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预拌(干混)砂浆行业简介
预拌(干混)砂浆行业简介

预拌砂浆作为继预拌混凝土之后的又一新型绿色建筑材料,由于其具有节约资源、保护环境、确保建筑工程质量、实现资源再利用等方面的优良性能,已逐步被人们所认知和重视。它的发展不仅充分体现了国家实现节能减排的战略方针,也是促进发展循环经济的重要措施之一。

一、我国预拌砂浆发展的现状

我国预拌砂浆技术研究始于20世纪80年代,直到90年代末期,才开始出现具有一定规模的预拌砂浆生产企业。进入21世纪以来,在市场推动和政策干预的双重作用下,我国预拌砂浆行业已逐步从市场导入期向快速成长期过渡。随着国家相关政策的推动,国外先进理念和先进技术的引进,以及各级政府、生产企业、用户的积极努力,我国预拌砂浆行业稳步发展。预拌砂浆科研开发、装备制造、原料供应、产品生产、物流及产品应用的完整产业链已初步形成。2008年统计数据显示,全国两万吨规模以上的预拌砂浆生产企业196家,设计能力2177.1万吨,实际产量为640.06万吨。具体体现在以下几方面:

1.在政策和管理层面上。2007年6月6日,商务部、公安部、建设部、交通部、质检总局、环保总局等6部门联合颁布了《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》(商改发〔2007〕205号)。要求北京市等127个城市将从 2007年9月1日起,分3年时间、先后分3批分别实施禁止在施工现场搅拌砂浆。为做好“禁现”;工作,各地采取了一系列有效措施将“禁现”工作落实到位。相继建立了相应的部门协调机制;出台了切实可行的政策法规;根据试点先行、稳妥起步的原则,组织开展预拌砂浆工程项目应用试点工作;将使用预拌砂浆纳入工程建设项目相关要求中;编制操作规程和技术标准;大力开展科研攻关,为预拌砂浆产业发展提供技术支撑;编写培训教材,组织人员培训等。特别是在2008年8月29日正式颁布的中华人民共和国《循环经济促进法》中明确规定了“鼓励使用散装水泥,推广使用预拌混凝土和预拌砂浆”。这就为预拌砂浆的发展提供了有力的法律依据和行政执法保证,对进一步提高预拌砂浆的推广力度起到极为重要的积极作用。

2.在技术层面上。预拌砂浆发展初期,先是世界知名企业在中国建预拌砂浆生产企业,如德国maxit集团、汉高公司、法国圣哥班等,这些公司不仅给中国带来了先进的技术和设备,同时也带来了国际先进的管理经验,对推动我国预拌砂浆的发展提供了很大的帮助。

随后,我国的企业家也向预拌砂浆领域渗透,起初主要是引进国外技术和设备生产、使用预拌砂浆,投资大,生产成本较高。近几年在国家及各级政府的扶持和政策引导下,一些企业协同科研院所和大专院校的科技力量,纷纷投资自主研发预拌砂浆生产、流通、使用的相关设施设备,并与相关行业协会共同努力,在标准化、产品认定、市场准入等方面取得了突破性进展。技术水平正逐步达到国外先进水平,初步形成了我国预拌砂浆相关设施设备的国产化,大大降低了预拌砂浆的生产、物流、施工成本,基本满足了国内预拌砂浆市场的需求。

3.在市场层面上。目前我国经济发展较快的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海地区仍然是预拌砂浆发展最快的三个地区,80%以上的预拌砂浆企业都集中在此。上海市是我国开展建筑砂浆科研工作最早的城市之一,也是目前发展预拌砂浆生产量最大的地区;北京市近几年预拌砂浆市场异常活跃。特别是北京奥运工程对预拌砂浆的使用,如国家体育场(鸟巢)和国家游泳中心(水立方)建设都被北京市建委作为预拌砂浆应用示范项目率先使用预拌砂浆;广州市预拌砂浆市场稳步发展;天津市以建筑施工示范工程为市场拉动点,预拌砂浆市场发展速度也较为速猛;近两年,郑州、成都、苏州、南昌等地预拌砂浆市场得到了较快发展,上海、北京、广州、常州等城市的预拌砂浆市场相对趋于成熟。

