2016年日本混凝土制品生產(chǎn)及應(yīng)用情況考察報(bào)告

  一、概述

  受日本豐田工機(jī)株式會(huì)社、電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社等公司邀請(qǐng)，中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)（CCPA）于2016年6月1日～6月8日，組團(tuán)赴日考察?？疾靾F(tuán)由協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)張慶歡任團(tuán)長(zhǎng)，國(guó)際合作部陳輝以及來(lái)自各企業(yè)的代表等10人組成。期間考察團(tuán)訪問(wèn)了電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社（Denka）、混凝土制品生產(chǎn)企業(yè)武井工業(yè)所株式會(huì)社和不二工業(yè)株式會(huì)社等公司，參觀了日本混凝土制品企業(yè)生產(chǎn)線并與日本有關(guān)專家就日本混凝土及混凝土制品先進(jìn)技術(shù)工藝及精細(xì)管理經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行了深入交流。

  二、電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社（Denka）介紹及交流內(nèi)容

  電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社成立于1915年，主要業(yè)務(wù)板塊包括高分子化學(xué)產(chǎn)品部門--高性能橡膠、機(jī)能性樹脂；城市建設(shè)產(chǎn)品部門--基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)品；有機(jī)高分子化學(xué)技術(shù)部門--電子相關(guān)產(chǎn)品；以及環(huán)保產(chǎn)品。Denka自1968年憑借"DENKA CSA"進(jìn)入混合材料領(lǐng)域以來(lái)，至2004年7月，在此領(lǐng)域中申請(qǐng)專利總數(shù)達(dá)到了1554件。經(jīng)過(guò)30年的努力，現(xiàn)在作為業(yè)界的一流企業(yè)，以立志于開發(fā)出"可以掩蓋所有現(xiàn)有混凝土缺點(diǎn)的材料"為目標(biāo)，源源不斷的向市場(chǎng)提供膨脹劑、速凝劑、快硬材料、注入材料、無(wú)收縮材料、高強(qiáng)度材料等多種混合材料。在日本國(guó)內(nèi)，用于減少混凝土裂紋和提高混凝土二次產(chǎn)品強(qiáng)度的膨脹劑"CSA"；用于機(jī)械基礎(chǔ)、橋梁柱腳、建筑抗震加固、結(jié)構(gòu)物接風(fēng)灌漿的灌漿材料"TASCON"；噴射混凝土用速凝劑"NATMIC"；高強(qiáng)度混凝土、離心力成型高強(qiáng)度混凝土用高強(qiáng)度材料。這四大產(chǎn)品在日本混凝土行業(yè)中占有最高份額。

  膨脹劑作為有效控制裂縫的手段之一在日本被廣泛應(yīng)用，其用量達(dá)到70000噸每年。近年來(lái)膨脹劑在商品混凝土中的應(yīng)用增長(zhǎng)率更為顯著，為了促進(jìn)膨脹劑的應(yīng)用，開發(fā)了膨脹劑施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法、現(xiàn)場(chǎng)膨脹劑簡(jiǎn)易測(cè)量方法等配套技術(shù)。

  在交流過(guò)程中，Denka的技術(shù)團(tuán)隊(duì)首先介紹了"Denka CSA"系列膨脹材料。"Denka CSA"研發(fā)于1964年，主要應(yīng)用于飾面砂漿，混凝土結(jié)構(gòu)物的抗干燥收縮、降低裂縫的發(fā)生率、提高混凝土抗?jié)B性等。其主要成分是硫鋁酸鈣、石灰、石膏等共同粉磨而成的無(wú)機(jī)膨脹劑。鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件中使用膨脹劑可在混凝土中導(dǎo)入化學(xué)預(yù)應(yīng)力及鋼筋殘余應(yīng)力，提高構(gòu)件的抗裂性能及體積穩(wěn)定性。膨脹混凝土可以通過(guò)鋼筋用量的調(diào)整、現(xiàn)場(chǎng)施工等手段可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷面薄層化減輕結(jié)構(gòu)自重等目的。

  在交流過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員還針對(duì)日本的城市地下綜合管廊進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。在日本，電線共同溝被稱為"CCBOX"。其中第一個(gè)"C"代表共同體（Community），通信（Communication）, 緊湊（Compact）的英文首字母；第二個(gè)"C"為電纜（Cable）的英文首字母；Box可以理解為箱涵。CCBOX是埋設(shè)在步行道下面的管廊，承載能力較低，主要埋設(shè)電話線、電線、網(wǎng)絡(luò)電纜等。"共同溝"埋在車道的下面電話線、電線、天然氣、上下水等承載能力較高。

