日本混凝土制品生产应用情况考察报告

　　一、概述

　　受日本丰田工机株式会社、电气化学工业株式会社等公司邀请，中国混凝土与水泥制品协会（CCPA）于2016年6月1日～6月8日，组团赴日考察。考察团由协会副秘书长张庆欢任团长，国际合作部陈辉以及来自各企业的代表等10人组成。期间考察团访问了电气化学工业株式会社（Denka）、混凝土制品生产企业武井工业所株式会社和不二工业株式会社等公司，参观了日本混凝土制品企业生产线并与日本有关专家就日本混凝土及混凝土制品先进技术工艺及精细管理经验等进行了深入交流。

　　二、电气化学工业株式会社（Denka）介绍及交流内容

　　电气化学工业株式会社成立于1915年，主要业务板块包括高分子化学产品部门--高性能橡胶、机能性树脂；城市建设产品部门--基础设施建设产品；有机高分子化学技术部门--电子相关产品；以及环保产品。Denka自1968年凭借"DENKA CSA"进入混合材料领域以来，至2004年7月，在此领域中申请专利总数达到了1554件。经过30年的努力，现在作为业界的一流企业，以立志于开发出"可以掩盖所有现有混凝土缺点的材料"为目标，源源不断的向市场提供膨胀剂、速凝剂、快硬材料、注入材料、无收缩材料、高强度材料等多种混合材料。在日本国内，用于减少混凝土裂纹和提高混凝土二次产品强度的膨胀剂"CSA"；用于机械基础、桥梁柱脚、建筑抗震加固、结构物接风灌浆的灌浆材料"TASCON"；喷射混凝土用速凝剂"NATMIC"；高强度混凝土、离心力成型高强度混凝土用高强度材料。这四大产品在日本混凝土行业中占有最高份额。

　　膨胀剂作为有效控制裂缝的手段之一在日本被广泛应用，其用量达到70000吨每年。近年来膨胀剂在商品混凝土中的应用增长率更为显著，为了促进膨胀剂的应用，开发了膨胀剂施工现场应用方法、现场膨胀剂简易测量方法等配套技术。

　　在交流过程中，Denka的技术团队首先介绍了"Denka CSA"系列膨胀材料。"Denka CSA"研发于1964年，主要应用于饰面砂浆，混凝土结构物的抗干燥收缩、降低裂缝的发生率、提高混凝土抗渗性等。其主要成分是硫铝酸钙、石灰、石膏等共同粉磨而成的无机膨胀剂。钢筋混凝土预制构件中使用膨胀剂可在混凝土中导入化学预应力及钢筋残余应力，提高构件的抗裂性能及体积稳定性。膨胀混凝土可以通过钢筋用量的调整、现场施工等手段可实现结构断面薄层化减轻结构自重等目的。

　　  在交流过程中，相关技术人员还针对日本的城市地下综合管廊进行了简单介绍。在日本，电线共同沟被称为"CCBOX"。其中第一个"C"代表共同体（Community），通信（Communication）, 紧凑（Compact）的英文首字母；第二个"C"为电缆（Cable）的英文首字母；Box可以理解为箱涵。CCBOX是埋设在步行道下面的管廊，承载能力较低，主要埋设电话线、电线、网络电缆等。"共同沟"埋在车道的下面电话线、电线、天然气、上下水等承载能力较高。

　　城市道路网路在城市规划、城市形象等方面无形中构成了城市的骨架，构成了城市通风、采光、绿化、美化、游览、社交的空间。在遇到火灾、地震等灾害的时候，城市道路可发挥其防火隔离带以及金金属塞避难场所的作用。城市道路往往是路灯、电话、电线、通信、城市燃气、上下水道、工业用水、城市供暖供热等各种城市生命线的架设、埋设的场所。随着城市的高密度化、高利用化的发展，各种地下埋设物呈明显增长趋势。通常各种管线的埋设、管理往往独立进行，这就给管线的检查、维护、保养带来了许多问题。由于埋设正确位置较难把握必然造成反复开挖路面的局面。在许多情况下，由于施工场地狭小、施工复杂，一般来讲施工的工期较长，给道路交通功能的正常发挥带来了极大的负面影响。为减少这种负面影响，将道路的附属设施集中起来，共同设置于一种地下构筑物空间内进行管理。日本在昭和61年即1986年制定了为期22年的电线共同沟发展规划，其目的在于将城市中地上电杆电缆转移至地下，至2008年共完成总共8500km的电线共同沟的铺设。一方面降低由地震台风引起的次生灾害的风险；另一方面可以改善城市景观环境；同时能够提高城市基础设施收容空间。图1中可以看出在进行电线管廊施工后城市人行道进行了拓宽，城市美化程度有了很大的提高。

　　  
图1. 电线管廊施工前（左）后（右）对比图

　　随着混凝土制品技术的进步，共同沟的施工方式和管线埋设方式也有着技术上的变革（图2）。从平成7年（1995年）至平成10年（1998年）采用单独管路方式对管线进行填埋和铺设，这种方法基坑土方开挖量较多，每根管线单独埋设；1999年至2003年采用部分线路单独埋设方法，土方开挖量为95.8%；从2004年开始，开发了新的埋设方式共用FA方式（图3）即部分管线一起置于同一个箱涵中，这种方法降低挖土方量缩短工期降低成本。

