淺析國外預(yù)拌混凝土的最新進(jìn)展

孫皆勇（天津市濱濤混凝土有限公司，天津301725）

據(jù)統(tǒng)計(jì)從1990 年到2008 年的近20 年間，我國預(yù)拌混凝土實(shí)際生產(chǎn)能力由500 萬立方米增長到約65000 萬立方米，預(yù)拌混凝土已經(jīng)成為不可替代的大宗建筑材料。

在這期間我國預(yù)拌混凝土相關(guān)的大型攪拌機(jī)、泵送機(jī)相繼發(fā)展起來；外加劑經(jīng)歷三代減水劑的更新?lián)Q代，減水率從8%提高到30%，通過調(diào)整外加劑的種類、用量就可以解決混凝土的一些難題；混凝土中的摻合料也從單一的粉煤灰發(fā)展到粉煤灰和礦渣粉雙摻技術(shù)，摻量平均達(dá)到40%以上，降低了水泥用量，改善和提高了混凝土性能[1]。

然而，與國外相比，國內(nèi)的預(yù)拌混凝土還存在著污染嚴(yán)重、質(zhì)量不穩(wěn)定、配套設(shè)備落后等問題，作者從這些方面出發(fā)介紹國外預(yù)拌混凝土的最新進(jìn)展，以便預(yù)拌混凝土行業(yè)更好的發(fā)展。

1 國外預(yù)拌混凝土的綠色技術(shù)

預(yù)拌混凝土起源于歐洲，在歐洲發(fā)展最為成熟，歐洲預(yù)拌混凝土協(xié)會工作內(nèi)容涉及預(yù)拌混凝土工業(yè)發(fā)展水平、標(biāo)準(zhǔn)化狀況、質(zhì)量控制、生產(chǎn)工藝改進(jìn)，特別的關(guān)注環(huán)保問題。歐洲范圍內(nèi)，很多國家都對預(yù)拌混凝土生產(chǎn)所產(chǎn)生的粉塵、污水、噪聲等制定了環(huán)保指標(biāo)，用以保證預(yù)拌混凝土的綠色生產(chǎn)。其中，德國對污染項(xiàng)目指標(biāo)控制最為嚴(yán)格，廠區(qū)粉塵含量不高于20mg/m3，廠區(qū)噪音不高于55dB；而我國尚未有國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定該指標(biāo)，并對如何降低粉塵、噪音提出具體技術(shù)措施[2]。

預(yù)拌混凝土綠色技術(shù)全過程經(jīng)歷“選材”、“設(shè)計(jì)”、“生產(chǎn)”、“供應(yīng)”、“產(chǎn)品”五個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都影響其對環(huán)境的污染。針對于此美國國家預(yù)拌混凝土協(xié)會推出了“可持續(xù)發(fā)展”計(jì)劃，其理念是推行在混凝土的生命周期內(nèi)，從原材料獲取、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工到回收的各個階段，都降低能源消耗、減少發(fā)射、節(jié)約用水、減少廢料以及回收利用。如在獲取原料階段應(yīng)盡量使用地理位置較近的供應(yīng)商；提高再生骨料的使用、使用非飲用水。在運(yùn)輸階段，使用GPS 最優(yōu)線路，使用油耗低或替代燃料的攪拌車。在回收階段，進(jìn)行關(guān)于各級標(biāo)準(zhǔn)中提及的可循環(huán)使用的骨料、水及膠凝材料進(jìn)行混凝土性能驗(yàn)證及改善的實(shí)驗(yàn)研究。為該“可持續(xù)發(fā)展”計(jì)劃服務(wù)的主要項(xiàng)目包括：預(yù)拌混凝土研究教育基金、教育/培訓(xùn)項(xiàng)目、綠色認(rèn)證、從混凝土配合比到性能項(xiàng)目。其中，綠色認(rèn)證是用于衡量混凝土攪拌站對環(huán)境友好所做努力的認(rèn)證系統(tǒng)，提出了攪拌站達(dá)到環(huán)境友好所應(yīng)使用管理系統(tǒng)的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，對混凝土供應(yīng)商向可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)靠近起到了推動作用[3]。

