陈福广:推进墙材革新事业继续前行

发布日期:2019-04-22 作者:圣洁 点击:

我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,推动高质量发展是我国当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实现宏观调控的根本要求。各行各业实施供给侧结构性改革,必须以此为指导思想,墙体材料行业要坚定不移贯彻这一要求,才能真正实现可持续发展。


应开发高强度、低密度的加气混凝土


目前,江苏省已将加气混凝土砌块15万立方米和10万立方米的生产线分别作为限制和淘汰的产品,而将加气混凝土板材作为鼓励发展产品,这是很正确的。近期,上海市也将18万立方米加气混凝土生产企业作为限制目录,列入产业结构调整负面清单,将不再享受减、免税收等优惠政策。因此,我就加气混凝土板材的技术创新谈几点建议:


第一,发展加气混凝土板材重在提高加气混凝土本身质量和使用功能。加气混凝土板材主要用于外墙保温。从使用功能要求来看,必须是低密度、高强度,同时又具有高保温性能、干燥收缩值低的加气混凝土产品,这一要求实质是加气混凝土质量的深层次问题。我曾经考察过日本相关加气混凝土企业,这些企业的加气混凝土外墙板材,几乎全部采用05级加气混凝土,其标准强度都在4MPa以上(实际出厂强度都在4.35MPa左右,有的达到4.5MPa),对生产板材的加气混凝土性能要求要高于加气混凝土砌块,这一要求不仅仅是为满足板材建筑功能,同时由于加气混凝土配钢筋,这一要求也是为增强加气混凝土与钢筋握裹力和防止钢筋长期锈蚀。国外06级或07级加气混凝土曾用于楼板或屋面板,但也不是很普遍。


我国用于外墙的加气混凝土砌块,05级砌块强度是2.5MPa或3.5MPa,为了防止开裂要求砌块达到5MPa强度,只好生产06级或07级的加气混凝土,大多数体积密度都在680千克/立方米~730千克/立方米,有的甚至达到08级,这是与加气混凝土的发展方向矛盾的,这样发展加气混凝土存在三个问题:一是生产企业由于多用原材料(特别是优质石英砂、石灰售价高),生产成本大大增加,长此以往,维持艰难。二是生产06或07级产品,其保温性能明显降低,在不增加墙体厚度情况下,实际很难达到当地建筑节能设计标准。三是必须增加墙体厚度才能使节能达标,导致建筑成本增加。因此,只有生产05级或以下密度、强度在4MPa以上的加气混凝土,才能真正发挥其优良保温性能,达到当地节能标准,并可节省原材料,降低生产和建筑成本。我国加气混凝土板材目前大多数采用05级、3.5MPa的混凝土,在寒冷、严寒地区可能抗冻性达不到要求,在夏热冬冷地区或夏热冬暖地区也容易产生开裂、空鼓、剥落等弊病,从长期使用稳定性看,可能还需要进一步提高其强度,降低其干燥收缩值。因此,我建议加气混凝土企业技术创新重点是开发高强度、低密度的加气混凝土;对于生产加气混凝土外墙保温板,其体积密度05级的强度必须在4MPa以上,其收缩值也需降低,同时还要加强钢筋防锈处理。加气混凝土的高质量发展,就不仅仅是要求采用4.8米切割机问题。当然根据我国加气混凝土厂现有状况,要想开发低密度、高强度的加气混凝土,必须从原材料品质提高到工艺装备技术的更新都进行全面系统改造。


第二,严把原材料品质关,加强原材料处理。加气混凝土是以二氧化硅和氧化钙为主要原材料,掺入加气剂,在高温高压下进行水热合成的一种轻质多孔材料,因此含有二氧化硅和氧化钙为主要成分的原材料品质状况,对产品质量和性能影响甚大。国外原材料的二氧化硅含量约在95%~96%,生石灰中有效氧化钙含量高达93%~95%。而我国粉煤灰加气混凝土中粉煤灰成分不加控制,二氧化硅含量一般在40%~48%,砂加气混凝土中的砂子二氧化硅含量多数在80%~90%之间,不经清洗,含泥量高;生石灰中有效氧化钙含量仅为55%~60%,最高也不超过65%。对比国外,我国加气混凝土原材料品质明显不高,质量不稳定,这是造成加气混凝土质量性能先天不足的重要原因。根据我们曾经对加气混凝土原料成分进行的系统试验研究结果,建议现有加气混凝土厂要下决心提高原材料品质,尽量采用氧化钙和二氧化硅有效成分高的磨细生石灰和石英砂,由于加气混凝土板材比砌块质量性能要求更高,最好采用氧化钙含量在80%~90%的精细石灰,砂子要经过清洗、磨细,并掺入部分二氧化硅含量高的磨细石英砂。


