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新一代的混凝土将凝入新理念新功能

众所周知,混凝土与水泥制品在国家建设工程中具有重要作用,在建材行业中的占位比重无法被其他产品取代。然而,在绿色发展、绿色建造的背景下,混凝土行业的绿色转型势在必行。最近,猫小二在各大媒体上注意到,许多业内人士对混凝土的绿色发展提出了很多新的见解,他们认为,混凝土的发展要坚持绿色和可持续的理念,同时要使混凝土的功能更加丰富,绿色发展、科学发展、可持续发展、功能化发展是混凝土发展的方向,也是实现价值的方向。

面对考验的中国混凝土行业

我国混凝土产量已连续几年超过世界其他国家的总和,世界上接近2/3的混凝土在中国生产和使用,我国的人均混凝土消耗量达到每年近四吨。而混凝土及水泥制品对资源的消耗和环境的不利影响,也一直是困扰人们和行业发展的因素。混凝土所需的自然资源日渐匮乏,产业结构不尽合理,发展良莠不齐,产能严重过剩,所面临的问题和困难与挑战前所未有。绿色和可持续、功能化发展成为混凝土未来最基本的路径。

 

我国对混凝土的“现浇”已有严格限制,预拌混凝土虽然经过长期发展,但面临的问题依然多多,行业的升级转型迫在眉睫。中国建筑材料科学研究总院院长姚燕表示,我国商品混凝土的快速发展已有近30年的时间了,特别是新世纪以来,混凝土生产工业化、商业化已经进入了一个相对成熟的阶段,商品混凝土的企业数量和销售额都在迅猛增长。然而,由于生产工艺相对简单、准入门槛较低,使得各地的商品混凝土企业大肆涌现,致使产能相对过剩,市场处于过度竞争态势。整个行业普遍存在着垫资巨大、竞相压价的现象,应收账款拖欠严重,现金流短缺,行业利润不断摊薄,已跨入微利时代。在国家经济新常态的背景下,混凝土行业经济发展方式也在进行尝试调整,由速度型粗放增长转向质量效率型集约增长,行业兼并重组频繁,商品混凝土企业在地域分布上逐渐形成网络化布局,产业集中度逐步提高,行业由分散经营为主向集团化管理转型,由于目前我国混凝土行业自动化和标准化程度不足,使得集团型企业在扩张中面临诸多“瓶颈”;总部不能有效管控,“集而不团”等,管理水平落后,导致许多混凝土企业发展速度缓慢,失去战略先机。

此外,随着近年来装配式建筑的发展,国家对装配式建筑的大力提倡,也对混凝土和水泥制品提出了新的要求,如何适应的问题解决不好,将严重影响行业发展。

在技术方面,随着高性能混凝土的推广应用和超高层、高强、复杂结构、严酷环境的混凝土技术的成功应用,我国混凝土技术和生产水平在高铁建设、超高超大工程、核电基础等的建设中已达到世界领先水平,在多项混凝土科研领域的开发方面也取得了骄人的成绩。

但同时,传统混凝土已难于满足现代混凝土结构的多样性与复杂性要求,现代结构不断发展,如超长跨距、复杂设计、超长距离、超大体积、超高层建筑等对混凝土提出了更多、更高、更新的要求。业内人士指出,混凝土配合比设计需要考虑各种条件,混凝土的生产是在一定条件下完成的。混凝土的运输、浇筑成型也需要根据具体条件的不同选用混凝土品种,建设需求带来了混凝土技术的进步,也对混凝土技术提出了越来越细化的需求。

因此,无论从宏观上还是技术上,混凝土行业一方面充满巨大机遇,另一方面也面对行业严峻挑战和考验。

混凝土的预拌之路与配合比

预拌混凝土作为各类工程建设重要的基础材料,在我国经历了30余年的发展历程。近年来,在旺盛的市场需求和政策推动下,预拌混凝土行业得到了迅猛发展,技术水平、管理水平快速提升,产业结构不断完善,形成了从材料设计、原材料制备、混凝土生产、物流运输到工程服务的产业链,为我国经济建设特别是基础设施、各类建筑工程建设作出了重要贡献。

但专家指出,目前在预拌混凝土行业的管理中,还有一些值得探讨的做法,如配合比通知单等问题。北京市高强混凝土有限责任公司总工程师李彦昌认为,预拌混凝土在我国的发展经历了初始阶段、起步阶段和快速发展阶段,各个阶段的管理情况是不同的。

李彦昌说,我国预拌混凝土兴起于20世纪50年代,当时一些大型建设工程需要大量现浇混凝土。由于施工场地狭窄、工期紧迫等原因,施工企业在施工现场和施工现场附近设立混凝土预拌设施。采用的都是汽车运输吊斗浇筑混凝土,解决了施工中的急需问题。初始阶段预拌混凝土企业隶属于施工企业,预拌混凝土企业的管理,服从施工企业的内部管理。

至20世纪80年代初,北京、上海、天津、无锡、沈阳等城市的预拌混凝土逐步开始社会化供应,并采用搅拌车运输、泵车浇筑,混凝土发展以流态为主,技术逐步成熟和完善。从这时起,预拌混凝土(当时称商品混凝土)作为一个独立的新兴的产业,真正开始起步走向发展。

快速发展阶段的第一个高峰期是20世纪90年代。改革开放带来了经济建设的快速发展。城市建设和基础设施建设逐年增多,混凝土需求量也随之增大,带动了预拌混凝土行业的快速发展。这个时期政府主管部门为了规范预拌混凝土企业管理,开始制定相关的管理文件。第二个高峰期源于禁止现场搅拌混凝土的规定。2003年10月16日商务部、公安部、原建设部、交通部四部门联合颁布了《关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知》,明确规定在我国124个城市禁止现场搅拌混凝土。继此通知出台后,商务部、原建设部等六部委于2007年6月6日,又联合下发了《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》。

