德國混凝土行業(yè)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述

孟剛，羅作球，張凱峰，歐陽孟學(xué)，張文潔

（1. 中建商品混凝土西安有限公司，陜西 西安 710116；2. 中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430070）

德國混凝土行業(yè)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜述

孟剛1，羅作球2，張凱峰1，歐陽孟學(xué)1，張文潔1

（1. 中建商品混凝土西安有限公司，陜西 西安 710116；2. 中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430070）

本文綜述了德國混凝土行業(yè)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，重點介紹了 Waibel 混凝土公司、Dyckerhoff 混凝土研究所和達姆施達特（Darmstadt）工業(yè)大學(xué)建筑研究所開展的技術(shù)與研發(fā)，分析了德國混凝土企業(yè)特征，并指出我國混凝土企業(yè)發(fā)展方向。

德國；混凝土；技術(shù)；綜述

0 前言

目前，中國是全球最大的混凝土市場。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國目前有 6000 家左右預(yù)拌混凝土企業(yè)，2013 年產(chǎn)量近 20億立方，產(chǎn)值接近 6000 億元。為了能夠了解國外混凝土企業(yè)與技術(shù)發(fā)展特征，中建商品混凝土有限公司技術(shù)專家考察團開展了為期一周的德國混凝土技術(shù)參觀交流活動，初步了解了德國的混凝土行業(yè)、混凝土生產(chǎn)、混凝土的發(fā)展方向，在此將考察報告整理發(fā)布出來，為同行工作作參考。

1 德國混凝土企業(yè)介紹

1.1 Waibel 混凝土公司

Waibel 公司位于萊茵河畔，是一家傳統(tǒng)的家族企業(yè)，依靠萊茵河便利的運輸條件，生產(chǎn)砂石及混凝土，該公司有 50多年的歷史，現(xiàn)有員工 350 人，主要從事預(yù)制混凝土、商品混凝土、混凝土運輸、泵送、碎石及卵石生產(chǎn)、建筑廢料的回收利用、瀝青、垃圾填埋、航運等業(yè)務(wù)。其中混凝土公司在德國有 7 家，在法國有 3 家。

Waibel 混凝土公司的主要產(chǎn)品有：普通混凝土、高強混凝土、自密實混凝土、清水混凝土、重混凝土、輕混凝土、鋼纖維混凝土、透水混凝土、道路混凝土、彩色混凝土、地下水作業(yè)混凝土、灌注樁混凝土、防滲透混凝土、樹脂混凝土等。

在 Waibel 公司，考察團重點了解了防滲混凝土、耐磨混凝土、清水混凝土技術(shù)。

（1）防滲混凝土

防滲混凝土主要按照歐盟標準加入要求的最低水泥用量，控制水膠比，嚴格按照配合比生產(chǎn)，并在生產(chǎn)中控制好砂石的級配。為了達到經(jīng)濟合理的原則，在生產(chǎn)防滲混凝土?xí)r，對于抗?jié)B混凝土將根據(jù)水壓力的情況分類。根據(jù)使用的目的，比如是地下車庫還是人居，不同的需求則使用不同的生產(chǎn)配合比。對于抗?jié)B混凝土的檢測只有在客戶有要求時才進行，主要檢測方法為水壓力法。

值得一提的是，該公司生產(chǎn)的防滲混凝土均不使用在我國常用的膨脹劑。

（2）耐磨混凝土

耐磨混凝土主要用于道路及倉庫。道路混凝土一般有最大水泥用量、水膠比、抗壓強度等要求，一般在其表面加一層耐磨混凝土。高速公路混凝土要求碎石含量大于 50%，并且碎石的耐磨性要經(jīng)過測試，一般要求水泥用量不應(yīng)太高，耐磨主要是依靠骨料的耐磨性。通常在混凝土表面加入碎石并壓入表層，這要求操作工人具有良好的經(jīng)驗。

（3）清水混凝土

清水混凝土的制作具有一定程序，一般情況下，常常由技術(shù)人員先做一些樣板，由設(shè)計師查看，通過后再大面積澆筑。制作樣板時要考慮到施工的具體情況，要適合大面積施工，避免在后期的施工中達不到樣板的效果。

此外，清水混凝土對模板、脫模劑的要求比較高，甚至些模板只能使用一次。有一種清水混凝土產(chǎn)品為照片混凝土，可以在模板上鋪上一層立體照片的底板，成型后就成為有圖案的類似照片的清水混凝土，這種混凝土要求邊緣光滑、平整。