2 國外預(yù)拌混凝土的質(zhì)量控制

在日本，每年大約生產(chǎn)1.2-1.5 億立方米的預(yù)拌混凝土，并在各種結(jié)構(gòu)工程中使用。眾所周知，預(yù)拌混凝土的質(zhì)量對混凝土結(jié)構(gòu)十分重要，因?yàn)樗鼪Q定了結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。為了保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量，日本使用了三種措施：一是根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對攪拌站進(jìn)行監(jiān)測；二是除了常規(guī)檢測外，還要現(xiàn)場檢測新拌混凝土中的氯離子含量和水分的含量，因?yàn)樗鼈儗炷两Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性有極大的影響；三是在全國建立統(tǒng)一的預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)每年對預(yù)拌混凝土攪拌站的管理和質(zhì)量控制情況進(jìn)行核查。以下對這三種措施的細(xì)節(jié)做些簡要介紹[4]。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)拌混凝土攪拌站

為保證預(yù)拌混凝土質(zhì)量，攪拌站必須要根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，對預(yù)拌混凝土的類型分類和所需具備的性能、混凝土的原材料、混凝土的生產(chǎn)和運(yùn)輸、檢測方法都在細(xì)節(jié)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

2.1.1 原材料的儲存

混凝土用水泥必須儲存在筒倉中，不同類型水泥分開儲存，水泥筒倉還要能防止水泥受天氣變化影響。集料要按材料類型、粒徑類型或不同來源分別儲存在不同的儲存?zhèn)}中，儲倉要能防止不同粒徑集料的分離，且需安裝排水系統(tǒng)。外加劑必須存放在專業(yè)的存儲設(shè)備中，分別存放以類型和生產(chǎn)廠來區(qū)分的筒倉中，且應(yīng)該能夠防止外加劑的質(zhì)量出現(xiàn)變化。

2.1.2 精確的批量稱量車間

稱量車間必須要有準(zhǔn)確的稱量設(shè)備來稱量預(yù)拌混凝土所需原材料的質(zhì)量。原材料類型的不同稱量決定了設(shè)備需要的精確性。在稱重過程中，水泥、水、集料、外加劑必須分別用各自的稱量設(shè)備稱重，只有水和外加劑可同時稱量。

2.1.3 測量和校正集料的表面濕度

在生產(chǎn)預(yù)拌混凝土?xí)r，集料表面的水分會帶入混凝土中。以表面濕度為1%的細(xì)集料為例，能將6-7kg 水帶入每立方米混凝土中。因此，在生產(chǎn)混凝土過程中，測量和校正集料的表面濕度是非常重要的。為了能在批量稱重設(shè)備中精確迅速測量集料的表面濕度，濕度傳感器安裝在存放集料的容器和稱重設(shè)備之間，當(dāng)稱量集料的時候，表面的濕度就會很快的得到測定，集料表面濕度的測量結(jié)果會傳到設(shè)備控制面板的計(jì)算機(jī)中，配置混凝土的用水量也同時得到校正。

2.1.4 攪拌器攪拌的均勻性

攪拌機(jī)攪拌的均勻性由混凝土攪拌測試來核實(shí)。在測試中，先對混凝土攪拌，然后從攪拌機(jī)的不同部位取出試樣，測量試樣的砂漿和粗集料的體積，滿足標(biāo)準(zhǔn)中要求即可認(rèn)為攪拌機(jī)均勻性符合使用要求。為能在短時間內(nèi)生產(chǎn)出均勻的混凝土，雙軸的強(qiáng)制攪拌機(jī)已大量應(yīng)用。

2.1.5 批量設(shè)備中的坍落度監(jiān)測

為了控制攪拌站中的混凝土坍落度，攪拌設(shè)備中廣泛安裝了坍落度監(jiān)測裝置，坍落度可由測量攪拌機(jī)負(fù)荷的平衡度進(jìn)行估算得出。

2.2 現(xiàn)場質(zhì)量核查

由于每單位體積混凝土的水含量、氯離子含量對混凝土的強(qiáng)度和耐久性有十分重要的影響，所以對這兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場檢測是十分必要的。

2.2.1 新拌混凝土水含量的測定

現(xiàn)場測量新拌混凝土水的水含量是日本控制混凝土質(zhì)量的一種新嘗試，日本混凝土協(xié)會下設(shè)的一個委員會專門研究單位體積預(yù)拌混凝土中含水的狀態(tài)，對一些公司和組織發(fā)展的各種各樣的測量新拌混凝土水含量的測試方法進(jìn)行評定，起草現(xiàn)場測試水含量的建議標(biāo)準(zhǔn)。其中有多于11 種的測量方法，大致可分為以下幾類：干燥法、單位稱重法、試劑濃度法、中子法、電容法、氣旋分離法。