第三,注重加强装备技术改造,提高蒸压釜的养护温度和压力。我国加气混凝土蒸压温度和压力大多数为1.2MPa~1.3MPa,对应的温度范围为190℃~195℃,这种温度压力下生成的水化产物,其结晶形态和数量尚不够完好。多年来加气混凝土行业存在一个不够准确的认识,认为只要生成CSH水化产物,不问托勃莫莱石的品种和数量、形态,就认为是性能优良的加气混凝土,由此选择压力偏低的蒸压釜,实际上在不同的温度和压力下,生成托勃莫莱石水化产物有多种,其形态有胶体、针状晶体、片状晶体,还有板状晶体,这些水化产物在混合体中的种类和数量各不相同,其对加气混凝土性能影响差异很大。在国外无论德国或日本加气混凝土的蒸压温度和压力绝对不低于1.5MPa和203℃。根据物化性能的试验研究证明,只有在这样高的压力(温度)下,材料中二氧化硅和氧化钙才能充分进行水化反应,生成结晶度好、形态为板状的C4S5H5晶体(硬硅钙石),而且数量较充足,从而构成低收缩值、高强度的产品。因此我国现有加气混凝土企业要生产外墙保温板,必须同时对压力较低的蒸压釜装备进行升级更新,这是加气混凝土企业实现真正意义上升级改造的一项重要措施。


需要注意两点:一是对于加气混凝土类轻质材料,评定其强度指标时一定要对应其相关联的密度,而不是不问密度只说明强度。二是由于粉煤灰和石英砂中二氧化硅含量相差很大,加上我国生石灰成分复杂,氧化钙有效成分偏低,根据试验研究,粉煤灰加气混凝土和砂加气混凝土所生成的水化产物并不完全相同,在相同密度情况下,其产品吸水率和干燥收缩值都有明显差异,因此在开发粉煤灰加气混凝土板时,更要注意从原料成分和工艺技术上严格把关。


积极开发装配式建筑板材


以往,我们多次强调,墙材革新不是简单的实心黏土砖的替代,它最终目标是提高建筑功能,包括发展节能建筑,促进建筑业技术进步,实现建筑工业现代化。装配式建筑是建筑工业化的重要内容,它包括建筑构件生产工业化和施工安装的装配化,因此发展装配式建筑,其优点主要体现在两方面:一是建筑构件包括建筑板材的生产,在工厂要采用先进的工业化生产技术,使产品质量性能和使用功能得到保证,企业达到提质增效、节约原材料的目的。二是采用先进的机械化施工工艺,在现场进行组装,以大幅度提高施工效率,降低工程造价。这两者缺一不可,无论从欧美或日本的住宅产业化或建筑工业化发展历程看,皆是如此。


从目前国内装配式建筑发展看,主要装配式建筑构件是板材,它的安装施工采用机械化组装发展比较快,施工机械化程度大大提高,从而提高施工效率,对装配式建筑发展起到了很好的推动作用。但是在板材生产工艺方面,国内大多数还是在工厂内采用传统的人工浇注混凝土方式制作,有的加上工艺过程中的自动化联动技术以减少人工搬运,其产品大多是实心钢筋混凝土板材,有的在内外两层实心钢筋混凝土板之间夹芯保温材料或泡沫混凝土。这几种板材产品从当前的应用情况看,反映两方面的问题,一是板材太笨重,吊运安装不方便,一些建筑工地,由于没有大型起吊设备,难以施工;二是价格较贵,建筑成本大大增加,有的甚至比砖混砌筑或现浇施工至少提高30%以上,当前这两方面的问题制约了装配式建筑快速发展。鉴于此情况,积极开发装配式建筑板材的先进生产工艺技术和新的产品结构型式,以减轻板材重量,提高生产效率,节约生产成本,可能是我国当前发展装配式建筑的重要环节。