　　  
图2. 施工埋设演变示意图

　　  图3. 共用FA埋设方式示意图

　　在共同沟材料的选择上对钢筋混凝土、预应力混凝土、树脂混凝土三种材料的讨论总结如表1所示。树脂混凝土具有自重小，抗拉强度高，施工方便的特点。但是其耐火性差，存在安全隐患。钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土自重大，需要养护，但是成本相对较低而且具有较高的耐火性。材料不同，性能各异，根据埋置管线的特点选取不同材料的箱涵进行铺设。

　　  表1. 钢筋混凝土、预应力混凝土、树脂混凝土三种材料对比

钢筋混凝土

预应力混凝土

树脂混凝土

构成

钢筋和混凝土

预应力钢筋和混凝土

树脂混凝土无钢筋

抗弯强度

使用膨胀剂（埋置深度较深）

根据预应力的大小不同

混凝土抗拉强度的3~5倍

施工难易度

自重大使用重机

自重大使用重机

自重小施工便利

养护

常温常压蒸汽养护

常温常压蒸汽养护

无需养护

耐火性

500℃时仍具有60%的工作性

500℃时仍具有60%工作性

250℃时开始碳化

价格

较低

较低

较高

　　三、丰田工机株式会社简介

　　丰田工机株式会社成立于1966年，为混凝土制品用模具、配套设备以及自动生产线的专业设计制造公司，为日本国内提供高技术含量的混凝土制品模具、配套设备、全自动生产线等产品及技术支持和服务，并向世界各国提供产品和服务。

　　混凝土制品模具主要有：隧道管片系列制品模具；方涵、电力隧道和共同沟系列制品模具（图4）；大型绿化生态护坡、鱼礁和绿色挡土墙系列制品模具；暗式排水沟系列制品模具；各种圆形方形窨井制品模具；各种U字沟、路缘石等制品模具；可变坡度路边排水沟系列制品模具；新干线、高速铁道用枕木系列模具等14种。该公司制造的生产线和设备主要有：多品种小批量生产的混凝土预制品FMS生产线；自动推车式搬送生产线（用于生产道路侧沟等较长的制品以及一个模具同时浇注多个制品）；振动台；浇注设备；脱模设备等。

　　  
图4. 方涵、电力隧道和共同沟系列制品模具

　　  混凝土制品生产企业武井工业所株式会社和不二工业株式会社所使用的生产线和模具全部或部分采用的是由丰田工机株式会社所生产。

　　四、参观考察混凝土制品公司

　　1. 武井工业所株式会社及其混凝土制品

　　成立于1939年，生产混凝土制品。共有四个工厂，参观的岩濑工厂位于东京市东北方的茨城县，占地面积72300m2，工厂共有45人，包括8名管理人员，18个一线工人，钢筋加工部门19个人，销售等服务部门10人，工作时间为早8点至晚5点。混凝土生产量为26000t/年。最畅销产品为L形挡土墙，高度最高均为5m；其次为大型排水沟，最大长度为2m，高度为2m。长方形排水侧沟（图5）自2001年生产至今全日本共铺设了826km，共418125根。长方形排水侧沟的断面为正方形，尺寸250mm~600mm不等，最大长度为2m。所有产品的标准依据均为JIS日本工业标准。图6为部分混凝土制品的图片。混凝土制品堆放井然有序如图7所示。

　　  
图5. 长方形排水侧沟

　　  图6. 挡土墙、围墙、排水沟等混凝土制品

　　  
图7. 整齐堆叠的混凝土制品堆场

　　2. 不二工业株式会社及其混凝土制品

　　不二工业株式会社成立于1970年，为日本基础设施建设生产混凝土制品。不二工业株式会社共有2个工厂，本社工厂和多久工厂。两工厂位于武雄市佐贺县。考察团对两个工厂都进行了参观考察。主要产品有给排水管道系列，航道混凝土制品系列，河堤用混凝土制品，挡土墙，公路铺设混凝土制品，装饰混凝土制品等，产品总数有100多种，小到家用晾衣杆配种砌块（图8），大到混凝土箱涵（图9）以及消防储水罐（图10）。部分小体积混凝土制品见图11，混凝土制品吊具细节图见图12。

　　  
图8. 混凝土配重砌块

　　  图9. 混凝土箱涵　　

　　  图10. 消防储水混凝土制品

　　  图11. 小体积预制混凝土制品

　　  图12. 能够进行360°旋转的吊具

　　  

    五、考察体会

　　为期8天的日本预制混凝土制品生产及应用令大家受益匪浅。深刻体会到了日本精益生产精髓和以人为本的企业核心竞争力，立足本业发展，兢兢业业。我们对日本的混凝土制品的生产和应用有了进一步的认识和了解。

　　  （1）日本的混凝土制品的设计体现了精心、细致、以人为本的原则，结构上以性能要求为准则。

　　  （2）自动化程度高，机械化生产降低工人劳动量，降低人工成本，作业环境安全。

　　  （3）注重细节，从产品的设计、生产、运输、维护等环节每一步都进行精心策划和设计，小到一个吊具的设计和安装都充斥着日本制造的精细与质量。

　　  （4）设备质量和品质高，模具是混凝土制品质量的保证，制品的形状尺寸精度以及外观都来自于模具的精度。不二工业株式会社的一套模具使用了30多年，仍然保持较高的水密性，浇筑过程中不漏浆。为企业节约成本，降低设备维护和投资成本。

　　由于时间的限制，对日本预制混凝土制品还缺乏深度了解。通过考察，我们也更加深刻地认识预制混凝土制品在中国研发的重要性和发展前途。在生产工艺改进、应用技术研究、规范标准编制、人员培训和试点工程推广应用等多方面还需进一步加大、加快发展步伐，特别应重视相关领域应用技术研发和标准规范制修订工作，加大与相关企业的合作力度。