时间:2024-10-02
——虽然骨料在混凝土中占百分之七、八十,现代混凝土中水泥占比较传统更少,但到目前为止,水泥仍然是混凝土中最重要的组分,水泥的作用不可或缺。
我国的水泥在发展的几十年里,确实产生了很大的变化,不管怎么变,混凝土行业一直对水泥有所诟病,其中一个就是水泥的“三高”问题——高细度、高早强、高碱。这“三高”问题确实阻碍了水泥在混凝土中最大限度地发挥作用。关于水泥与混凝土之间的关系问题,有请水泥组的专家来解答。
说几个观点:
1. 水泥于混凝土的耐久性而言,肯定有问题。从上世纪七十年代中后期开始,水泥越来越做不出耐久的混凝土了。在这个问题上,半个世纪以来,两者渐行渐远,背道而驰。但最近几年两者的脚步有所放缓。
2. 水泥到底存在什么问题?刚刚提到的“三高”问题,廉慧珍教授告诉我们,细度不能说高低,细度得说粗细。细度不是水泥的本质问题,水泥的本质问题只有一个——水化速率大大地提高了。我们常说水泥细度太细了,导致了水泥水化速度提高了,但水泥企业也能做到细度很细、但水化速率也不高的水泥。所以不要过于纠结细度问题。导致水泥水化速率提高的原因,还有混凝土行业没有关注到的方面,比如水泥中 C3S 的晶体尺寸大概减少了一半,从原来的 70、80 微米减到了 30、40 微米;还有 C3S 的晶格区间较之前大大增加了,这就导致了水泥早期水化速率偏高。我们经常听到说 C3A增加了,这是伪命题,还正好相反,C3A 的数量是绝没有增加的,但 C3A 的活性有可能增加,这个还要看地区,在北方地区由于碱高,新型干法窑导致了水泥的碱上升,这又导致了 C3A 的晶型转化(C3A 有立方晶系的和斜方晶系的,斜方晶系的活性比立方晶系的活性高得多),高碱的水泥倾向于形成斜方晶系的 C3A,其活性就高。但南方因为碱低,也不存在这样的问题。
3. 水泥行业应该怎么办?个人认为混凝土行业应该内部做一个沟通,把要解决的问题想明白,再跟水泥行业沟通。比如说我们纠结的细度问题,水泥 45 微米的颗粒是没有问题的。混凝土企业常常强调细度细了不行,要把细度放粗,主要就是想达到降低水化速率,降低收缩,提高减水剂相容性,降低水化热等的目的,但不要用细度给它框死。只有细熟料颗粒才是有害的,特别是水泥当中存在的几微米的细熟料颗粒。如果水泥中存在的是几微米的石灰石颗粒(惰性材料),那有益无害。现在混凝土中缺乏几微米的惰性材料,如果水泥生产过程当中有办法加进去几微米的惰性材料,水泥的细度会降低,但水泥的耐久性会提高,水泥早期水化速率会降低,开裂收缩的风险会降低,减水剂相容性会变好,所以细度要分得清楚,概念要捋清楚。
那么,混凝土行业与水泥行业如何沟通?沟通要沟通到点子上去,不要一沟通就说是人为的责任。实际上水泥的根本变化,是 1971 年日本发明了一种新的水泥生产设备——窑外分解窑,是它导致了水泥质量的变化。在水泥行业有一个共识,认为窑外分解窑生产出的水泥质量更高,这是一个错误的观点,窑外分解窑确实带来了一系列的好处(单位产能高、能耗低、环保好,等等),但生产出来的水泥却更加不耐久。要沟通到点子上去,不要纠结细度,水泥行业有工艺措施可以解决这个问题,就算是把水泥磨得更细一点儿,耐久性依然很好。在做沟通之前,在混凝土行业内部要形成一个共识,跟水泥行业把事情表达得更清楚一些,两个行业就更容易沟通。
点评:这位专家提出两个观点:水泥细不怕,一看是在哪一细度范围内,二看是什么东西在细。
T.C. Powers 曾做过一个试验,在 (20±1)℃ 的情况下,把水泥看成球形颗粒的话,经过 180 天的水化,其水化深度不过 10 微米,也就是说,在水泥混凝土里面,大部分的水泥颗粒真的没有参与到水化,而是作为填充材料来用。这造成了极大的浪费。为什么不用惰性材料去填充呢?为什么要用具有活性的水泥熟料颗粒去填充呢?
