廉慧珍：再谈中国混凝土向何处去──有进有退是正常发展的规律

　　编者按：2018中国混凝土与水泥制品行业大会会刊开辟了《四十周年》专栏，协会邀请行业多位专家对改革开放四十年来中国混凝土与水泥制品行业的发展历程进行了回顾和总结。本文整理自廉慧珍教授的《再谈中国混凝土向何处去──有进有退是正常发展的规律》。

　　改革开放40年来，我国日新月异变化的可见标志就是：基础设施建设速度之快、数之多、量之大，楼之高、路桥之长，城市之美，交通之便……。图1为40年来我国具有代表性的现代钢筋混凝土结构示例。所有这些，都与材料科学与工程技术分不开。其中最突出的当属混凝土。

　　什么是混凝土？人们首先认识的就是由砂石、水和水泥拌和的混合物，以及用其制成梁、板、墙、柱、桩、墩、管、筒、拱、壳、大块体等结构构件与部件的灰色冷冰冰的人工石。其实，后者才是混凝土的最终产品，而前者只是一种拌和物，并不是产品。比方把小麦磨成粉，用水混合揉成面团，并不能称之为馒头或面条或其他产品。重提这个道理，是又做了十来年混凝土之后，想再反思一下，在微信上有人吐槽：为什么“受伤的总是混凝土？”这里说的“受伤”者实际上只是生产混凝土拌和物的人。

　　今天，混凝土拌和物对工程的要求比过去有了很宽的适应性，运到工地大都没有被拒收，但是，打完的混凝土出现裂缝，“颜色不对”，“强度不够”，表面麻坑、砂线，……却常有，而总是一出什么事，就纠纷不止：施工方抱怨混凝土用阴阳配合比；混凝土拌和物供应商抱怨施工方乱加水、不好好振捣、不养护；混凝土人抱怨水泥太细，后期强度不增长，掺和料掺不进，水泥人抱怨买水泥的要求水泥早期、后期强度都高；要求水化热低而强度高；……常有人问：现在技术水平高了，混凝土倒做不好了，究竟是进步了还是退步了？说有进有退，或者说“走三步、退两步”，或许是实情。

　　一、进步很大

　　1.预拌混凝土的应用是我国混凝土一项重大的进步

　　中国建材院老院长黄大能在四十多年前，就梦想中国能发展工厂化的预拌混凝土。1979年和1980年，他应上海同济大学和武汉建材学院(武汉工业大学前身)的邀请，分别在该二校开设了《水泥浆体和新拌混凝土的物理性质》和《水泥与混凝土流变学》的讲座。这是发展预拌混凝土的重要基础。当时因基本建设量大而环境保护和劳动力缺乏的压力凸现，城市中建筑工地现场搅拌混凝土常被投诉扰民。预拌混凝土的出现，可谓应运而生──但是直到1990年前后，全国预拌混凝土搅拌站都还是零零星星，例如1994年，在已开始大规模基本建设的深圳总共只有三家由建设集团办的搅拌站；此后逐步推行，直到上世纪末，搅拌站便如雨后春笋般地多了起来。中国混凝土与水泥制品协会于2009年6月成立了预拌混凝土协会。2003年我国有了预拌混凝土国家标准，并于2013年做了修订(GB/T 14902-2012)。据中商情报网讯数据显示，2015年全国预拌混凝土生产企业10533家，从业人员约49.87万人。年设计产能59.17亿立方米。2017年全国流通的预拌混凝土（非正规称作商品混凝土））总产量18.34亿立方米。实际上按水泥产量折算（水泥无法储存，必须当年用完，全部用于水利、铁路、公路、桥梁、隧道、房建、市政、近海和离岸设施等的混凝土，含预拌、场拌、预制、大型工程移动搅拌站、砂浆等），2017年全国水泥产量为23.2亿吨，毛估水泥用量为300kg/m3,扣除损耗，所有混凝土总量约77亿吨。堪称“混凝土大国”。我们40年的成就──规模、速度、单项体量都是令举世瞩目的。