清水混凝土的質(zhì)量控制主要是單位面積氣泡含量，脫模劑的用量以及脫模劑與膠凝材料的反應(yīng)。

1.2 Dyckerhoff（帝克豪夫公司）

帝克豪夫公司是一家跨國上市公司，主業(yè)是水泥，年營業(yè)收入達 14 億歐元，水泥收入占總收入的 65%，在歐洲多國建有攪拌站，職工有 6963 人。該公司建于 1864 年，業(yè)務(wù)遍及歐洲各國和美國。在 1886 年曾為美國自由女神像提供 8000方纖維混凝土。帝克豪夫公司研發(fā)實力強，具有獨立的研發(fā)中心。在這個研發(fā)中心大樓中，隨處可見混凝土制作的桌椅凳，適用且展覽效果明顯。

下面介紹一下帝克豪夫公司研發(fā)中心的特種混凝土產(chǎn)品：防滲混凝土、自密實混凝土、鋼纖維混凝土。

（1）防滲混凝土

其技術(shù)要求同 Weibel 公司相似。防滲混凝土分兩類：一是通過自身結(jié)構(gòu)防滲，二是根據(jù)要求加入一些外加劑起到防滲作用。防滲混凝土對骨料的最大粒徑、級配均有要求，在歐盟和德國的標準中都規(guī)定了水灰比的要求。防滲混凝土根據(jù)工程要求的不同采用不同的等級，如地下水位的高低、工程的使用目的（人居、儲藏）等。配制防滲混凝土?xí)r，首先選用性能好的水泥，要求水化熱要低、放熱緩慢。同 Waibel公司一樣，他們反對在混凝土中使用膨脹劑，只有在某些構(gòu)件的連接處摻用膨脹劑。

（2）自密實混凝土

自密實混凝土在生產(chǎn)中要求加入 PCE（聚羧酸）外加劑，從而達到很好的工作性能，使得混凝土不離析、不泌水。在成本核算方面，可以降低人力、物力、泵送設(shè)備、養(yǎng)護等費用。但是實際運用中，由于自密實混凝土價格較高，其在市場上并不是太受歡迎。

（3）鋼纖維混凝土

當(dāng)鋼纖維摻量到 100kg/m3時，混凝土的力學(xué)性能相當(dāng)于鋼筋混凝土，這種混凝土被稱作鋼纖維混凝土，可用于基礎(chǔ)墊層，還可以直接澆筑在地面上。鋼纖維混凝土可以省去鋼筋的鋪設(shè)，其性能取決于鋼纖維的摻量和鋼纖維的形狀，如波浪型的鋼纖維力學(xué)性能較好。鋼纖維的加入可以與原材料一并加入強制攪拌機一起攪拌，也可以將混凝土攪拌好后再加入混凝土攪拌車內(nèi)攪拌，為了使鋼纖維攪拌更均勻，常常采用多次投料（鋼纖維），并有一種包裝可以在投入混凝土后溶解在混凝土中。

（4）其它混凝土

帝克豪夫公司研發(fā)中心另一個特色產(chǎn)品是制作混凝土影像（能在混凝土表面成像要有清水混凝土技術(shù)的基礎(chǔ)），他們能將照片等影像做到混凝土表面。還有一些混凝土家具與試件，如圖 1、圖 2 所示。

圖 1 照片（影像）混凝土

圖 2 混凝土家具

1.3 達姆施達特工業(yè)大學(xué)（Tu Darmstadt）建筑研究所

達姆施塔特工業(yè)大學(xué)成立于 1877 年，是德國的老牌理工科大學(xué)，也是黑森州唯一的理工科大學(xué)，每年黑森州拔付 2億歐元的教育經(jīng)費，不論是從專業(yè)方面的研究還是教育方式上，該校取得的成績尤其顯著。

達姆施達特工業(yè)大學(xué)建筑研究所，主要研究混凝土配合比、混凝土設(shè)備改進等課題。該所與德國企業(yè)聯(lián)系比較緊密，每年從企業(yè)可得到 200 萬歐元的研究經(jīng)費。該所屬于學(xué)校建筑系所有，有 3 個研究專業(yè)組：一是建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)的研究；二是混凝土技術(shù)及施工，如超高強混凝土、自密實混凝土等；三是建筑設(shè)計、建筑藝術(shù)的研究。

在混凝土研究方面，研究所對混凝土配合比，對拌制過程能源的節(jié)省、減少水泥用量、增大粉煤灰用量、木材及小麥桿的綜合利用進行了深入的研究。圖 3 為不同材料制作的樣品。

圖 3 不同混凝土材料制備的樣品

該研究所在混凝土的攪拌機械方面研究比較深入，對攪拌設(shè)備進行改造，其中他們開發(fā)出的錐形攪拌機（見圖 4）對拌制高強混凝土效果很好，同時根據(jù)攪拌的需要對電機配備變頻器，提高生產(chǎn)效率，降低能耗。