水泥不能笼统地说粗和细,还有个矿物组成匹配问题。不能无限地降低 C3A 的含量,也不能无限地提高 C3S的含量,矿物匹配也是需要思考的问题。
任何一种材料带来优势的同时,肯定有弊端,行业要有技术,就是要扬长避短。任何一种水泥都不可能是完美的,它存在的问题要靠混凝土人去解决。当然水泥不是随便生产,这从新修订的 175 标准可以看出,水泥人在尽自己最大的努力去适应混凝土对水泥的需求。
——说到骨料,有人用“飞沙走石”来形容,意思是进入到混凝土搅拌站的砂石质量整体较差,明显不如前些年。那么砂石质量差强人意,原因在哪儿?
最近一段时间,准确地讲是从 2005 年“十八大”以来推进的生态文明建设,在全国范围内推进的环保督查工作,在砂石行业造成了巨大的震动。由于环保要求,全国全行业都出现拿着现金买不到好砂石的奇特现象。应该说,我们处于生态文明建设这个国策的大背景下,如何解决建设用砂与生态文明建设之间的矛盾,走出一条人与自然和谐相处,推动砂石行业高质量和健康有序发展具有重要的现实意义和长远价值。砂石行业可以用六个字形容——小砂石,大产业。中国的砂石每年的使用需求量超过 200 亿吨,占全球的一半,中国砂石行业的产值超过 20000 亿,经过四十年的跨跃式发展,今天,中国的砂石行业,可以自豪地说,无论是产量还是生产效率中国的砂石都跃居全球的首位。当然在快速发展的过程当中,不合格的砂石质量对工程造成了很大的隐患。初步分析有六个方面:
1. 天然砂资源供应量大辐减少。且河砂质量波动很大,从长远来讲,天然河砂不能满足我们日益增长的工程建设的需要。
2. 机制砂目前有了初步发展,但是全行业存在技术水平不高、质量体系保障能力弱、绿色发展供求矛盾十分突出、绿色发展水平较低、缺少统筹规划和顶层设计等相关突出问题。目前部分机制砂生产企业不熟悉机制砂在混凝土中的应用特点。机制砂从全行业来看,目前处于粗犷式生产,整个行业的科技水平普遍不高。
3. 目前砂石行业的科技体系、工业品的制造标准不完善。砂石行业目前在大学里没有自己的专业。很多的规划、设计、质检找不到执行标准,只能从水泥、混凝土行业借用。
4. 对于海砂淡化、建筑固废、资源化利用等替代砂源,仍然没有形成替代机制砂的智能控制技术。
5. 目前优质机制砂的比例和产量太少。
6. 机制砂石标准质量体系不健全,在应用过程中仍然存在以天然砂的质量标准和施工要求去要求机制砂。
对策:
1. 统筹协调布局,加强顶层设计,要建立合理的砂石供应体系,既要保证共性,又要发挥过剩的产能,保证质量。
具体来讲,可以合理投放矿权,鼓励和支持一批优质的产能和示范企业,同时要提高准入门槛,提高建筑用砂的应用,提高质量保障体系。
2. 鼓励技术创新,拓展建设用砂的来源,鼓励用矿山尾矿和废石来生产机制砂。鼓励建筑固废等资源化利用,同时鼓励非结构性建材产品广泛使用再生砂,以节约天然资源。
3. 整合行业创新资源,发现行业技术创新和交流平台。近些年无论是中国砂石协会,还是情报所,包括此次年会、砼享未来等平台做得非常好,为行业的技术创新和技术进步做了大量富有成效的工作。同时也希望通过一批关键的共性技术,以机制砂为例,颗粒整形、级配调整和在线监测等关键技术,来解决目前行业共性的难题。同时推进绿色智能制造,目前中国砂石协会正在组织全行业的力量,推进新一代砂石装备与工业技术创新,欢迎和希望全行业的相关企业来与我们共同推进新一代砂石装备和技术进步。
4. 建议出台相应的管理办法,目前国家相关部委已出台了两个顶层的国家产业政策,同时各地方能够编制地方的应用标准,规范砂石行业的行为,严格质量管控。