　　2. 国产化的混凝土多种外加剂开拓了混凝土“用武之地”

　　1974年清华大学应国防需要受托研究1000#混凝土时，只能用类似成分的纺织助染剂进行试验，该助剂当时市售每吨价格2600元～3000元（同期大学毕业起点工资是46元），在这样的压力下，由清华大学的卢璋和冶金建筑研究院的顾德珍、熊大玉研究,开发出我国第一个萘型高效减水泥产品NF。之后邵品荣等进一步研究改善，开发并投产了多种型号同类产品。因传统思维的影响，任何新技术的推广伊始，都会举步维艰，经历了十几年的努力，高效减水剂才得以普遍使用。由于环保的压力，聚羧酸减水剂的推广则只有大约三年的时间。如今绝少混凝土不使用高效减水剂。可以说外加剂改变了一切。长跨、高耸、复杂外形的建筑物和工程结构的浇筑，远距离、超高度泵送，深井、窄缝的灌注，快速修补等的实施，所有这些都离不开外加剂的贡献。

　　活性矿物掺和料对混凝土的作用现已不言而喻，但其贡献随着水胶比的下降而增大，因为有了高效减水剂，就可以降低混凝土的水胶比，保证矿物掺和料作用的发挥。当因考虑环境治理而使用工业尾矿等废弃物或处置有害废弃物时时，外加剂可以保证混凝土的密实度，以防泄漏。因此外加剂对环宝也是有其贡献的。

　　3. 初步形成了规模化的“十佳”混凝土“龙头”企业

　　因地方性的制约，预拌混凝土从一开始以一站一线或两线方式运营，发展至今，主要的方式最多也就是在本地区附近增加几条线（站）。近年来，由建设集团或水泥企业集团并购或自建搅拌站、成立混凝土总公司（或称板块），形成了在原材料和拌和物产量上相对集中的优势。中国混凝土与水泥制品协会主办了2018中国大型预拌混凝土企业领导人会议（C10+峰会）。全国预拌混凝土产量最大的十佳企业2016年预拌混凝土产量共计1.99亿立方米，占预拌混凝土总量为11.12%。其中，中国建材集团属于水泥-混凝土产业链企业，中建西部建设属于混凝土-建筑产业链企业。有下游资源支撑的混凝土企业产能发挥率明显优于其他企业，而有水泥原材料生产的企业混凝土业务毛利率水平明显较高。无论如何，这样有规模产业化的预拌混凝土企业初步有了有话语权“龙头”性质的苗头。之所以说只是苗头，因为尚未做到真正一条龙的混凝土工程体系，在技术水平和管理水平上仍有待于更深层次的变革和发展。

　　4.膨胀剂不断更新换代及应用有望改善水泥混凝土本征特性

　　收缩是水泥的本征特性，在约束条件下，在一定条件下，水泥基材料收缩变形超过极限变形时，可能产生裂缝。我国老一辈学者对膨胀剂的研究与应用已得到国际的公认。40年来继承者们不懈地努力，已积累了大量实际应用的工程经验，对传统膨胀剂有了更深的认识。任何事物都会有长处也有短处，都有其使用的范围和条件。为了取长补短，近年来在水工中开始使用的氧化镁膨胀剂，“具有膨胀龄期晚，不回缩，膨胀随温度增高而增大，长期稳定等特点”（引自张国新张翼, MgO微膨胀混凝土在RCC拱坝中的应用研究, 第五届碾压混凝土坝国际研讨会，2007年11月3～4日 中国贵阳）。经过进一步研究和开发，一种以氧化镁为主要成分的可控长效膨胀剂现已正式生产并成功用于若干有控制裂缝要求的重大工程。这也具有中国的特色。目前有的企业已能通过原材料的调节生产出低收缩、不收缩甚至微膨胀混凝土，与我国膨胀剂的发展是有关系的。