二、预拌砂浆的主要构成

预拌砂浆是指由组成原料在工厂经准确配料和均匀混合而制成的砂浆半成品,到施工现场只需加水搅拌即可使用。由于预拌干混砂浆的种类多,应用十分广泛。其最大特点之一是以其薄层发挥粘结,装饰,防护和衬垫等作用。如以粘结功能为主的砂浆主要有砌筑砂浆,墙地砖粘贴砂浆,勾缝砂浆,锚固砂浆等;以装饰修效果为主的砂浆主要有各种抹面砂浆,内外墙腻子,彩色装饰砂浆等;起防护作用的有防水砂浆,各种耐蚀砂浆,地面自流平砂浆,耐磨砂浆,绝热保温砂浆,吸声砂浆,修复砂浆,防霉砂浆,屏蔽砂浆等。因而其成分也比较复杂,概括起来是由胶结料,填料,矿物掺合料,颜料,外加剂等材料组成。

1. 胶结料。干粉砂浆常用的胶结料有:硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,高铝水泥,硅酸钙水泥,天然石膏,脱硫石膏,石灰,硅灰以及由这些材料的混合体。硅酸盐水泥或硅酸盐白水泥都是主要的胶结料。地坪砂浆中通常还需要用一些特殊的水泥。胶结料的用量占干混料产品质量的20%~40%.

2. 填料。预拌砂浆的主要填料有:黄砂、石英砂、石灰石、白云石、膨胀珍珠岩等。这些填料经过破碎、烘干,再筛分成粗、中、细若干种类,生产过程中按照要求的比例进行复配。粒度很小的产品,需用细石粉和经分选过的石灰石作骨料。普通的预拌砂浆既可用粉碎过的石灰石,也可用经干燥、筛选过的砂子作骨料。如果砂子质量足可用于高级的结构混凝土,则其一定符合生产干混料的要求。生产质量可靠的预拌砂浆,关键在于原料粒度的掌握以及投料配比的准确,而这是在干混砂浆自动生产线中实现的。

3. 矿物掺合料。干粉砂浆的矿物掺合料主要是:工业副产品、工业废料及部分天然矿石等,如:矿渣、粉煤灰、火山灰、细硅石粉等,这些掺合料的化学成分主要是含氧化钙的硅铝盐酸,有很高的活性和水硬性。

4. 外加剂。外加剂是干粉砂浆的关键环节,外加剂的种类和数量以及外加剂之间的适应性关系到干粉砂浆的质量和性能。为了增加干粉砂浆的和易性和粘结力,提高砂浆的抗裂性,降低渗透性,使砂浆不易泌水分离,从而提高干粉砂浆的施工性能,降低生产成本。如聚合物胶粉、木质纤维、羟甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素、改性聚丙烯纤维、PVA纤维以及各种减水剂等。目前随着干混砂浆市场的发展,已经按照的砂浆的应用特点,利用多种外加剂复合成砂浆专用稠化粉,为砂浆的性能稳定和简化生产提供了基础。

三、预拌砂浆生产线工艺布置(参见荥阳市豫永兴工程实例)

预拌砂浆生产线依据要生产的产品和场地的位置地形采用不同的工艺设计方案。常用的有塔式工艺布置、阶段式工艺布置以及介于二者之间的混合式工艺布置。

1. 塔式工艺布置(参见http://www.yuyongxing.cn)

塔式工艺布置通常是自上而下配置相应的设备,依次是砂筛分机、储存仓、喂料机、计量斗、混合机、包装机和堆放输送机等。将所有预处理好的原料提升到原料仓顶部,原材料依靠自身的重力从料仓中流出,经电脑配料,螺旋输送计量,混合机拌和再到包装机包装入成品仓储存,或散装入散装车等工序后成为最终产品,全部生产由中央电脑控制系统操作,配料精度高、使用灵活,采用密闭的生产系统设备使得现场清洁,无粉尘污染。工艺布置见图1。

2. 两阶式布置(参见http://www.yuyongxing.cn)

两阶式布置是将主原料储仓与混合机平行布置,原料通过二次提升进入混合机,混合机的上部只保留用量相对较小的原料和添加剂储仓,由此降低储料仓的高度,大幅度减少工程投资。通过增加收尘装置减少粉尘污染。工艺布置见图2。

3. 混合式工艺布置

混合式工艺布置是将一部分原料储仓建在地面,如用量大的砂储仓,以降低钢结构造价,该部分原料可以在地面计量后通过二次提升进入混合机;另一部分原料如水泥等粉状物料,经过气力输送入仓,且储存量相对较小,采用高架的方式在混合机上方计量,计量后直接进入混合机,保证物料的输送过程的流畅,造价相对较低。工艺布置见图3