5. 建议发挥行业协会的作用。众所周知,2019 年10 月 4 日,以工信部为代表的十部门出台了推进砂石行业高质量发展的指导意见,2020 年 3 月 25 日,以国家发改委等十五部委促进砂石行业健康有序发展指导意见正式出台。在这两个国家宏观产业政策出台的过程中,中国砂石协会胡幼奕会长做了大量的辅助、推动工作;同时协助自然资料部正在编制全国新一轮矿产资源规划;目前中国砂石协会也正在推进全国大型绿色砂石示范基地。所有的这些工作,都是为了鼓励行业和先进企业尽快形成优质产能,推动行业技术进步。同时,中国砂石协会近年也在科技方面进了一大步,向国家科技部奖励工作办公室正式申报设立了砂石行业的科学进步奖,并开展了六批次的科技成果鉴定。
6. 鼓励提高高品质砂石骨料的产能和比例,形成优质、优价的市场规则和氛围。各地区相应的管理部门和造价部门应区分高品质砂石骨料和普通砂石骨料的不同价格,区别对待,优质、优价。既然是好的原材料,就应该付相应的成本和价格,以保证建设工程。
点评:天然砂是大自然的鬼斧神工,是大自然的巧合。对于砂石我们一直采用粗犷的生产方式,并没有形成工厂化生产。我们不能因为大自然的巧合而固步自封。不能用河砂去衡量机制砂。
对机制砂要从概念上肃本清源。目前各归口相关标准对机制砂的定义进行了修改,正在修订的国标也对机制砂的定义进行修改。需要强调几点:1. 标准修订,取消了工业废渣作为骨料来源这一项。2. 不是破碎至 4.75 微米以下就是机制砂了,还有修形、控粉、级配的要求。不能让石屑混入机制砂中。
——新常态的六大特征之一,就是原材料无常地变化。在这种情况下,混凝土人一方面面对原材料波动非常大,另一方面还要全力地确保混凝土的质量。那么在混凝土中起到四两拔千斤的“味精”——外加剂,在这两者之间能不能起作用?能起什么样的作用呢?
在十年前,使用萘系减水剂的时候,试验室主任可以通过调整外加剂掺量来解决问题,但现在混凝土出现的质量问题需要外加剂与混凝土企业的试验室主任共同解决。因为不是(外加剂)含量多少的问题,还有(混凝土)制造水平的问题。外加剂只能治标,不能治本。
还是要强调几点原材料方面的问题:
1. 就混凝土生产企业本身来讲,能不能使用有质量控制能力的原材料供应商,供应商对原料质量控制的水平行不行?这是第一个要考虑的问题。
2. 关于绿色建筑、绿色制造这方面,个人认为靠政府去压制是不行的,政府可以引导,混凝土企业若用的原材料都是通过绿色评价的,那么可以加分,这样来引导企业绿色制造,让这些有质量控制能力的企业活得更好,而不是拿着标准去卡。
现在经常说混凝土企业是“冤大头”,个人认为外加剂企业也是。工程质量出了问题监理找施工,施工找混凝土,混凝土找外加剂。
点评:使用外加剂,就跟人病了吃药一样,要对症下药,它不具备起死回生的功能。外加剂厂家一定不要说自己的外加剂“包治百病”,它没有这样的功效。每个材料都有它的适用范围,把它用好、用对了,才能发挥作用。
不能把所有劣质原材料的“担子”都压到外加剂身上,各行业要相向而行,融合发展,才能共同走出困境。
——千条河万条河,最后都要归大海,这个“大海”就是混凝土。
对于混凝土来讲,走出困境有一个非常明确的方向——树立品牌,我们希望混凝土行业注重品牌化建设,希望混凝土在各个地区都出现好的品牌。
此次年会的主题叫“在困境中突围”,这已经突显了混凝土行业面临的形势。在困境中,混凝土企业更应该做好品牌,因为坚守品质,方能致远。向高质量、高品质进军发展,才是混凝土企业唯一能制胜的道路。如何作好混凝土的品牌企业,本人用三个能力来概括:
1. 能生产出优质产品的能力,这就是技术;
2. 能为保持产品保驾护航的能力,这叫服务;
3. 能克服一切不利因素、持续保持创新的能力,这叫科技和创新。
想做好混凝土企业,需具备很多的能力。水泥行业,他们很有特点、很有个性;砂石骨料,他们也在变革、创新,他们也很有个性;外加剂行业也随着水泥、砂石的步伐,不断地在挑战自我,突破自我;那我们混凝土企业如何把这些融合在一起生产出最好的产品,然后交付给施工单位,从而有了高质量的工程建筑,这对我们确实是一个挑战。很多的企业生产出混凝土后,交付给了施工方,就认为自己的使命已经结束了。这是不够的,生产出好的产品,还要有能力让施工方做好施工环节,要继续跟踪到底。我们的企业用了保姆式的服务,为我们的产品保驾护航。
