混凝土与水泥制品业迈进新时代
中华人民共和国成立60年,特别是改革开放30年来,我们国家从计划经济转向市场经济,我国发生了翻天覆地的变化。国家大发展的外部环境,为混凝土与水泥制品工业发展提供了难得的机遇。近20年是中国水泥制品工业史上发展最快的历史时期,也是技术进步取得显著成效的历史时期。
混凝土与水泥制品是现代工业文明的地标性符号。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的提高,对水泥制品的需求量也日益增多。目前我国混凝土年使用量约25亿立方米,其中预拌混凝土量为6亿立方米,预拌混凝土企业约5000个;我国每年生产混凝土和钢筋混凝土排水管30000千米以上(约557万吨混凝土),自应力混凝土管约2000千米,预应力混凝土管2500千米(其中PCCP约1000千米),混凝土电杆和预应力混凝土电杆约600万根,预应力混凝土管桩约30000万米,预应力混凝土轨枕约1000万根,石棉水泥瓦约16000万张,纤维水泥板约16000万平方米;盾构混凝土管片约240千米。此外,许多新型且富有市场竞争力的混凝土与水泥制品,如高速铁路客运专线无砟道板(其尺寸误差仅为1毫米)、干混砂浆、混凝土内外墙板、混凝土建筑与工程构件、特种混凝土制品等,都在激烈的市场竞争中显示出独特的优势和魅力。
我国已成为世界生产使用水泥制品最多的国家
1986年全国水泥制品全民所有制独立核算的工业企业工业总产值(80年不变价)为13.806亿元,现行价为17.67亿元。经过20多年的发展,到2008年全国水泥制品工业企业(全部国有企业及销售收入500万元以上的非国有企业)的产品销售收入超过2300亿元,与1986年相比增长了130倍;到2009年,全国规模以上水泥制品行业企业数为4300多个,较2003年增加了200%,水泥制品行业工业增加值、主营业务收入、利润总额在建材行业中排名第二位。我国已成为世界生产使用水泥制品最多的国家。
到2008年底,全国已累计生产各种口径的混凝土管材150000千米,这些管材不仅在城市、村镇建设、工矿企业建设的输水管道中得到广泛应用,而且在农田水利建设中也被大量用于引水上山管道、倒虹吸管道等;累计生产了各种规格的水泥电杆20000万根,用于架设输电、照明、通讯、广播等线路,节约木材8000万立方米;累计生产预应力混凝土轨枕30000万根,节约木材4000万立方米,这些轨枕已在铁路干线和专用线上使用。累计生产预应力混凝土管桩15亿米;累计生产石棉水泥瓦25000万张。
新产品开发取得了较大进展
在改革开放方针指引下,随着我国社会主义市场经济发展,依靠技术进步和创新,开发了科技含量较高的水泥制品新产品———预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)、预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)、彩色水泥瓦、新型纤维水泥制品等。
(1)预应力高强度混凝土管桩
我国上世纪60年代研制生产预应力混凝土管桩(PC桩),上世纪70年代研制后张法预应力离心振动辊压混凝土管桩(雷蒙特桩)。上世纪80年代后期开始生产预应力高强混凝土桩(PHC桩),1987年交通部上海三航局从日本引进全套预应力高强混凝土管桩生产装备,生产了直径400毫米~1000毫米PHC桩。随着改革开放和经济建设的发展,先张法预应力混凝土管桩开始大量从铁道系统扩大到工业与民用建筑、市政、冶金、港口、公路等领域。在长江三角洲和珠江三角洲地区,由于地质条件适合管桩的使用特点,管桩的需求量猛增,从而迅速形成一个新兴的行业。据不完全统计,目前全国已有400多家管桩生产企业(不含台湾地区厂家),年产各类管桩3亿米左右,产值达300多亿元。中国管桩的快速发展,促进了建筑业的发展,大大提高了基础设施建设的速度。
(2)预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)
我国研制PCCP起步较晚,上世纪80年代才开始研制,1989年山东电力管道工程公司引进美国阿麦隆公司(Ameron)PCCP制管技术和关键设备,建立生产线,拉开生产PCCP的序幕。至今全国已有50多个生产企业建成了80多条PCCP生产线,已累计生产了PCCP管材约2500多千米。PCCP是水泥压力管行业中一支新生力量,是最有发展前途和发展潜力最大的新军。
