淺析國外預拌混凝土的最新進展

孫皆勇（天津市濱濤混凝土有限公司，天津301725）

據統計從1990 年到2008 年的近20 年間，我國預拌混凝土實際生產能力由500 萬立方米增長到約65000 萬立方米，預拌混凝土已經成為不可替代的大宗建筑材料。

在這期間我國預拌混凝土相關的大型攪拌機、泵送機相繼發展起來；外加劑經歷三代減水劑的更新換代，減水率從8%提高到30%，通過調整外加劑的種類、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展到粉煤灰和礦渣粉雙摻技術，摻量平均達到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，國內的預拌混凝土還存在著污染嚴重、質量不穩定、配套設備落后等問題，作者從這些方面出發介紹國外預拌混凝土的最新進展，以便預拌混凝土行業更好的發展。

1 國外預拌混凝土的綠色技術

預拌混凝土起源于歐洲，在歐洲發展最為成熟，歐洲預拌混凝土協會工作內容涉及預拌混凝土工業發展水平、標準化狀況、質量控制、生產工藝改進，特別的關注環保問題。歐洲范圍內，很多國家都對預拌混凝土生產所產生的粉塵、污水、噪聲等制定了環保指標，用以保證預拌混凝土的綠色生產。其中，德國對污染項目指標控制最為嚴格，廠區粉塵含量不高于20mg/m3，廠區噪音不高于55dB；而我國尚未有國家、行業標準規定該指標，并對如何降低粉塵、噪音提出具體技術措施[2]。

預拌混凝土綠色技術全過程經歷“選材”、“設計”、“生產”、“供應”、“產品”五個環節，每個環節都影響其對環境的污染。針對于此美國國家預拌混凝土協會推出了“可持續發展”計劃，其理念是推行在混凝土的生命周期內，從原材料獲取、生產、運輸、施工到回收的各個階段，都降低能源消耗、減少發射、節約用水、減少廢料以及回收利用。如在獲取原料階段應盡量使用地理位置較近的供應商；提高再生骨料的使用、使用非飲用水。在運輸階段，使用GPS 最優線路，使用油耗低或替代燃料的攪拌車。在回收階段，進行關于各級標準中提及的可循環使用的骨料、水及膠凝材料進行混凝土性能驗證及改善的實驗研究。為該“可持續發展”計劃服務的主要項目包括：預拌混凝土研究教育基金、教育/培訓項目、綠色認證、從混凝土配合比到性能項目。其中，綠色認證是用于衡量混凝土攪拌站對環境友好所做努力的認證系統，提出了攪拌站達到環境友好所應使用管理系統的指導標準，對混凝土供應商向可持續發展的目標靠近起到了推動作用[3]。

2 國外預拌混凝土的質量控制

在日本，每年大約生產1.2-1.5 億立方米的預拌混凝土，并在各種結構工程中使用。眾所周知，預拌混凝土的質量對混凝土結構十分重要，因為它決定了結構的安全性和耐久性。為了保證預拌混凝土的質量，日本使用了三種措施：一是根據日本工業標準對攪拌站進行監測；二是除了常規檢測外，還要現場檢測新拌混凝土中的氯離子含量和水分的含量，因為它們對混凝土結構的強度和耐久性有極大的影響；三是在全國建立統一的預拌混凝土質量控制的檢測系統，該系統每年對預拌混凝土攪拌站的管理和質量控制情況進行核查。以下對這三種措施的細節做些簡要介紹[4]。

2.1 標準化的預拌混凝土攪拌站

為保證預拌混凝土質量，攪拌站必須要根據日本工業標準進行標準化建設，對預拌混凝土的類型分類和所需具備的性能、混凝土的原材料、混凝土的生產和運輸、檢測方法都在細節進行標準化。

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倉中，儲倉要能防止不同粒徑集料的分離，且需安裝排水系統。外加劑必須存放在專業的存儲設備中，分別存放以類型和生產廠來區分的筒倉中，且應該能夠防止外加劑的質量出現變化。

2.1.2 精確的批量稱量車間

稱量車間必須要有準確的稱量設備來稱量預拌混凝土所需原材料的質量。原材料類型的不同稱量決定了設備需要的精確性。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

在生產預拌混凝土時，集料表面的水分會帶入混凝土中。以表面濕度為1%的細集料為例，能將6-7kg 水帶入每立方米混凝土中。因此，在生產混凝土過程中，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備之間，當稱量集料的時候，表面的濕度就會很快的得到測定，集料表面濕度的測量結果會傳到設備控制面板的計算機中，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

攪拌機攪拌的均勻性由混凝土攪拌測試來核實。在測試中，先對混凝土攪拌，然后從攪拌機的不同部位取出試樣，測量試樣的砂漿和粗集料的體積，滿足標準中要求即可認為攪拌機均勻性符合使用要求。為能在短時間內生產出均勻的混凝土，雙軸的強制攪拌機已大量應用。