目前行业进入高质量发展阶段,国家对此也提出了宏观方面的策划。各地都有地标建筑、有各个地方的重点、难点工程,我们混凝土企业做好这些工程的建设义不容辞。做好这些工程建设,势必会带来一些科技创新,如超高泵送、超大体积混凝土技术,还有机械、水力、电力等,各方面都有各自的技术难点,需要各行业共同努力。
另一方面,小众精品。很多工程由国外的设计师设计,同时将他们的设计理念带到国内,虽然实现起来有困难,但对我们行业来讲,这是一个动力,我们必须要做好,也能够做好。
其实供应链高品质发展,我们原来就有,只不过没有全面铺展开来而已,实际上在部分工程中都做到了,比如上海中心,若没有高品质骨料,要把 C120 混凝土泵送到 624 米的高度很难想像。科技创新有的是技术驱动,有的是工程驱动,希望以后有条件的话能从我们混凝土企业自身角度去推动,当然这需要一个合适的时机,就是当整个产业链成熟的时候,否则出现问题会打乱原来的平衡。但这必然是一个发展方向。
另外作为一个品牌企业,社会责任非常重要。实现绿色生产、清洁搅拌站、绿色环保型搅拌站,所谓“人民城市人民建,人民城市为人民”,搅拌站要把环保做好。有时搅拌站也是城市应急的保障机构。城市有时发生问题,会需要大量的建材做临时的保障,比如水泥、砂石等,我们混凝土企业也会无偿地供应这些原材和混凝土来应急,这是义不容辞的。像之前搅拌站将泵车作为消防应急设施,以后我们的搅拌站也要承担这样的责任。
点评:混凝土企业品牌化建设的意志要非常强,品牌化建设的能力、手段和途径要逐渐地清晰起来。
混凝土企业要想真正实现社会负责感、服务接地气,必须要“双确保”——确保拌合物最大限度地满足施工的要求;必须确保 BG/T 14902 标准里的交货检验合格。
——预拌混凝土行业和施工单位责任要分清,要划分一条界限。对于混凝土行业要求与施工行业划分清晰的界限这一问题,施工单位怎么看?
关于责任界定和交付验收的问题,谈一下个人的见解。我们在工作中听到最多的是,搅拌站希望通过现场制作试块,在监理的见证之下,检测试块的强度,以此来作为判断交付混凝土合格与否的方法以及责任界定的方法。这个作法是对的,但是有个前提条件,就是搅拌站供应的混凝土品质是好的,至少是成型试块中各组分的分布是基本均匀的。但有的时候存在试块的抗压强度检测合格,实体结构回弹检测不合格的情况,所以施工方不敢将责任揽过来。
对于强度,我们是这样操作的,试块检测合格,就基本判定混凝土没问题,但是还需要搅拌站跟我们一起做墙体和柱体的回弹检测也合格。如果有问题需要搅拌站和我们一起来规避,毕竟我们要共同面对质检站或检测中心的检测。
除了强度以外,混凝土还有和易性的问题,混凝土具有时效性和波动性。可以根据混凝土和易性进行分类验收,比如和易性好的混凝土直接进场;和易性有一点偏差,但还在允许范围之内的,可以做降级处理,施工上也要做补救,比如混凝土有轻微跑浆或泌水,那么在施工中要加强养护;如果混凝土确实偏差过大,就要做退货或立即处理。
对于搅拌站来说,施工单位是甲方,感觉强势一些。混凝土是由混凝土搅拌站和施工单位共同来完成的,我们哪一方都不要独善其身,我们一直在考虑,施工单位能否与搅拌站建立良好的沟通,希望两方互相了解,缩小过程中认识的差异,共同把混凝土做好。
点评:互相的协作和配合是预防很多问题的前提。可以加强对强度的抽检频次,对和易性波动性的验收,但是让搅拌站对结构去负责确实不太合适,因为振捣、浇筑、施工、养护各方面对混凝土都有影响。
这位专家提出的问题很尖锐,这也困惑我们“人、机、物、法、环”各环节如何衔接的问题。搅拌站划这条“线”时,必须要做到“双确保”,若做不到双确保,混凝土开裂就都是搅拌站的责任。因为当法官判断不了这个实体裂缝到底是因材料引起的还是施工引起的,如果混凝土的交货检验不合格,根据谁主张谁举证原则,施工方能够举证出来混凝土材料本身就是不合格的,那责任就都是搅拌站的。但是混凝土人开的公司叫“有限”责任公司,那责任不是无限的,不能说生产出合格的混凝土,还要对建筑结构实体负责。总而言之,对于混凝土企业来说,就是要做好自己,把自己的每一个环节做到位,“打铁还需自身硬”。