(3)纤维水泥制品
纤维水泥制品行业依靠技术进步和创新,在开展代用纤维研究,开发技术含量较高的纤维水泥材料及制品方面,取得了较大进展,如中国建材院水泥科学与新型建材研究所研制成功的抗碱玻璃纤维、低碱度水泥及制品,即GRC制品。我国在GRC材料耐久性研究方面处于国际领先水平,GRC制品已在建筑工程、农牧渔业工程、环境艺术工程中使用。
(4)盾构施工用钢筋混凝土管片
盾构法隧道施工技术是当今世界最先进的隧道施工技术,适用地铁隧道、高速公路隧道、地下供排水隧道。施工时可避免对地面建筑物的破坏,保护环境。用此法施工时,与之相配套的必须用钢筋混凝土管片。上海浦东混凝土制品有限公司是国内最早生产这种管片的厂家。随着我国城市地铁轨道交通的快速发展,市场需要大量高强度、高抗渗性、高精度的钢筋混凝土管片。针对这个新型而广阔的市场,国内涌现出了一批经济实力雄厚的管片生产企业。
水泥制品装备取得了长足进步
我国水泥制品的装备通过技术引进和自主开发研制取得了较大进展,混凝土排水管、电杆、输水管、管桩等成套设备已完全可以中国制造。现在已成功研制和开发各种制管、制杆、制桩、制枕、制瓦、制板等工艺技术和装备,工艺技术不断完善,设备不断更新,机械化水平不断提高。目前生产水泥制品和纤维水泥制品的所有专用设备都能立足于国内制造,有些设备达到替代进口设备水平,不仅能满足国内的需要,而且已销往国外。
技术进步和创新使工艺多样化
生产混凝土和钢筋混凝土排水管工艺方法:上世纪50年代初期是采用手工捣制和简易的离心法生产小口径的排水管,通过技术进步和创新,生产工艺方法已实现多样化。现在除离心法外,还有悬辊法、振动法(外模振动、内模振动、插入式振动)、立式轴向挤压法和立式径向挤压法、芯模振动液压成型法。
生产预应力混凝土管工艺方法:我国从上世纪60年代初期开始采用离心法生产三阶段预应力混凝土管,发展到现在除生产三阶段预应力混凝土管外,还能生产预应力钢筒混凝土管。三阶段管的管芯制造方法有:离心法、悬辊法、振动法。此外,除三阶段制管工艺外,我国还有振动挤压制管工艺,即一阶段制管工艺,采用这种工艺技术和装备生产一阶段预应力混凝土管。
生产纤维水泥制品工艺方法:由上世纪50年代初期采用手工作坊式生产石棉水泥小波瓦,发展到现在采用机械化程度很高的抄取法、流浆法、5000吨~9000吨液压机成型生产纤维水泥瓦、板。
预拌混凝土行业快速发展
预拌混凝土也称商品混凝土,是一个新兴的产业,其特点就是集中搅拌商品化供应。预拌混凝土我国兴起于上世纪50年代。上世纪70年代末至80年代初,北京、上海、天津、广州、无锡、沈阳等城市的预拌混凝土开始社会化供应,并开始采用搅拌车运输、泵车输送浇注,混凝土发展为以流态为主,技术逐步成熟、完善。从这时起,预拌混凝土作为一个独立的、新兴的产业才真正开始起步、发展。这一时期预拌混凝土由于受到技术和规模的限制,应用范围较小,供应覆盖半径一般为10千米~15千米,搅拌站的年生产能力一般为5万~15万立方米。
进入上世纪90年代,改革开放带来了经济建设的快速发展,城市建设和基础设施建设任务逐年增多,混凝土需求量也随之增大,由此带动了预拌混凝土行业的快速发展。“八五”和“九五”期间,建设部安排国家支持施工企业技术改造专项贷款11亿元人民币,其中有5亿多元用于支持预拌混凝土的发展。到2007年,据不完全统计,全国已建成预拌混凝土站(厂)近5000家,年设计生产能力达到7.5亿立方米,2008年实际产量6亿立方米。北京、上海、广州、杭州、沈阳、大连、常州等城市预拌混凝土用量已达到该城市混凝土总用量的60%以上,接近经济发达国家水平。预拌混凝土的供应覆盖半径已发展到30千米,出现了一些年产30万、40万、甚至60万立方米的大型混凝土搅拌站。
高性能混凝土(HPC)普遍应用
我国从1992年开始引进HPC概念,在研究中有了突破性进展,北京先后完成了C60高强混凝土、C80、C100高性能混凝土,磨细矿渣高性能混凝土、自密实混凝土、无熟料水泥混凝土等课题研究,丰富和完善了高性能混凝土制备方法与施工技术。10多年来,这些技术已在很多工程中成功应用。有学者预言,HPC是21世纪的混凝土,是今后最主要的工程结构材料,也是21世纪混凝土技术的主要发展方向。
混凝土泵送技术日趋完善