开发装配式建筑板材的先进生产工艺和新型结构型式,墙材企业具有义不容辞的责任。1996年,原建设部与国家建材局共同发布的《关于建设建材部门共同合作推进住宅现代化工作的通知》强调,以墙材革新为突破口,推动住宅产业现代化,可以认为研制和开发建筑板材的生产技术是墙材行业的长项。多年来,已有不少墙材企业在开发建筑墙板方面打下了良好的技术基础,例如像陶粒混凝土空心条板、加气混凝土条板、GRC轻质空心条板、工业灰渣混凝土轻质隔墙板以及石膏板、蒸压纤维水泥板等。因此,墙材企业在板材技术创新方面,除了进一步提高现有墙板质量和工艺技术水平外,可以借鉴欧美和日本当今普遍流行的预应力张拉工艺技术,研制和开发预应力混凝土空心板材,包括保温复合空心板。通过对国外较广泛的调查,这种工艺技术不但大大减轻板材重量,而且还提高板材产品的质量和性能,提高板材混凝土强度和抗裂性,它与普通钢筋混凝土相比,至少可节约混凝土20%~25%,节约钢材25%~40%,孔洞率最高可达45.8%,减轻重量30%~40%,既可制作内外墙板,又可作楼板、屋面板,还可生产大跨度楼板用于公共建筑(学校、会厅、馆所)和工业建筑等。由于它的连接方式采用鬍子筋绑扎或焊接,浇注微膨胀快硬水泥砂浆,大大增强房屋结构整体性和稳定性。


这里需要着重说明,可能有人会说,我国在20世纪70年代就生产应用了预应力混凝土空心板材,普遍不成功,从而误认为我国发展预应力混凝土空心板不适合装配式建筑,这是一种误解。在国外,无论欧美有关国家或者日本,钢结构或钢筋混凝土结构的装配式建筑,无不用预应力混凝土板材作楼板或墙板,甚至用作无梁、无柱的板式建筑结构。至于20世纪70年代预应力混凝土空心板应用不成功,那是因为当时的生产工艺技术不完善,预应力钢筋是在可移动模板上张拉,在振动台上振动成型混凝土,因振动造成模板两端预应力钢筋固定销子松弛,预应力失效,板材质量达不到使用功能要求,加上施工技术采用无联接搭接,安装技术也落后,因此,这并不能说明预应力砼空心板材不适合装配式建筑,国外装配式建筑大量采用先进的预应力混凝土空心板材就充分证明这点。


开发预应力钢筋混凝土空心建筑板材,是建筑构件生产的先进技术,目前我国开发这种技术可以有两条途径,一是有条件企业可以自主研发,在国内已有的预应力张拉技术基础上,进行预应力张拉空心板的试验研制;二是可以引进国外关键装备技术、相关辅助设备在国内进行配套,在引进基础上高起点国产化。这两种途径都可以,关键是企业要结合当地建筑市场实际需求和装配式建筑发展情况,进行认真分析研究,确定发展目标和技术路线,积极开展试验研究,就可开发出适合我国国情的新型的装配式建筑板材及其先进的生产技术。


随着我国经济建设形势的变化,墙材革新虽然目前遇到了各种挑战和困难,但它是我国实施可持续发展战略的重大举措,是国家推进循环经济的重要组成部分,新墙材发展还有许多问题亟待解决,要开展技术创新的内容很多,因此墙体材料高质量发展是墙材企业在新时代的使命担当,也是企业本身可持续发展的必由之路,无论企业、行业管理者都要勇于履行责任、敢于担当,要增强信心,不被暂时的困难吓倒,不被各种杂音干扰,以正确的价值观和强烈的责任感、紧迫感,积极投身于高质量发展的行动中,要不忘初衷,坚持不懈,以坚韧不拔的毅力,推进墙材革新事业继续前行。


作者系原国家建材局规划发展司司长、原国家墙改办主任

来源:预制建筑网

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