2.2.2 新拌混凝土氯離子含量的測定

在日本，新拌混凝土的氯離子含量的現(xiàn)場測量是一個必須要接受的測試，可用一些快捷簡單的方法來測定，比如電子法或化學(xué)法。根據(jù)要求，新拌混凝土中氯離子含量一般需低于0.3kg/m3，如果使用者允許也可為0.6kg/m3。

2.2.3 質(zhì)量核查

控制預(yù)拌混凝土質(zhì)量的全國統(tǒng)一核查系統(tǒng)對攪拌站的核查。在該系統(tǒng)中，由國家委員會和地方委員會起草核查標(biāo)準(zhǔn)，每年對預(yù)拌混凝土攪拌站的管理和質(zhì)量控制進(jìn)行監(jiān)管，頒發(fā)給攪拌站合格標(biāo)志。

日本預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制依賴于混凝土攪拌站的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，為進(jìn)行現(xiàn)場檢測和國家統(tǒng)一的核查提供了手段。

德國從1903 年在漢堡首創(chuàng)了預(yù)拌混凝土以來，已經(jīng)過去了近110 年。從早期的人工計(jì)量、手動操作、馬車運(yùn)輸發(fā)展到今天的計(jì)算機(jī)控制、現(xiàn)代化攪拌車運(yùn)輸，其生產(chǎn)技術(shù)日臻成熟。德國混凝土預(yù)拌廠能提供的商品混凝土配方多達(dá)六、七百種，每一種配方都由一個代碼表示，代表了這一混凝土的主要特征：強(qiáng)度、工作性能、集料級配、硬化性能、用途及其他性能。每一輛運(yùn)送混凝土到工地的攪拌車必須配有供貨單，其中有生產(chǎn)廠、檢測機(jī)構(gòu)名稱、供貨日期、施工單位、施工地點(diǎn)、混凝土種類、數(shù)量、卸料時間及混凝土的各類技術(shù)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，自2008 年開始，德國開始實(shí)行了預(yù)拌混凝土的電子交貨單制度[5]。生產(chǎn)流程采用電子自動稱量和電腦監(jiān)控系統(tǒng)，混凝土攪拌樓由電腦自動控制，并根據(jù)每車預(yù)拌混凝土的黃砂、石子含水率調(diào)整配合比，每車混凝土隨車發(fā)出電腦打印的送貨單。

3 國外預(yù)拌混凝土的配套設(shè)備

預(yù)拌混凝土的配套設(shè)備中包括強(qiáng)制式攪拌機(jī)、稱量設(shè)備等生產(chǎn)過程中的設(shè)備、裝置，還包括運(yùn)輸、泵送過程的設(shè)備。由于國外生產(chǎn)設(shè)備資料較為豐富，因此這里不再贅述，下面主要針對預(yù)拌混凝土運(yùn)輸設(shè)備的發(fā)展做些介紹。

國外從20 世紀(jì)80 年代起，前卸料攪拌運(yùn)輸車開始投入市場試用，由于作業(yè)便利性，在混凝土施工作業(yè)中適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、綜合費(fèi)用低，90 年代中后期得到迅速發(fā)展。與常見的后卸料攪拌運(yùn)輸車相比，其最大特點(diǎn)是進(jìn)、出料口均在車輛前方、駕駛室上方，在其進(jìn)、出料口下方設(shè)有既可以左右擺動、又可以上下俯仰的布料滑槽，滑槽的運(yùn)動可由駕駛員在駕駛室內(nèi)操控[6]。

目前國際上生產(chǎn)和使用前卸料攪拌運(yùn)輸車最成熟的是美國。由于美國商品混凝土產(chǎn)業(yè)非常發(fā)達(dá)，競爭十分激烈，質(zhì)量、效率和成本是混凝土供應(yīng)商在招標(biāo)中取勝的關(guān)鍵，所以用前卸料攪拌輸送車投入施工成為其自然的選擇。更為重要的是，項(xiàng)目施工承包商為減少工程的配套人員和設(shè)備的投入，提高施工效率也要求混凝土供應(yīng)商使用前卸料攪拌輸送車為其提供混凝土。一些使用后卸料攪拌輸送車為主的攪拌站也配備部分前卸料攪拌輸送車以應(yīng)對用戶的特定需要。因此，在美國前卸料攪拌輸送車基本上成為攪拌站必備的裝備。目前，前卸料攪拌輸送車在美國的銷售量已占整個攪拌輸送車市場的50%，并且份額有進(jìn)一步加大的趨勢，在美國的某些州，前卸料攪拌輸送車幾乎占據(jù)了全部市場份額。在美國，根據(jù)各州的法律法規(guī)，要求前卸料攪拌輸送車有3 ～7 軸的布置?？紤]到施工現(xiàn)場的路面狀況，大多數(shù)用戶要求該車具有越野性能。