　　5. 从业技术人员对水泥混凝土认识的提高

　　经过继续教育和传播，许多人逐渐认识到了思维方法和观念的转变比技术更重要。

　　例如：

　　逐渐认识到实验室检测的混凝土所有性质，都是按照标准，在规定的条件下，用规定的方法检测出的实验室指标，和现场工程结构中相关的混凝土性质并无定量换算关系，变化了的材料不能用不变的方法进行定量的评价；

　　对砂石等骨料作用的认识，过去认为主要是填充性和经济性，为了保证其骨架作用而过度重视其强度，越来越多的人认识到在现代泵送混凝土拌和物中悬浮状态分布的骨料已无传递和在的功能，骨架作用重要的是减小硬化混凝土的收缩变形，保证混凝土体积的稳定性。“即使骨料价格比水泥还贵，也必须用”的论断已被接受。

　　对混凝土结构耐久性的意识提高了。认识到混凝土最重要的职责是保护钢筋，一旦钢筋的混凝土保护层开裂严重、剥落，就会危及钢筋的稳定；即便在没有化学腐蚀和冻融破坏的的一般大气环境中，钢筋锈蚀的必要条件氧气和水也会存在。因此控制裂缝使之无害非常重要。

　　知道了水泥强度和混凝土之间不再有“强度应为(1.5～2)∶1”的关系。

　　……

　　二、不进则退，落后也是退步

　　1. 走三步退两步是否定之否定发展规律的一段过程

　　正像人们走路一样，尤其是是走自己未曾走过的道路，总不会是笔直、顺利的：走对了，继续向前；走错了，及时转向。时时回头看到自己走过了多远？走到了哪里？未来怎样走下去？这样才能信心百倍，勇气十足；气可鼓不可泄！既看到成绩，也应看到那些艰难险阻造成的落后和错误，才能看到继续前进的方向。既不能妄自菲薄，也不能妄自尊大。俗话说：不进则退，也就是说落后也是退步。看到了落后在哪里，就会找到继续前进的方向。

　　预拌混凝土是混凝土行业一大进步，但是也造成材料和成型工艺的分家，有分工无合作。人类发展过程遵循否定之否定的规律，从原始社会的无分工，随着生产力的发展，产生了越来越细的分工，前三次工业革命（第一次以机械化为标志，第二次是进入电气化时代，第三次是自动化促使了空间技术与核能技术的利用和发展）的经历表明，从简单到复杂促使分工，发展到太细的分工后，就会又需要联合以至一体化，从点的联合形成链的系统。走三步退两步正是这种发展的过程的必然。如图2的示例，左边是理性的规律，但是每一条向前的实线代表一个过程，都不会是平滑的，可能是(a)的情况，，也可能想(b)的情况。暂时的落后或倒退都是可能的。当然代价是不同的。如果掌握了规律，就可以主动变革，曲折和代价都会少些。这就是如何变革也需要研究的理由。

　　2. 生产关系的落后与退步

　　生产力由劳动力和劳动工具组成。任何材料一旦进入工程，则制造工艺是关键所在，而工艺也是由设备、装置以及使用的人组成。从上述略举的一部分事实可以看出，混凝土技术的进步更多的是装备、设备的进步，以及产品的开发和更新换代所推动的。但是，在量上，对于“混凝土大国”，我们当之无愧；而与“混凝土强国”的目标，仍相距甚远。就混凝土材料和工艺来说，从生产力和生产关系以及科学技术来说，基本上甚至还停留在第一次工业革命和第二次工业革命时期的水平。进入21世纪以来，进入了互联网时代，德国政府提出了一个基于网络实体系统和物联网的高科技战略计划，称作工业4.0。实际上计算机技术和互联网已经不知不觉地把世界带到了第四次工业革命，那就是智能化、人机交互、资源整合、数字化制造、大数据、云计算、机器的自组织、网络通讯，等等的高科技；就是共享、共赢，公开、公平的互联网精神。而混凝土的成型却仍然拖动着100年不变的笨重的振捣棒，还对混凝土拌和物的“配方”保密；3D打印和机器人都做出来了，为什么不能做出智能化的振捣机械？害得工地任意向拌和物加水的行为无法制止！为什么混凝土拌和物与原材料供应商、成型混凝土的施工方之间日益相互对立，从而影响最后成品的质量？其实，首先不是技术问题。工业革命之所以叫做革命，关键是生产关系的变革，改变生产关系的本质是利益重分配，人人都狭隘地追求自己的利益最大化，自然不可能有根本的改变。所以说生产关系的落后是最大的落后。