李彦昌表示,在快速发展阶段开始明确预拌混凝土企业提供配合比等技术资料的义务,并且提供的技术资料逐步延伸,而这种做法是很不妥当的。他认为,混凝土配合比通知单和混凝土抗压强度报告在通常情况下,并没有实际意义。混凝土配合比通知单是预拌混凝土企业生产过程中的流程资料,用于预拌混凝土企业内部质量控制。施工方和其他相关方拿到配合比通知单本意是要起到监督作用,但实际很难实现。同时,这些资料并不作为竣工档案,而是预拌混凝土企业自己保留,作为追述资料即可。

功能化是混凝土发展的基础

混凝土行业的发展是各种因素的综合,而其基本条件要看混凝土本身性能是否能够满足各种工程建设的需要。对此,专家们都提出了各自的看法。

姚燕在谈到我国建材新材料的应用及发展时,强调要大力发展特种水泥及长寿命高性能混凝土。她指出,我国水泥产量已达24亿吨,但特种水泥仅占水泥总量的1%。特种水泥如水工水泥、低热水泥、微膨胀中热水泥、核电工程用硅酸盐水泥、油井水泥、海洋工程水泥、道路水泥等。她预测,未来5年至10年,我国特种水泥及长寿命混凝土需求量巨大。水泥特种化是未来水泥行业发展的重点方向之一;特种水泥及混凝土必须朝着实现高耐蚀、高抗冲磨、高强韧、高耐温及多功能化等方向发展。

江西省超高性能混凝土工程研究中心的赵筠说,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强和高韧性,抗拉强度和韧性实现跨越式提高,可实现拉伸的“应变硬化”,彻底克服了砂浆、混凝土不抗拉、容易开裂、脆性大等缺点。其生产制备是提升从纳米尺寸到毫米尺寸固体矿物颗粒堆积体密实度,由密实度的“量变”,引导发生材料性能的“质变”,使水泥基材料达到了前所未有的性能。其特征具体表现在“三高”:高强度、高韧性、高耐久性。赵筠认为,超高性能混凝土的应用需要更新观念和技术创新。

中国工程院院士缪昌文认为,混凝土功能化关键技术包括超早强技术、超高强技术、自密实技术等。缪昌文指出,超早强是混凝土结构快速施工、修补与加固的关键技术;超高强则可以满足超高层、超大跨、轻型化的需求,显著增大桥梁跨度,替代钢箱梁。缪昌文强调,发展自密实混凝土是当代混凝土工程的重大需求。自密实混凝土(SCC)是一种在自重作用下无需振捣即能密实成型的高性能混凝土,又称自流平混凝土(SLC)或免振捣混凝土(VFC)。自密实混凝土技术高速铁路CRTSIII型无砟轨道,成功应用于沈丹客专、盘营客专等高速铁路工程中。

“装配式”背景下的混凝土发展

2016年2月《中共中央、国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出,发展新型建造方式,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。2016年9月,国务院办公厅下发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,进一步阐明国家发展装配式建筑的总体要求、重点任务和保障措施。

发展装配式建筑成为建筑领域的方向,混凝土行业因此面临着调整和适应的问题。业内人士纷纷指出,这是一个重要机遇,行业在新形势下实现发展是完全可能的。

中建科技深圳分公司总工程师钟志强认为,预拌混凝土是最早实现自动化、定制化生产的,接近工业4.0,效率极高。在预拌混凝土的生产实践过程中,对上游提出了很多要求,这些要求最终转换成技术解决方案,对行业起到了有力的支撑作用。而且往往是在上游技术方面的创新,才会使部分企业获得阶段性成长机会。

钟志强说,未来建筑市场的预制比例将持续提高,技术创新导致生产方式的颠覆。因此,预拌混凝土需求将长期存在,但要求会不断提高。作为一种取材广泛、功能良好的基础性建筑材料,混凝土仍将在相当长的时间内无法替代;对预拌混凝土的需求倾向于小批量,高频率;强度往高强度趋势发展;大流动性混凝土受青睐,后浇锚固及叠合层混凝土由于浇筑空间小,要求流动性大,粘聚性好,国外通常采用自流平混凝土,不仅内在质量高,外观也要好。大量结构混凝土将实现免抹灰,清水验收,后浇部分混凝土的颜色、表面质感应接近预制构件的标准。

缪昌文认为,预制装配化技术是现代建筑工业化体系的绿色化关键技术。缪昌文说,作为预制装配化技术的超高性能混凝土、装配式建筑用灌浆都有可观的发展前景。缪昌文建议应加大混凝土理论的原创性研究,采用先进技术改造传统混凝土材料,基于有机无机的学科交叉,开发现代混凝土新技术;对混凝土性能不能仅关注强度,须重视基于混凝土耐久性的高增韧、高抗裂、高抗渗、高耐蚀的新理论与新技术的研究;以解决工程实际应用中的共性技术难题与科学问题为导向,积极将新理论、新技术应用到国家重大工程建设之中。

在新形势下,混凝土行业正在谋求发展,业内人士和专家的不断探讨,描述了实现未来与前景的理论和途径。这在一定程度上,会改变混凝土之前留给人们的传统印象,潜移默化地转变人们的观念。显然,这个行业也将成为业内人士期盼的“令人尊敬的行业”。

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