2.1.5 批量設備中的坍落度監測

為了控制攪拌站中的混凝土坍落度，攪拌設備中廣泛安裝了坍落度監測裝置，坍落度可由測量攪拌機負荷的平衡度進行估算得出。

2.2 現場質量核查

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度和耐久性有十分重要的影響，所以對這兩項指標進行現場檢測是十分必要的。

2.2.1 新拌混凝土水含量的測定

現場測量新拌混凝土水的水含量是日本控制混凝土質量的一種新嘗試，日本混凝土協會下設的一個委員會專門研究單位體積預拌混凝土中含水的狀態，對一些公司和組織發展的各種各樣的測量新拌混凝土水含量的測試方法進行評定，起草現場測試水含量的建議標準。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，比如電子法或化學法。根據要求，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 質量核查

控制預拌混凝土質量的全國統一核查系統對攪拌站的核查。在該系統中，由國家委員會和地方委員會起草核查標準，每年對預拌混凝土攪拌站的管理和質量控制進行監管，頒發給攪拌站合格標志。

日本預拌混凝土質量控制依賴于混凝土攪拌站的標準化設備，為進行現場檢測和國家統一的核查提供了手段。

德國從1903 年在漢堡首創了預拌混凝土以來，已經過去了近110 年。從早期的人工計量、手動操作、馬車運輸發展到今天的計算機控制、現代化攪拌車運輸，其生產技術日臻成熟。德國混凝土預拌廠能提供的商品混凝土配方多達六、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：強度、工作性能、集料級配、硬化性能、用途及其他性能。每一輛運送混凝土到工地的攪拌車必須配有供貨單，其中有生產廠、檢測機構名稱、供貨日期、施工單位、施工地點、混凝土種類、數量、卸料時間及混凝土的各類技術指標。在此基礎上，自2008 年開始，德國開始實行了預拌混凝土的電子交貨單制度[5]。生產流程采用電子自動稱量和電腦監控系統，混凝土攪拌樓由電腦自動控制，并根據每車預拌混凝土的黃砂、石子含水率調整配合比，每車混凝土隨車發出電腦打印的送貨單。

3 國外預拌混凝土的配套設備

預拌混凝土的配套設備中包括強制式攪拌機、稱量設備等生產過程中的設備、裝置，還包括運輸、泵送過程的設備。由于國外生產設備資料較為豐富，因此這里不再贅述，下面主要針對預拌混凝土運輸設備的發展做些介紹。

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

目前國際上生產和使用前卸料攪拌運輸車最成熟的是美國。由于美國商品混凝土產業非常發達，競爭十分激烈，質量、效率和成本是混凝土供應商在招標中取勝的關鍵，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，項目施工承包商為減少工程的配套人員和設備的投入，提高施工效率也要求混凝土供應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了全部市場份額。在美國，根據各州的法律法規，要求前卸料攪拌輸送車有3 ～7 軸的布置。考慮到施工現場的路面狀況，大多數用戶要求該車具有越野性能。

與后卸料攪拌運輸車相比，前卸料攪拌運輸車主要有以下優點：

1）前卸料攪拌輸送車具有干式攪拌功能，擴大了攪拌站覆蓋范圍。在一些施工現場離攪拌站較遠、運輸路況較差、運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，由攪拌輸送車運輸到達工地后，再用車輛壓力水箱中的水注入攪拌罐里進行攪拌，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距離加大，攪拌站覆蓋范圍擴大。

2）前卸料攪拌輸送車在混凝土施工作業中適應性強、效率高、綜合費用低。前卸料攪拌輸送車到達工地后，駕駛員不需專人配合即可到達作業點進行卸料、布料，并控制混凝土均勻攤鋪作業，減少了作業配合時間，提高了使用效率，車輛周轉時間短，據美國混凝土行業統計，前卸料車日混凝土運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和復雜的作業現場，不會由于觀察困難或溝通不便而產生危險，大大提高了作業安全性。該車視野開闊，前卸料作業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拌混凝土在環境保護、質量體系、配套設備方面的最新進展，與國外先進經驗相比，我國的預拌混凝土還存在著污染大、產品單一、強度等級低、設備簡陋等問題。但隨著國家、行業對這些問題的重視，與國外行業協會、組織交流的深入，相信我國預拌混凝土行業會朝著可持續、綠色化發展。

[1]馬雪英.我國預拌混凝土技術發展概況[J].混凝土世界.2011,(2).12-14

[2]吳文貴，向衛平，王軍，高育欣，徐芬蓮.預拌混凝土的綠色生產[A].混凝土低碳技術與高性能混凝土—混凝土低碳技術國際學術研討會暨第九屆全國高性能混凝土學術研討會論文選編[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.日本預拌混凝土的質量控制[A].2008 中國商品混凝土可持續發展論壇暨第五屆全國商品混凝土技術交流大會論文集[C].2008

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

[6]吳海，瞿衛國，辛振陽，陳高林.預拌混凝土生產施工方法的新突破[J].建筑機械.2008(17).30-33