　　“成也萧何败也何”，标志中国混凝土进步的预拌混凝土，同时也造成混凝土材料和成型工艺的分离。过去施工单位自己配制混同拌和物，自己浇筑成型，对混凝土能做“到优生优育”，当下的混凝土拌和物则“先天不足”──原材料的质量不能满足要求，“臭鸡蛋不可能做成高级蛋糕”；即使勉强为之，又“后天失调”──拌和物的成型工艺不得不交给那些不懂混凝土的人去做，无可无奈何：“自己生孩子不能自己养”，眼巴巴地看着浇筑无序，振捣无章，拆模过早，养护不到……而无可无奈何。想要按混凝土需要生产和控制原材料，拌和物配制后能按照混凝土材料成型要求正确地浇注、振捣、收面、养护、拆模，并在过程中控制好混凝土的温度变化，做成混凝土系统工程，在当前三方割据、各为己利的生产关系状况下是不可能做到的。混凝土从施工的一部分到现在却成了“对头”，的确是一种倒退。

　　3. 不好好做又是一大退步

　　混凝土不同于其他事物，设计安全不等于万事大吉。只要在结构上对承载力的安全性设计没有失误，结构工程师说：“房屋建筑封顶后不出事就没事了。”这是有道理的。而耐久性是否有问题并非短时间就能发现和预测的，混凝土即使出现一点裂缝，表面难看点，即使在含腐蚀性介质的环境中，劣化进展到不可接受的程度至少也需要一、两年。一位资深的市政工程老专家几年前曾说，已建桥梁使用寿命一般为20年左右。她所说的“寿命20年”，在正常情况下不会是结构设计的过错。实际上从纯粹承载来说，考虑了疲劳、超载、徐变等因素，安全性基本上不会下降，而一旦混凝土劣化，环境中存在的使钢筋锈蚀的因素就会侵入，安全性就会受到威胁。也就是说混凝土结构的劣化是由混凝土耐久性不足引起的。做到混凝土结构耐久，首先也不是技术问题，好好做就能做到，不好好做则又是一大退步。

　　这方面表现明显的就是9年前的“混凝土质量掌握在农民工手里”，至今尚无显著改变；当时还有“砂石掌握在黑社会手里”的现象严重，而现在砂石的这种状况有了很大的变化，关键也是“好好做”。当然众所周知的根本原因是价值观问题。价值观的改变是很难的（当然也要做，在此不做讨论）。但是试点和榜样是有效的措施。近年来绿色矿山建设的倡导和对砂石行业进行教育和加大投入，已建成若干集约化的现代产业，可以毫不夸张地说达到了“零污染、零排放”，生产出高品质砂石，同时对改善矿山生态也正在做出贡献。这样的企业必将成为燎原之星火，例如湖州新开元、山西的瑞德宝尔。他们经历了创业之艰难，不怕吃苦，坚持了十几年“好好做”，才有今天的结果。其实瑞士的钟表、德国西门子产品，以及我国许多精湛的传统品牌，靠的就是“好好做”的工匠精神。