四、预拌砂浆主要生产设备

1. 干燥设备

干燥设备主要采用回转干燥机。目前多采用三回程结构,由于散热面积小节能效果相对较好。烘干机安装在地面,可选用煤、油、天然气等多种加热原料。根据所用燃料和环保要求,配有旋风、布袋收尘器,必要时还需配置脱硫设备。

2. 砂子筛分

分级筛一般设置在原料储存仓顶部,经过筛分级后的不同粒径的砂子直接送入相应的储存仓。选用质量可靠、投资低、体积小、运行可靠的筛分机,是保证筛分质量和产量的关键,直线筛或概率筛为首选。在砂子进入烘干机前,为防止大的块状物料进入烘干机,可以选用圆筒筛进行预筛。

3.物料输送

粒状物料(如河砂、机制砂、钢渣等)一般采用皮带机和斗式提升机输送。皮带机需进行封闭,转接口处需进行负压除尘处理。粉状物料(如水泥,粉煤灰等)一般采用气力输送设备送入原料仓。化学外加剂等袋装物料,采用提升机(或电梯)提升到相应高度,用人工倒料的方式进入小原料仓。所有物料都由改进的螺旋输送机输送到计量斗。筒仓的材料使用状况由筒料位计来监视,同时控制上料。筒仓锥部装有流化装置,在原料板结时通入压缩空气帮助卸料。

4. 配料计量系统

所有的物料都由电脑控制的配料系统进行计量配料。控制系统采用工控机和专用电子称配料控制仪表,计算机控制系统实现上料、下料、计量、卸料、输送、搅拌、出料包装全过程的自动控制及完全手动支持;具有统计、打印生产日报表月报表功能和原始数据的查询功,能根据用户要求设计送货单,可随时调整和修改动态模拟整个生产过程,具有计算机自我诊断,报警功能和落差自动修正和补偿功能。

5. 混合系统

混合机是干粉砂浆材料生产中最关键的一环,配置高效混合机是产品质量和产量的保证。为干粉砂浆生产专门设计的高效混合机,混合时间缩短,对粒度、密度差异大的物料混合适应性更强,它由传动机构、卧式筒体、搅拌叶片、卸料机构等部分组成。预拌砂浆生产用的混合机主要由无重力和犁刀两种形式,前者低转速大体积,使用维护成本低;后者小容量高转速,混合速度快,维护成本高。

6. 成品输送

混合后的成品砂浆,可以采用袋装或散装的形式送往工地。由于预拌砂浆的量很大,应以散装为主。混合砂浆进入接料斗后可以直接进入砂浆运输车,也可以先进入散装储存仓在进入砂浆运输车。砂浆运到工地后,通过气力送入预先安放在工地的砂浆背罐内。使用时,只需启动背罐下方的混合机,调整加水量,即可形成满足现场施工应用的湿砂浆。砂浆包装有敞口和阀口两种形式。敞口包装灌装后需要封口操作,阀口包装自动化程度相对较高。

五、预拌砂浆产业发展条件分析

  1.宏观环境分析

  我国国民经济和社会发展的方向是:建设资源节约型、环境友好型社会,促进经济、社会、环境保护协调发展。“十一五”时期是我国全面建设小康社会承前启后的关键时期,也是把经济社会发展转入科学发展轨道的关键时期。

  未来15年,中国经济的发展仍将处于一个高速发展的阶段。“十一五”主要目标除经济发展目标以外,还包括一些环境、资源指标:资源利用效率显著提高,单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20%左右,工业固体废物综合利用率提高到60%;生态环境恶化趋势基本遏制,主要污染物排放总量减少10%,森林覆盖率达到20%,控制温室气体排放取得成效。这表明,中国会越来越重视发展节能降耗产业,并为之提供扶持政策。发展新型、绿色、环保建材,是国民经济发展的要求,顺应历史发展潮流,将迎来一片广阔的天地。

  2.建筑业发展分析

  预拌砂浆因为直接应用于各种建筑工程,作为一种新型建筑材料,其发展与建筑业关系密切,未来建筑业的发展目标和特点,将直接影响到预拌砂浆的发展。

  未来建筑业发展的特点如下:

