,外觀也要好。大量結(jié)構(gòu)混凝土將實現(xiàn)免抹灰,清水驗收,后澆部分混凝土的顏色、表面質(zhì)感應(yīng)接近預(yù)制構(gòu)件的標準。

繆昌文認為,預(yù)制裝配化技術(shù)是現(xiàn)代建筑工業(yè)化體系的綠色化關(guān)鍵技術(shù)。繆昌文說,作為預(yù)制裝配化技術(shù)的超高性能混凝土、裝配式建筑用灌漿都有可觀的發(fā)展前景。繆昌文建議應(yīng)加大混凝土理論的原創(chuàng)性研究,采用先進技術(shù)改造傳統(tǒng)混凝土材料,基于有機無機的學科交叉,開發(fā)現(xiàn)代混凝土新技術(shù);對混凝土性能不能僅關(guān)注強度,須重視基于混凝土耐久性的高增韌、高抗裂、高抗?jié)B、高耐蝕的新理論與新技術(shù)的研究;以解決工程實際應(yīng)用中的共性技術(shù)難題與科學問題為導向,積極將新理論、新技術(shù)應(yīng)用到國家重大工程建設(shè)之中。

在新形勢下,混凝土行業(yè)正在謀求發(fā)展,業(yè)內(nèi)人士和專家的不斷探討,描述了實現(xiàn)未來與前景的理論和途徑。通過人們觀念的轉(zhuǎn)變,混凝土將改變留給人們的傳統(tǒng)印象,而這個行業(yè)也將成為業(yè)內(nèi)人士期盼的“令人尊敬的行業(yè)”。

(來源:中國建設(shè)報)

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