圖 4 錐形攪拌機模擬攪拌樓

2 德國混凝土生產(chǎn)企業(yè)概況

2.1 混凝土供應(yīng)情況

在德國，混凝土攪拌站一般傍河而建，主要是出于集料運輸方便的考慮。由于德國市政設(shè)施和工業(yè)與民用建筑已相當(dāng)完善，而且除了法蘭克福外，在其他城市很少有高層建筑，因此整個國家的混凝土需求量較小，混凝土企業(yè)也較少，且業(yè)務(wù)量不足，大多混凝土企業(yè)致力于清水混凝土、裝飾混凝土等方向發(fā)展。自密實混凝土技術(shù)雖然比較成熟，但由于成本較高，在實際生產(chǎn)中比較少。

2.2 混凝土配合比

混凝土企業(yè)的各種配合比數(shù)據(jù)庫較為完善，并且做到非常精細。在 Waibel 混凝土公司，就有多達 4000 種混凝土配合比。在考察團參觀的兩家混凝土公司中，都提到了生產(chǎn)抗?jié)B混凝土?xí)r根據(jù)使用目的不同而采用不同的配方，做到成本最低化。

2.3 集料

混凝土攪拌站一般占地面積不大，大多根據(jù)地勢和地形建設(shè)，集料從河里運輸，攪拌站里的集料堆場較小，原材料質(zhì)量穩(wěn)定。大多數(shù)情況下，集料直接從運輸船中通過抓斗和皮帶運輸機輸送至攪拌樓上，集料要求用連續(xù)集配，按粒徑分為 (mm)：0～2、2～8、8～16、16～32。

2.4 人員

德國混凝土企業(yè)配置人員較少，在生產(chǎn)過程中，在控制樓考察團專家僅看到 1 個操作人員，甚至沒有調(diào)度員和質(zhì)檢員，操作員根據(jù)客戶的訂單按照相應(yīng)的配合比生產(chǎn)，打印好送貨小票后交與攪拌車司機即可。整個過程中甚至不需要質(zhì)檢員和調(diào)度。

2.5 環(huán)境保護

德國混凝土企業(yè)的環(huán)境保護做得較好，其粉料除塵設(shè)施較為完善，盡管集料倉未封閉，但集料比較潔凈，沒有粉塵污染。洗車水會用砂石分離機分離，然后將集料和漿水回收利用，有時漿水過多時則集中處理。

攪拌站整個場地非常整潔，沒有灰塵和污水。與我國不同的是，其攪拌樓操作室（控制室）一般與生產(chǎn)系統(tǒng)完全隔離開，有的設(shè)置在一樓。

2.6 粉料倉進料管理

攪拌站粉料的進料口可以看出，德國混凝土企業(yè)對粉料的充罐管理很嚴格，以避免水泥和摻合料充錯。如圖 5 所示。

圖 5 粉料罐接頭裝置

2.7 設(shè)備管理

攪拌運輸車非常清潔，整個車身無混凝土污垢，如圖 6所示。攪拌樓內(nèi)也沒有灰塵，密封和除塵做得很好。設(shè)備不漏灰、氣、油、水。這表明設(shè)備質(zhì)量好、性能好，更說明設(shè)備的維修、保養(yǎng)到位，管理到位。

圖 6 德國混凝土攪拌運輸車

3 結(jié)束語

總體來說，我國混凝土行業(yè)技術(shù)并不落后于德國混凝土行業(yè)，但德國混凝土企業(yè)在防滲混凝土、自密實混凝土、裝飾混凝土以及環(huán)境保護、設(shè)備管理等很多方面值得我們學(xué)習(xí)。

（1）我國大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為混凝土企業(yè)提供了廣闊的舞臺，這對我們來說是機遇同樣是挑戰(zhàn)，促使技術(shù)與研發(fā)人員應(yīng)更加努力的工作，做好當(dāng)前的技術(shù)研發(fā)以及創(chuàng)新工作。

（2）我國混凝土企業(yè)信息化與標準化管理體系建設(shè)相對落后。以粉料罐入口的管理為例，Weibel 公司全部使用了電子鎖，由中控室自動控制。標準化與信息化工作在混凝土企業(yè)的落實與應(yīng)用能減少損耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，是提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的重要手段。

（3）加強企業(yè)技術(shù)研發(fā)中心建設(shè)，dyckerhoff 公司給我們最大的啟發(fā)是技術(shù)研發(fā)體系的建設(shè)，研發(fā)與多元化產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合，相互促進，既可促進成果轉(zhuǎn)化，也可加強研發(fā)中心的方向性，這應(yīng)該是德國制造業(yè)繁榮發(fā)展一個重要原因。

［通訊地址］西安市長安區(qū)王寺鎮(zhèn)西街中建商品混凝土西安有限公司研發(fā)中心（710116）

孟剛，工程師，現(xiàn)任中建商品混凝土西安有限公司總工程師，研究方向：高性能混凝土及新型建筑材料。