  1)建筑总量持续增长

  随着我国城市化进程的加快及建筑房地产业的蓬勃发展,我国既有建筑量达到了400多亿平方米。未来15年,建筑业仍将保持较高的增长速度。

  随着中国步入全面建设小康社会的历史进程,可预料,今后15年,我国的基本建设、技术改造、房地产等固定资产投资规模将保持在一个较高的水平。“十一五”期间,我国城镇人均住宅将达到28平方米,农村人均住宅达到33平方米,需要新增加住宅80亿平方米左右。到2020 年,城市人均住宅将达到35平方米,农村将达到40平方米,共需新建住宅200多亿平方米,为建筑业的发展提供了巨大的市场空间,同时也为干混砂浆行业的发展提供了巨大市场基础。

  2)推广建筑节能势在必行

  在能源越来越紧张的今天,建筑能耗占全国总能耗的比例已由27.6%上升到33%以上,推广节能建筑已成为未来几年建筑业发展的重点。建筑节能是缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染、促进经济持续发展的一项最直接、最廉价的措施。具体来说,就是要使用更加有效的建筑材料以达到减少热量散失、节约能源的目的。

  我国“十一五”期间建筑节能的目标是:到2010年,节约1.01亿吨标准煤,减排4亿多吨二氧化碳气体。通过全面推进建筑节能工作,到2010年,城镇建筑达到节能50%的设计标准,其中各特大城市和部分大城市率先实施节能65%的标准;开展城市既有居住和公共建筑的节能改造;大城市完成改造面积 25%,中等城市完成15%,小城市完成10%。

  预拌砂浆中的墙体保温系统专用砂浆,具有高黏结强度、高柔软性、低吸水率等特点,广泛应用于建筑保温,我国建筑节能目标的实施,将会有力带动保温用砂浆市场的快速发展。

  3)建筑质量明显提高

  随着人们生活水平的提高,对建筑质量的要求也越来越高。而应用预拌砂浆,可以大大提高工程质量。由于受到施工人员的技术熟练程度及水泥、砂子等各种原材料质量的影响,施工现场配置的砂浆,无论是砌筑砂浆、抹面砂浆,还是地面找平砂浆,常常出现建筑物抹灰砂浆开裂现象(即便是最传统的黏土砖墙使用水泥砂浆抹灰也会出现大面积开裂),从而造成工程质量不稳定、强度达不到要求、甚至质量低劣的情况时有发生,已成为建筑质量通病。另一方面,国家为减少黏土砖使用,大力推广新型墙体材料,由于这种材料特点使得采用普通水泥砂浆已经不能满足砌筑抹灰需要。而预拌砂浆采用工业化生产,对原材料和配合比进行严格控制,优选原料、计量准确、搅拌均匀,可以确保砂浆质量稳定、可靠。建筑质量要求的提高,将引导传统砂浆向预拌砂浆方向转化。预拌砂浆会受到国家政策的支持,逐渐成为市场的宠儿。

  4)建筑结构特点依然保持对砂浆的旺盛需求

   受施工技术、建筑工业化水平、材料质量、建筑习惯等多方面因素影响,我国建筑形式以多层和高层为多,建筑结构以现浇混凝土、框架结构和砖混结构为主。我国建筑结构的特点,决定了我国墙体砌筑量大、墙面平整度差、抹灰量大。

  这种建筑结构的特点,在短时间内不会轻易改变。因此,在今后相当长一段时间内,依然需要大量的普通抹灰砂浆和普通砌筑砂浆,从而为干混砂浆的应用提供了广阔的市场空间和发展潜力。

  3.政策环境分析

  我国预拌混凝土消费量正是通过强制推行大幅上升的,从而得到了社会的认可。预拌砂浆的发展历程、推广经历、产品属性、政策环境、工程条件与预拌混凝土非常相近,市场应用强制性措施的出台只是一个时机问题。随着国家可持续发展战略的实施,对节约资源、保护环境、确保工程质量的日益重视,国家相关部门会总结商品混凝土的发展经验,扬长避短,走一条快速、高效的预拌砂浆推广之路。