  城市道路網(wǎng)路在城市規(guī)劃、城市形象等方面無(wú)形中構(gòu)成了城市的骨架，構(gòu)成了城市通風(fēng)、采光、綠化、美化、游覽、社交的空間。在遇到火災(zāi)、地震等災(zāi)害的時(shí)候，城市道路可發(fā)揮其防火隔離帶以及金金屬塞避難場(chǎng)所的作用。城市道路往往是路燈、電話、電線、通信、城市燃?xì)?、上下水道、工業(yè)用水、城市供暖供熱等各種城市生命線的架設(shè)、埋設(shè)的場(chǎng)所。隨著城市的高密度化、高利用化的發(fā)展，各種地下埋設(shè)物呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。通常各種管線的埋設(shè)、管理往往獨(dú)立進(jìn)行，這就給管線的檢查、維護(hù)、保養(yǎng)帶來(lái)了許多問(wèn)題。由于埋設(shè)正確位置較難把握必然造成反復(fù)開挖路面的局面。在許多情況下，由于施工場(chǎng)地狹小、施工復(fù)雜，一般來(lái)講施工的工期較長(zhǎng)，給道路交通功能的正常發(fā)揮帶來(lái)了極大的負(fù)面影響。為減少這種負(fù)面影響，將道路的附屬設(shè)施集中起來(lái)，共同設(shè)置于一種地下構(gòu)筑物空間內(nèi)進(jìn)行管理。日本在昭和61年即1986年制定了為期22年的電線共同溝發(fā)展規(guī)劃，其目的在于將城市中地上電桿電纜轉(zhuǎn)移至地下，至2008年共完成總共8500km的電線共同溝的鋪設(shè)。一方面降低由地震臺(tái)風(fēng)引起的次生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)；另一方面可以改善城市景觀環(huán)境；同時(shí)能夠提高城市基礎(chǔ)設(shè)施收容空間。圖1中可以看出在進(jìn)行電線管廊施工后城市人行道進(jìn)行了拓寬，城市美化程度有了很大的提高。

  
圖1. 電線管廊施工前（左）后（右）對(duì)比圖

  隨著混凝土制品技術(shù)的進(jìn)步，共同溝的施工方式和管線埋設(shè)方式也有著技術(shù)上的變革（圖2）。從平成7年（1995年）至平成10年（1998年）采用單獨(dú)管路方式對(duì)管線進(jìn)行填埋和鋪設(shè)，這種方法基坑土方開挖量較多，每根管線單獨(dú)埋設(shè)；1999年至2003年采用部分線路單獨(dú)埋設(shè)方法，土方開挖量為95.8%；從2004年開始，開發(fā)了新的埋設(shè)方式共用FA方式（圖3）即部分管線一起置于同一個(gè)箱涵中，這種方法降低挖土方量縮短工期降低成本。

  
圖2. 施工埋設(shè)演變示意圖

  圖3. 共用FA埋設(shè)方式示意圖

  在共同溝材料的選擇上對(duì)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、樹脂混凝土三種材料的討論總結(jié)如表1所示。樹脂混凝土具有自重小，抗拉強(qiáng)度高，施工方便的特點(diǎn)。但是其耐火性差，存在安全隱患。鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土自重大，需要養(yǎng)護(hù)，但是成本相對(duì)較低而且具有較高的耐火性。材料不同，性能各異，根據(jù)埋置管線的特點(diǎn)選取不同材料的箱涵進(jìn)行鋪設(shè)。

  表1. 鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、樹脂混凝土三種材料對(duì)比

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  三、豐田工機(jī)株式會(huì)社簡(jiǎn)介

  豐田工機(jī)株式會(huì)社成立于1966年，為混凝土制品用模具、配套設(shè)備以及自動(dòng)生產(chǎn)線的專業(yè)設(shè)計(jì)制造公司，為日本國(guó)內(nèi)提供高技術(shù)含量的混凝土制品模具、配套設(shè)備、全自動(dòng)生產(chǎn)線等產(chǎn)品及技術(shù)支持和服務(wù)，并向世界各國(guó)提供產(chǎn)品和服務(wù)。

  混凝土制品模具主要有：隧道管片系列制品模具；方涵、電力隧道和共同溝系列制品模具（圖4）；大型綠化生態(tài)護(hù)坡、魚礁和綠色擋土墻系列制品模具；暗式排水溝系列制品模具；各種圓形方形窨井制品模具；各種U字溝、路緣石等制品模具；可變坡度路邊排水溝系列制品模具；新干線、高速鐵道用枕木系列模具等14種。該公司制造的生產(chǎn)線和設(shè)備主要有：多品種小批量生產(chǎn)的混凝土預(yù)制品FMS生產(chǎn)線；自動(dòng)推車式搬送生產(chǎn)線（用于生產(chǎn)道路側(cè)溝等較長(zhǎng)的制品以及一個(gè)模具同時(shí)澆注多個(gè)制品）；振動(dòng)臺(tái)；澆注設(shè)備；脫模設(shè)備等。