对于施工单位加水这个问题,其实供需双方有合同,搅拌站一定要注意合同签订时的技术条款,根据双方约定,拌合物的坍落度、扩展度是多少,到现场检测即可,不合格的拉走。
另外一个问题,试块的强度与实体的强度到底有没有关系,有什么关系?个人以为梁、板、柱、墙的实体强度是永远不可能检测出来的。比如从一根柱子上取芯,那么取出来的芯样能代表柱子么?混凝土的强度遵循短板效应、木桶理论。这个柱子最低的强度才叫做它的实体强度,如何保证取出来的芯样是这个柱子的最低值?保证不了怎么能说检测出来的是真实值?试块的强度跟实体强度是两码事,尽管用的材料是一样的,养护环境、所处的温度环境不一样,没有办法比。要想知道实体强度,只能成型一根柱子,压一根,这样有实体强度,但这楼永远盖不起来。况且纠结实体强度没有意义,因为设计的依据就不是实体强度,GB/T 50010《混凝土结构设计规范》中,所有的梁、板、柱、墙的设计依据是混凝土抗压强度的标准值,就是平常说的 C××,柱子上标注的都是强度等级,没有标实体强度的。
——监理在确保主体工程质量,对建筑工程的参建各方来讲,具有重要的作用。在保障主体结构工程质量过程中,监理功不可没,作用非常。但监理的作用有时发挥不出来。原因是什么?检验和检测方面有哪些创新?
个人认为监理这个行业经历了三十年的发展,但并没有发展起来。
1. 与国家对监理行业的重视程度有关。
2. 监理储备标准太低,有的工程还不到 1%,使监理行业优秀的人才培养受限,有了优秀的人才也不会在本行业待下去。
3. 监理行业的装备水平有待提高。
4. 监理责任大、压力大。
监理在保证质量控制方面能起到很好的作用。监理工程师如果对混凝土能够很了解,对混凝土企业、施工单位都是有利的。
涉及具体工程,施工单位在选择混凝土企业时,监理会要求施工单位制定一个预拌混凝土采购的基本条款,对混凝土所用原材料的要求、配合比设计的要求都有一个详细的规定,这样也有利用商品混凝土公司做一个参考。
另外,监理对监督预拌混凝土公司做好产品有一定的帮助;监理对于施工现场混凝土进场的交货验收,混凝土试块的制作、养护,以及实体结构养护这方面能够提供帮助。避免混凝土产生质量问题。
检验检测最终服务于生产和施工,检验数据怎样能有效地指导生产,这是我们要考虑的问题。我们在检验检测方面做了一些工作。传统单卧轴的搅拌方式、振动台的成型与我们的生产施工相距很大,怎样去拉近生产与试验室的距离,我们在检验检测的方法上有一个突破创新——三配试验。
一配,用传统试验室做原材料的摸底,我们采用双卧轴搅拌方法,去成型 150 升 1 方量的混凝土,从材料的匀质性来说,是更有利的。搅拌过后采用振动棒成型方式去做模拟仿真。
二配,采用模拟仿真试验室。通过双卧轴搅拌后,对拌合物性能进行检测,传统是采用手提,每个试验员做出来数据都有差别,我们现在利用机械化、智能化的手段,用固定的程序去提拉它,改进了拌合物性能的检测。成型采用大体积模具,使试件更具施工代表性。
三配,贵州是机制砂应用示范省份,我们在贵州建立了绿色化生产的试拌工厂。在这个工厂中我们采用直接泵送的方法,检验混凝土的泵送性能,泵送完成后然后建立 2m×1.6m 的试验墙。
检验墙作用有三点:一能检验混凝土泵送性能,二能检验混凝土的匀质性,三能建立适应当地原材料的回弹曲线,增强回弹测强的实操性和准确性。
通过上述三配方法,能够做到“双确保”。在工作性能方面,一分钟可以泵送 1.5~2 方,并且一年没有堵泵的情况;另一方面能做到心中有数,因为所有的数据都是基于这样的方法,所有的混凝土性能是有数据支撑的。
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