我国真正应用泵送混凝土是上世纪70年代末从北京地铁工程、隧道模工程和上海宝钢工程开始的。之后在北京、上海、天津、广州等大城市陆续建立了混凝土搅拌站,配备了运输和泵送设备,使泵送混凝土逐步发展起来。据统计,近年泵送混凝土占商品混凝土的比例达90%以上。随着外加剂和掺合料技术的发展,使混凝土工作性能(可泵性)得到了根本性的改善,泵送设备的性能也有了显著提高,使混凝土运距增加到50千米,一次泵送高度达到380多米,最长泵送距离达到400多米;满足了现代化、大规模建筑施工的需要。
混凝土外加剂及矿物掺合料技术同步发展
随着混凝土技术的发展,高效减水剂和优质矿物掺合料已成为制备高性能混凝土必不可少的重要组分和功能性材料。外加剂从最初单一的木质素类,发展到奈磺酸盐、氨基磺酸盐、脂肪族类,又发展到聚羧酸盐类;完成了3次大的升级换代,使外加剂向低碱、低掺量、高效能、高保塑等方向发展。聚羧酸高效减水剂已成功地应用于国家大剧院、国家游泳中心、首都国际机场扩建工程和中央电视台等国家重点工程。
矿物掺合料从最初单一的粉煤灰逐步发展为矿渣粉、沸石粉、硅灰、复合掺合料等多组分的矿物掺合料,在功能上也由当初的辅助性材料变为改善混凝土性能的功能性材料。由于矿物掺合料在混凝土中起着与水泥同等重要的作用,因而受到普遍重视。
更加注重环保和节能
绿色环保和高性能是今后混凝土技术发展的主题。近年来,企业更加注重节约能源、资源和保护环境;更加注重混凝土的耐久性,从设计到施工采取综合措施,增加混凝土的使用寿命,减少修补或拆除的浪费和污染;更加注重减少烧结熟料用量,大量利用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉等工业废料;同时开展了城市中水和工业废水的处理和回收利用和对剩余混凝土、废弃混凝土的分离和再生利用;生产企业加强了生产厂区绿化,建立了花园式预拌混凝土厂(站)。
未来10年是混凝土与水泥制品业最好发展时期
建筑业:随着国民经济快速协调健康发展和社会全面进步,我国向全面建设小康社会目标迈进,这将为混凝土与水泥制品工业发展带来千载难逢的发展机遇。到2010年,我国城镇化水平将达到47%,2020年达到58%~60%;我国目前各类建筑保有量为400亿平方米,到2020年,我国将新造各类建筑300亿平方米。如此大规模的建设,必将促进建筑业的高度繁荣与发展,从而带动混凝土与水泥制品工业的大发展。
管网建设:我国现有大中小城市660多个,其中近2/3的城市存在着不同程度的缺水问题,年缺水量约60亿立方米。为尽快解决这一问题,近年将兴建一批大型重点输水工程,需要铺设输水管道,因而需要大量管材,为水泥压力管行业发展提供了新的机遇。目前,城市排水管网普及率仅有60%左右,城市污水处理率仅为42.12%,其中污水处理厂集中处理率仅有24%。到2010年,全国城市污水处理率不低于70%,生活垃圾无害化处理率不低于60%。为实现上述目标,必须大力加强城市基础设施建设,修建污水处理厂,需要截流污水,通过管道将污水输送到污水处理厂,因而需要大量混凝土排水管。
路桥建设:未来10年~20年,将是我国路桥建设持续、稳定的发展时期,重点建设国家高速公路网,基本形成国家高速公路网骨架。我国将继续完善国道、省道干线公路网络,打通省际间通道,发挥路网整体效率。公路总里程将达到230万千米,其中高速公路6.5万千米。县乡公路5年内将增加30多万千米,新建农村公路120万千米,基本上实现全国所有具备条件的乡镇建制村通公路,95%乡镇和80%建制村通沥青路或水泥混凝土路。由此可见,路桥建设将进一步拉动混凝土与水泥制品业的发展。
铁路建设:我国未来15年内需要投资2万亿元兴建铁路,即每年投入1300亿元左右。目前,铁路总里程为7.5万千米,是世界上规模最大的铁路网系统之一,预计到2010年铁路总长度延长至8.5万千米,到2020年延长到10万千米。如此规模的铁路建设,需要大量的预应力混凝土轨枕和桥梁等。特别是高速铁路的发展,需要更多的新型铁路混凝土与水泥制品,如预制混凝土无砟道板等,为混凝土与水泥制品业发展创造了极为有利的条件。
电力建设:随着西电东送、完善农村电网、基本实现村村通电话、乡乡能上网等规划的实施,需要架设输电、通讯等工程线路,需要大量水泥电杆,这为水泥电杆行业的发展提供了新的机遇。
可以预见,未来10年是混凝土与水泥制品业最好的发展时期。由中国每年10多亿吨的水泥产量可知其下游的混凝土与水泥制品行业将有何种规模和市场潜力。混凝土与水泥制品业的强大将成为现实。
< 完 >