浅析国外预拌混凝土的最新进展

孙皆勇（天津市滨涛混凝土有限公司，天津301725）

据统计从1990 年到2008 年的近20 年间，我国预拌混凝土实际生产能力由500 万立方米增长到约65000 万立方米，预拌混凝土已经成为不可替代的大宗建筑材料。

在这期间我国预拌混凝土相关的大型搅拌机、泵送机相继发展起来；外加剂经历三代减水剂的更新换代，减水率从8%提高到30%，通过调整外加剂的种类、用量就可以解决混凝土的一些难题；混凝土中的掺合料也从单一的粉煤灰发展到粉煤灰和矿渣粉双掺技术，掺量平均达到40%以上，降低了水泥用量，改善和提高了混凝土性能[1]。

然而，与国外相比，国内的预拌混凝土还存在着污染严重、质量不稳定、配套设备落后等问题，作者从这些方面出发介绍国外预拌混凝土的最新进展，以便预拌混凝土行业更好的发展。

1 国外预拌混凝土的绿色技术

预拌混凝土起源于欧洲，在欧洲发展最为成熟，欧洲预拌混凝土协会工作内容涉及预拌混凝土工业发展水平、标准化状况、质量控制、生产工艺改进，特别的关注环保问题。欧洲范围内，很多国家都对预拌混凝土生产所产生的粉尘、污水、噪声等制定了环保指标，用以保证预拌混凝土的绿色生产。其中，德国对污染项目指标控制最为严格，厂区粉尘含量不高于20mg/m3，厂区噪音不高于55dB；而我国尚未有国家、行业标准规定该指标，并对如何降低粉尘、噪音提出具体技术措施[2]。

预拌混凝土绿色技术全过程经历“选材”、“设计”、“生产”、“供应”、“产品”五个环节，每个环节都影响其对环境的污染。针对于此美国国家预拌混凝土协会推出了“可持续发展”计划，其理念是推行在混凝土的生命周期内，从原材料获取、生产、运输、施工到回收的各个阶段，都降低能源消耗、减少发射、节约用水、减少废料以及回收利用。如在获取原料阶段应尽量使用地理位置较近的供应商；提高再生骨料的使用、使用非饮用水。在运输阶段，使用GPS 最优线路，使用油耗低或替代燃料的搅拌车。在回收阶段，进行关于各级标准中提及的可循环使用的骨料、水及胶凝材料进行混凝土性能验证及改善的实验研究。为该“可持续发展”计划服务的主要项目包括：预拌混凝土研究教育基金、教育/培训项目、绿色认证、从混凝土配合比到性能项目。其中，绿色认证是用于衡量混凝土搅拌站对环境友好所做努力的认证系统，提出了搅拌站达到环境友好所应使用管理系统的指导标准，对混凝土供应商向可持续发展的目标靠近起到了推动作用[3]。

2 国外预拌混凝土的质量控制

在日本，每年大约生产1.2-1.5 亿立方米的预拌混凝土，并在各种结构工程中使用。众所周知，预拌混凝土的质量对混凝土结构十分重要，因为它决定了结构的安全性和耐久性。为了保证预拌混凝土的质量，日本使用了三种措施：一是根据日本工业标准对搅拌站进行监测；二是除了常规检测外，还要现场检测新拌混凝土中的氯离子含量和水分的含量，因为它们对混凝土结构的强度和耐久性有极大的影响；三是在全国建立统一的预拌混凝土质量控制的检测系统，该系统每年对预拌混凝土搅拌站的管理和质量控制情况进行核查。以下对这三种措施的细节做些简要介绍[4]。

2.1 标准化的预拌混凝土搅拌站

为保证预拌混凝土质量，搅拌站必须要根据日本工业标准进行标准化建设，对预拌混凝土的类型分类和所需具备的性能、混凝土的原材料、混凝土的生产和运输、检测方法都在细节进行标准化。

2.1.1 原材料的储存

混凝土用水泥必须储存在筒仓中，不同类型水泥分开储存，水泥筒仓还要能防止水泥受天气变化影响。集料要按材料类型、粒径类型或不同来源分别储存在不同的储存仓中，储仓要能防止不同粒径集料的分离，且需安装排水系统。外加剂必须存放在专业的存储设备中，分别存放以类型和生产厂来区分的筒仓中，且应该能够防止外加剂的质量出现变化。