   4.技术因素分析

  未来20年是中国预拌砂浆发展的最好时期,国家会制定政策推广以工业固体废弃物等为主要原材料的干混砂浆。目前,推广预拌砂浆的技术条件已基本成熟。

  1)科研为先,为预拌砂浆的发展提供了技术支持

  干混砂浆应用技术研究取得成果,应用技术日臻成熟。

  1994年,上海市就开始了预拌砂浆的科研工作,并成功研制出了以砂浆稠化粉技术为核心的预拌砂浆。该技术非常适合国内应用实情,同国外技术(硝化石灰粉纤维素醚)相比,可降低约50%的材料成本。目前,上海市普遍推广的正是该项技术。

  2002年,北京市散装水泥办公室选择北京天通苑住宅小区2000平方米的消防综合楼做工程试点,在国内首次使用散装预拌砂浆进行工程施工,通过试点摸索出了预拌砂浆在运输、储存、使用以及施工机具制造等方面的经验,并在此基础上开展了对施工机具的研制。

 2)先进城市的技术规程,成为预拌砂浆全国推广的技术依托

  上海、北京、广州等城市都编制了具有地方特色的预拌砂浆应用技术规程,为推广普通预拌砂浆提供了技术依托。

  3)生产设备制造水平在提高,有效降低了进入门槛

  与几年前相比,我国预拌砂浆生产设备水平已有明显提高,具备设备国产化的能力,为欲进入预拌砂浆领域的企业降低了资金和设备门槛,从而为预拌砂浆在国内的大力推广应用提供了保障。

  4)国外大企业进入中国,带来了先进的技术和经验

  近年来,国外干混砂浆生产巨头加大了在中国资金和技术的投资力度,几乎所有国外预拌砂浆生产巨头都在中国设有分公司或办事处,如德国海德堡水泥集团麦克斯特公司、德国汉高西安汉港化工有限公司年、德国摩泰克公司等都在国内建立了预拌砂浆生产设备、物流、施工机械生产厂,德国瓦克公司还建立了用于预拌砂浆的聚合物胶粉生产厂。此外,法国圣哥班也在中国建有预拌砂浆工厂。

  国外预拌砂浆生产巨头进入中国市场,不仅为中国建筑市场引入了高品质的建筑材料,也为中国预拌砂浆行业起到了示范作用。他们带来的世界先进理念、技术和管理经验,为中国的预拌砂浆企业提供了宝贵的借鉴,缩短了中国与发达国家的差距,同时对中国预拌砂浆的推广起到了良好的促进作用。

  5)主要原材料的影响

 砂是生产预拌砂浆的主要原料,预拌砂浆生产对原料砂的使用量较大。我国建筑用砂年需十几亿吨,随着大量的开采,我国天然砂石资源已相当匮乏,砂的价格越来越高,供需矛盾开始突出。

  预拌砂浆可以全部使用人工机制砂石代替天然砂石。人工机制砂石就是将一些矿山开采下来的下脚料或水泥厂尾矿废弃的石灰石,或建筑垃圾、煤矸石、钢渣等工业固体废弃物进行破碎筛分,达到预拌砂浆生产所需的粒度要求。这样既可以利废,又可以减少环境破坏,完全符合我国发展循环经济的理念。我国每年要产生大量的石灰石废料及工业废弃物,未来15年工业固体废弃物的产生量也很大,完全可以保证预拌砂浆原料供应充足。位于北京首钢的北京特首干混砂浆建材厂就是一条完全以钢渣做骨料预拌砂浆生产企业,其生产的产品已经在国家体育场等工程中使用,收到很好效果。

综合上述分析和中国建材规划研究院的预测,未来10年内预拌砂浆市场需求量将以很快的速度增长,然后趋缓,此后将保持相对稳定的市场空间。预计2010年各类预拌砂浆消费量约 7000万~8000万吨。除特种砂浆外,预拌砂浆主要是用于城市房屋建设和维修及其他各类工程,我国预拌砂浆的市场容量可望达到3亿吨左右。

预拌砂浆的出现填补了建筑材料的一项空白,完成了对建筑工业的一项重大革新。许多房地产开发商和建材生产企业对该项目表示出很大的兴趣。从国内京、沪、粤等地的推广使用状况来看,各级政府都非常重视,再加上近年来建筑工程质量问题屡屡出现,使得干混砂浆的政策面环境很好。同时,干混砂浆在现阶段产量依然很小,比如以一个中小城市一年总建筑量1000万平方米对砂浆的使用量进行简单估算,抹面砂浆和砌筑砂浆总使用量在300万吨以上。假如建一条年产30万吨的干混砂浆生产线,全部产量仅为市场需求量的10% ,因此市场需求不成问题。

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