與后卸料攪拌運(yùn)輸車相比，前卸料攪拌運(yùn)輸車主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）前卸料攪拌輸送車具有干式攪拌功能，擴(kuò)大了攪拌站覆蓋范圍。在一些施工現(xiàn)場離攪拌站較遠(yuǎn)、運(yùn)輸路況較差、運(yùn)輸時間難以保證的情況下，攪拌站可以利用前卸料攪拌車的干式攪拌功能，向攪拌罐加入混凝土基料，由攪拌輸送車運(yùn)輸?shù)竭_(dá)工地后，再用車輛壓力水箱中的水注入攪拌罐里進(jìn)行攪拌，以保證混凝土合理的使用時間，滿足施工要求。這樣就使攪拌輸送車的作業(yè)距離加大，攪拌站覆蓋范圍擴(kuò)大。

2）前卸料攪拌輸送車在混凝土施工作業(yè)中適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、綜合費(fèi)用低。前卸料攪拌輸送車到達(dá)工地后，駕駛員不需專人配合即可到達(dá)作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行卸料、布料，并控制混凝土均勻攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，減少了作業(yè)配合時間，提高了使用效率，車輛周轉(zhuǎn)時間短，據(jù)美國混凝土行業(yè)統(tǒng)計(jì)，前卸料車日混凝土運(yùn)輸量比同容量的后卸料車高25%以上。

3）前卸料攪拌輸送車提高了作業(yè)安全性。由于前卸料攪拌輸送車裝卸料和施工操作位于駕駛室前端，駕駛位置又處于車輛前端的中央，駕駛員可方便地直接看到操作目標(biāo)和復(fù)雜的作業(yè)現(xiàn)場，不會由于觀察困難或溝通不便而產(chǎn)生危險，大大提高了作業(yè)安全性。該車視野開闊，前卸料作業(yè)裝置不影響駕駛員駕駛視線。

上述從三個方面介紹了國外預(yù)拌混凝土在環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量體系、配套設(shè)備方面的最新進(jìn)展，與國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)相比，我國的預(yù)拌混凝土還存在著污染大、產(chǎn)品單一、強(qiáng)度等級低、設(shè)備簡陋等問題。但隨著國家、行業(yè)對這些問題的重視，與國外行業(yè)協(xié)會、組織交流的深入，相信我國預(yù)拌混凝土行業(yè)會朝著可持續(xù)、綠色化發(fā)展。

[1]馬雪英.我國預(yù)拌混凝土技術(shù)發(fā)展概況[J].混凝土世界.2011,(2).12-14

[2]吳文貴，向衛(wèi)平，王軍，高育欣，徐芬蓮.預(yù)拌混凝土的綠色生產(chǎn)[A].混凝土低碳技術(shù)與高性能混凝土—混凝土低碳技術(shù)國際學(xué)術(shù)研討會暨第九屆全國高性能混凝土學(xué)術(shù)研討會論文選編[C].2010

[3]魏從九，張慶歡.CCPA 美國混凝土之旅[J].混凝土世界.2010,(3).38-41

[4]S.Nagataki，C.Wu，王棟民，扈士凱.日本預(yù)拌混凝土的質(zhì)量控制[A].2008 中國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨第五屆全國商品混凝土技術(shù)交流大會論文集[C].2008

[5]Olaf Assbrock，羅小紅，王棟民，程佩福.歐洲和德國的預(yù)拌混凝土工業(yè)[A].2008 中國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨第五屆全國商品混凝土技術(shù)交流大會論文集[C].2008

[6]吳海，瞿衛(wèi)國，辛振陽，陳高林.預(yù)拌混凝土生產(chǎn)施工方法的新突破[J].建筑機(jī)械.2008(17).30-33