2.1.2 精确的批量称量车间

称量车间必须要有准确的称量设备来称量预拌混凝土所需原材料的质量。原材料类型的不同称量决定了设备需要的精确性。在称重过程中，水泥、水、集料、外加剂必须分别用各自的称量设备称重，只有水和外加剂可同时称量。

2.1.3 测量和校正集料的表面湿度

在生产预拌混凝土时，集料表面的水分会带入混凝土中。以表面湿度为1%的细集料为例，能将6-7kg 水带入每立方米混凝土中。因此，在生产混凝土过程中，测量和校正集料的表面湿度是非常重要的。为了能在批量称重设备中精确迅速测量集料的表面湿度，湿度传感器安装在存放集料的容器和称重设备之间，当称量集料的时候，表面的湿度就会很快的得到测定，集料表面湿度的测量结果会传到设备控制面板的计算机中，配置混凝土的用水量也同时得到校正。

2.1.4 搅拌器搅拌的均匀性

搅拌机搅拌的均匀性由混凝土搅拌测试来核实。在测试中，先对混凝土搅拌，然后从搅拌机的不同部位取出试样，测量试样的砂浆和粗集料的体积，满足标准中要求即可认为搅拌机均匀性符合使用要求。为能在短时间内生产出均匀的混凝土，双轴的强制搅拌机已大量应用。

2.1.5 批量设备中的坍落度监测

为了控制搅拌站中的混凝土坍落度，搅拌设备中广泛安装了坍落度监测装置，坍落度可由测量搅拌机负荷的平衡度进行估算得出。

2.2 现场质量核查

由于每单位体积混凝土的水含量、氯离子含量对混凝土的强度和耐久性有十分重要的影响，所以对这两项指标进行现场检测是十分必要的。

2.2.1 新拌混凝土水含量的测定

现场测量新拌混凝土水的水含量是日本控制混凝土质量的一种新尝试，日本混凝土协会下设的一个委员会专门研究单位体积预拌混凝土中含水的状态，对一些公司和组织发展的各种各样的测量新拌混凝土水含量的测试方法进行评定，起草现场测试水含量的建议标准。其中有多于11 种的测量方法，大致可分为以下几类：干燥法、单位称重法、试剂浓度法、中子法、电容法、气旋分离法。

2.2.2 新拌混凝土氯离子含量的测定

在日本，新拌混凝土的氯离子含量的现场测量是一个必须要接受的测试，可用一些快捷简单的方法来测定，比如电子法或化学法。根据要求，新拌混凝土中氯离子含量一般需低于0.3kg/m3，如果使用者允许也可为0.6kg/m3。

2.2.3 质量核查

控制预拌混凝土质量的全国统一核查系统对搅拌站的核查。在该系统中，由国家委员会和地方委员会起草核查标准，每年对预拌混凝土搅拌站的管理和质量控制进行监管，颁发给搅拌站合格标志。

日本预拌混凝土质量控制依赖于混凝土搅拌站的标准化设备，为进行现场检测和国家统一的核查提供了手段。

德国从1903 年在汉堡首创了预拌混凝土以来，已经过去了近110 年。从早期的人工计量、手动操作、马车运输发展到今天的计算机控制、现代化搅拌车运输，其生产技术日臻成熟。德国混凝土预拌厂能提供的商品混凝土配方多达六、七百种，每一种配方都由一个代码表示，代表了这一混凝土的主要特征：强度、工作性能、集料级配、硬化性能、用途及其他性能。每一辆运送混凝土到工地的搅拌车必须配有供货单，其中有生产厂、检测机构名称、供货日期、施工单位、施工地点、混凝土种类、数量、卸料时间及混凝土的各类技术指标。在此基础上，自2008 年开始，德国开始实行了预拌混凝土的电子交货单制度[5]。生产流程采用电子自动称量和电脑监控系统，混凝土搅拌楼由电脑自动控制，并根据每车预拌混凝土的黄砂、石子含水率调整配合比，每车混凝土随车发出电脑打印的送货单。

3 国外预拌混凝土的配套设备

预拌混凝土的配套设备中包括强制式搅拌机、称量设备等生产过程中的设备、装置，还包括运输、泵送过程的设备。由于国外生产设备资料较为丰富，因此这里不再赘述，下面主要针对预拌混凝土运输设备的发展做些介绍。