图3 现场加水拌和物浇筑的柱子

　　混凝土行业近年来也涌现出若干用“工匠”精神“好好做是”的实例。很多人都知道并亲眼所见杨文科所做的无裂缝的机场飞机跑道，就是实例之一。中国混凝土与水泥制品协会近几年已经表扬过数个“大工匠精神”的典型。而今工程中出现过的诸多质量问题，其实都是因为没有好好做。现在的混凝土界仍盛行以能做出C100混凝土而自豪。其实很多场合并不需要高强混凝土，而是做不出合格的低强度混凝土(例如C20）。某市一座始建于1912年的办公楼，于2014年进行加固、改造、扩建。水泥界老专家高长明说，调研过1912年的水泥强度相当于现行标准检测的20Mpa。按当时的规定，水泥强度和混凝土强度比值应为1∶(1.5～2)，那么那时混凝土强度恐怕不会超过C15。但是该结构却已服役100年！从芯样可见内部较疏松，但却很均匀。说明水灰比很大，但却是好好做的。这也说明匀质性比强度更重要。现在的混凝土不仅拌和物搅拌时间过短拌和物不均匀，工地又再任意加水，使拌和物更加不均匀。见图3的实例。

　　4. 关于预拌混凝土应收款的问题

　　我们一再强调，混凝土人要自信、自强，然而，又过去了一年，混凝土人仍然在所有人面前当孙子，都在抱怨。市场的规律是优质优价，各家产品拉不开档次，不分优劣，出牌纷纷“白菜价”；自己把自己放在很低的位置，自己的权利不依靠法律去争取，人家怎么能尊重你？我们还一直都在强调必须充分重视通过真正的购销合同保护自己的利益，真正要求卖方到货的有效验收，有几家去做了？这样的现象首先不是技术问题，而是搅拌站老板的思维方法和指导思想有问题。

　　四、出路

　　最近有人从习主席和民营企业负责人的谈话中悟出了：不会永远高速发展，总有一天要把建设速度慢下来。也就是说，混凝土产能过剩问题也必须予以正视。习近平在2014年5月考察河南的行程中说:“”中国发展仍处于重要战略机遇期，我们要增强信心，从当前中国经济发展的阶段性特征出发，适应新常态，保持战略上的平常心态。”如今4年多的时间过去了，从微信群中可见，许多混凝土人仍然未从浮躁的情绪过度到平常心态。都在抱怨“大环境”。暴露问题、提出质疑没有错，但是积极的建议和行动是否比消极的吐槽更重要？“大环境”是人造成的，改变“大环境”必须是人人“从我做起，从现在做起”。不管别人怎么做，每个人做最好的自己。

　　在进入第第四次工业革命时代，混凝土行业的出路在哪里？

　　1. 好好做 

　　好好做的意思是至少每一步达到现行标准的要求。标准、规范的指标都是最低要求。 在英国标准前言中都有一句声明：遵照英国标准不能免除其法律责任。也就是说工程技术人员应当以自己的专业知识和经验根据工程具体情况采用高于标准、规范的要求的指标。规范要求平板型混凝土构件(如道面、场坪、大体积基础)在保湿到接近初凝时搓抹2～3遍，杨文科说他搓抹5～6遍，掌握的时机是：“收水即抹，抹不动为止”。这就叫做“好好做”。

　　由于原材料供应的困难，大家都感到混凝土拌和物配合比很难做，目前多是有什么用料用什么料。很难保证工程质量。市场规律是有人买就有人卖，也就是说，买方必须有要求。做混凝土对原材料不要求。为了低成本，宁可使用眼前的低质量砂石，用增加胶凝材料用量和用水量保证强度与施工性，实际上牺牲的是减少开裂敏感性的浆骨比。也是一种不好好做的表现。现在混凝土界都抱怨水泥颗粒太细，水化热大，水化过快，不能保证混凝土后期强度。而水泥生产者“我行我素”，因为买方并不拒购。设想一下，如果买方全都坚持要求，卖方还能有恃无恐吗？