  
圖4. 方涵、電力隧道和共同溝系列制品模具

  混凝土制品生產(chǎn)企業(yè)武井工業(yè)所株式會(huì)社和不二工業(yè)株式會(huì)社所使用的生產(chǎn)線和模具全部或部分采用的是由豐田工機(jī)株式會(huì)社所生產(chǎn)。

  四、參觀考察混凝土制品公司

  1. 武井工業(yè)所株式會(huì)社及其混凝土制品

  成立于1939年，生產(chǎn)混凝土制品。共有四個(gè)工廠，參觀的巖瀨工廠位于東京市東北方的茨城縣，占地面積72300m2，工廠共有45人，包括8名管理人員，18個(gè)一線工人，鋼筋加工部門19個(gè)人，銷售等服務(wù)部門10人，工作時(shí)間為早8點(diǎn)至晚5點(diǎn)。混凝土生產(chǎn)量為26000t/年。最暢銷產(chǎn)品為L(zhǎng)形擋土墻，高度最高均為5m；其次為大型排水溝，最大長(zhǎng)度為2m，高度為2m。長(zhǎng)方形排水側(cè)溝（圖5）自2001年生產(chǎn)至今全日本共鋪設(shè)了826km，共418125根。長(zhǎng)方形排水側(cè)溝的斷面為正方形，尺寸250mm~600mm不等，最大長(zhǎng)度為2m。所有產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)均為JIS日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。圖6為部分混凝土制品的圖片?；炷林破范逊啪挥行蛉鐖D7所示。

  
圖5. 長(zhǎng)方形排水側(cè)溝

  圖6. 擋土墻、圍墻、排水溝等混凝土制品

  
圖7. 整齊堆疊的混凝土制品堆場(chǎng)

  2. 不二工業(yè)株式會(huì)社及其混凝土制品

  不二工業(yè)株式會(huì)社成立于1970年，為日本基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)生產(chǎn)混凝土制品。不二工業(yè)株式會(huì)社共有2個(gè)工廠，本社工廠和多久工廠。兩工廠位于武雄市佐賀縣?？疾靾F(tuán)對(duì)兩個(gè)工廠都進(jìn)行了參觀考察。主要產(chǎn)品有給排水管道系列，航道混凝土制品系列，河堤用混凝土制品，擋土墻，公路鋪設(shè)混凝土制品，裝飾混凝土制品等，產(chǎn)品總數(shù)有100多種，小到家用晾衣桿配種砌塊（圖8），大到混凝土箱涵（圖9）以及消防儲(chǔ)水罐（圖10）。部分小體積混凝土制品見(jiàn)圖11，混凝土制品吊具細(xì)節(jié)圖見(jiàn)圖12。

  
圖8. 混凝土配重砌塊

  圖9. 混凝土箱涵

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  圖10. 消防儲(chǔ)水混凝土制品

  圖11. 小體積預(yù)制混凝土制品

  圖12. 能夠進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)的吊具

  五、考察體會(huì)

  為期8天的日本預(yù)制混凝土制品生產(chǎn)及應(yīng)用令大家受益匪淺。深刻體會(huì)到了日本精益生產(chǎn)精髓和以人為本的企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，立足本業(yè)發(fā)展，兢兢業(yè)業(yè)。我們對(duì)日本的混凝土制品的生產(chǎn)和應(yīng)用有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。

  （1）日本的混凝土制品的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了精心、細(xì)致、以人為本的原則，結(jié)構(gòu)上以性能要求為準(zhǔn)則。

  （2）自動(dòng)化程度高，機(jī)械化生產(chǎn)降低工人勞動(dòng)量，降低人工成本，作業(yè)環(huán)境安全。

  （3）注重細(xì)節(jié)，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、維護(hù)等環(huán)節(jié)每一步都進(jìn)行精心策劃和設(shè)計(jì)，小到一個(gè)吊具的設(shè)計(jì)和安裝都充斥著日本制造的精細(xì)與質(zhì)量。

  （4）設(shè)備質(zhì)量和品質(zhì)高，模具是混凝土制品質(zhì)量的保證，制品的形狀尺寸精度以及外觀都來(lái)自于模具的精度。不二工業(yè)株式會(huì)社的一套模具使用了30多年，仍然保持較高的水密性，澆筑過(guò)程中不漏漿。為企業(yè)節(jié)約成本，降低設(shè)備維護(hù)和投資成本。

  由于時(shí)間的限制，對(duì)日本預(yù)制混凝土制品還缺乏深度了解。通過(guò)考察，我們也更加深刻地認(rèn)識(shí)預(yù)制混凝土制品在中國(guó)研發(fā)的重要性和發(fā)展前途。在生產(chǎn)工藝改進(jìn)、應(yīng)用技術(shù)研究、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)編制、人員培訓(xùn)和試點(diǎn)工程推廣應(yīng)用等多方面還需進(jìn)一步加大、加快發(fā)展步伐，特別應(yīng)重視相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制修訂工作，加大與相關(guān)企業(yè)的合作力度。