国外从20 世纪80 年代起，前卸料搅拌运输车开始投入市场试用，由于作业便利性，在混凝土施工作业中适应性强、效率高、综合费用低，90 年代中后期得到迅速发展。与常见的后卸料搅拌运输车相比，其最大特点是进、出料口均在车辆前方、驾驶室上方，在其进、出料口下方设有既可以左右摆动、又可以上下俯仰的布料滑槽，滑槽的运动可由驾驶员在驾驶室内操控[6]。

目前国际上生产和使用前卸料搅拌运输车最成熟的是美国。由于美国商品混凝土产业非常发达，竞争十分激烈，质量、效率和成本是混凝土供应商在招标中取胜的关键，所以用前卸料搅拌输送车投入施工成为其自然的选择。更为重要的是，项目施工承包商为减少工程的配套人员和设备的投入，提高施工效率也要求混凝土供应商使用前卸料搅拌输送车为其提供混凝土。一些使用后卸料搅拌输送车为主的搅拌站也配备部分前卸料搅拌输送车以应对用户的特定需要。因此，在美国前卸料搅拌输送车基本上成为搅拌站必备的装备。目前，前卸料搅拌输送车在美国的销售量已占整个搅拌输送车市场的50%，并且份额有进一步加大的趋势，在美国的某些州，前卸料搅拌输送车几乎占据了全部市场份额。在美国，根据各州的法律法规，要求前卸料搅拌输送车有3 ∼7 轴的布置。考虑到施工现场的路面状况，大多数用户要求该车具有越野性能。

与后卸料搅拌运输车相比，前卸料搅拌运输车主要有以下优点：

1）前卸料搅拌输送车具有干式搅拌功能，扩大了搅拌站覆盖范围。在一些施工现场离搅拌站较远、运输路况较差、运输时间难以保证的情况下，搅拌站可以利用前卸料搅拌车的干式搅拌功能，向搅拌罐加入混凝土基料，由搅拌输送车运输到达工地后，再用车辆压力水箱中的水注入搅拌罐里进行搅拌，以保证混凝土合理的使用时间，满足施工要求。这样就使搅拌输送车的作业距离加大，搅拌站覆盖范围扩大。

2）前卸料搅拌输送车在混凝土施工作业中适应性强、效率高、综合费用低。前卸料搅拌输送车到达工地后，驾驶员不需专人配合即可到达作业点进行卸料、布料，并控制混凝土均匀摊铺作业，减少了作业配合时间，提高了使用效率，车辆周转时间短，据美国混凝土行业统计，前卸料车日混凝土运输量比同容量的后卸料车高25%以上。

3）前卸料搅拌输送车提高了作业安全性。由于前卸料搅拌输送车装卸料和施工操作位于驾驶室前端，驾驶位置又处于车辆前端的中央，驾驶员可方便地直接看到操作目标和复杂的作业现场，不会由于观察困难或沟通不便而产生危险，大大提高了作业安全性。该车视野开阔，前卸料作业装置不影响驾驶员驾驶视线。

上述从三个方面介绍了国外预拌混凝土在环境保护、质量体系、配套设备方面的最新进展，与国外先进经验相比，我国的预拌混凝土还存在着污染大、产品单一、强度等级低、设备简陋等问题。但随着国家、行业对这些问题的重视，与国外行业协会、组织交流的深入，相信我国预拌混凝土行业会朝着可持续、绿色化发展。

[1]马雪英.我国预拌混凝土技术发展概况[J].混凝土世界.2011,(2).12-14

[2]吴文贵，向卫平，王军，高育欣，徐芬莲.预拌混凝土的绿色生产[A].混凝土低碳技术与高性能混凝土—混凝土低碳技术国际学术研讨会暨第九届全国高性能混凝土学术研讨会论文选编[C].2010

[3]魏从九，张庆欢.CCPA 美国混凝土之旅[J].混凝土世界.2010,(3).38-41

[4]S.Nagataki，C.Wu，王栋民，扈士凯.日本预拌混凝土的质量控制[A].2008 中国商品混凝土可持续发展论坛暨第五届全国商品混凝土技术交流大会论文集[C].2008

[5]Olaf Assbrock，罗小红，王栋民，程佩福.欧洲和德国的预拌混凝土工业[A].2008 中国商品混凝土可持续发展论坛暨第五届全国商品混凝土技术交流大会论文集[C].2008

[6]吴海，瞿卫国，辛振阳，陈高林.预拌混凝土生产施工方法的新突破[J].建筑机械.2008(17).30-33