　　2. 智能化、绿色化

　　混凝土因用量巨大而必须简单，又因简单而必然复杂；另一方面，因为简单而地位地下，又因复杂而至今只达到了机械化的水平，连自动化都谈不上。现在混凝土拌和物的输送由独轮小车发展到罐车；浇注由吊斗发展成泵送，剩下的最大难题是劳动强度很大的振捣。混凝有人建议开发“懒汉混凝土”来解决劳动力问题。这是一种迁就落后的行为。其结果必然增大硬化后的开裂敏感性，不利于混凝土结构工程的耐久性。现代工业制造越来越多地需要跨界甚至跨国、跨学科、跨部门进行。例如十几年前，中央电视台科技频道曾报道过一个双腿截肢的残疾人，他戴着由三个国家的专家联合研制的假腿，在国际残疾人运动会上以11.78秒得到100米短跑冠军。该假肢的研制涉及材料、生物力学、机械、微电子等多学科。除了该运动员本人的因素外，该假肢无疑是关键的工具。进入工业4.0时代，智能化是特点之一，制作出智能化的混凝土振捣棒应该不是幻想。有人愿意投资，使用者愿意配合，但是至今仍无人愿意做。究竟是为什么？

　　从混凝土材料来说，预拌混凝土的生产也有待于智能化以避免人为的系统误差。例如是否能以拌和物配合比设计和调整的智能化代替目前的人工调整？是否能在线检测砂石表面附着水量并及时自动调整拌和水量？是否能自动测定砂石表观密度与饱和面干含水率？怎样做到拌和物质量的自检？

　　绿色化是个管理问题，包括搅拌站的排放和污染的防治以及清洁生产。从多数搅拌站来看，首先要整治的是砂石的堆放。目前最多做到的是“料棚”，有顶无墙；好一点的是有顶有墙的库。最有效的是用于分级堆放的密封仓，凤毛麟角。

　　3. 集约化

　　集约化是企业转型的混凝土行业之所以“受伤的总是我”，主要原因是未形成规模化的产业，在历史上形成了没有人管的局面。水泥则不同，全国只有一个水泥协会，40年来形成了规模化的大集团，现在水泥界虽然也有很多这样那样的问题，但是水泥前十家上市公司已经在行业起着龙头的作用，用郭文三和宋志平的话来说，就是对外有了话语权。混凝土搅拌站则没有“拧成一股绳”。要么被水泥企业收购，要么依附于建设集团，并没有被当成是整个工程系统中一个核心的车间来管理。赚钱的压力大，而技术提高不足。某个建设集团在全国有100多个搅拌站，但是“鞭长莫及”而得不到进一步的成长和提高，主要靠他们自行其是，自负其责。个别的粘连总共的水平都很差。水泥企业属下的搅拌站多被当成“销售渠道”，对混凝土所需要水泥的品质也没有话语权。真样的局面并没有做到“转型升级”，整天疲于应付供货，武侠其提高科技含量、科技水平，还是上不了档次。

　　原本混凝土工程一体化的实现可以有不同的方式，一种是水泥企业在生产线上增加“混凝土试配车间”和“搅拌车间”，有水泥厂和搅拌站共同负责，真正按混凝土需要生产，安混凝土规律检测，再向下延伸到拌和物售后服务，协助成型工艺的质量控制；第二种是建设部门管理搅拌站，直接参与工程质量的管控；也可以由砂石外或加剂企业做混凝土。后面两种的难度主要在于胶凝材料的来源。不管哪一种模式，都应当有管理和检查的的制度，有定期高质量继续教育的制度，要有研究成果的要求与考核。力求做出自己的品牌。

　　4. 适应市场的多样化 

　　健康市场的标志：①不是自由市场，而是有法制管理的；②优质优价；③充分尊重用户；④商品多样化，有人买就有人卖。比如现在基本上没有人自己做鞋了，但是在市场上能卖到上鞋的顶针和锥子这些小商品。在国外有人打个电话要买2吨水泥，也能有人供应。清华大学土木水利学院党委书记方东评说，土木工程不是朝阳产业，也不是夕阳产业，而是永恒的产业。作为土木产业最大宗的材料亦当如是。

　　大规模建设高潮过后，除了必须维持一定量的必须建设之需(如失效拆除重建)外，研发高质量的修补材料的研发，利用建筑垃圾的再利用，特种用途水泥的生产。当然尽管高潮已近尾声，而我国基本建设尚未饱和，农村乡镇改造、边远地区建设等仍有大量需求。混凝土从业真仍任重而道远。

　　以上纯属个人意见，不当之处，希望得到同行们的指正。