非燒結(jié)墻體材料發(fā)展中的問題及對(duì)策研究

李興奎

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系，四川德陽618000)

1 我國墻體材料產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀

墻體材料產(chǎn)品分為三大類，砌墻磚、砌塊、板材。本文討論的非燒結(jié)墻體材料主要針對(duì)目前使用最多的砌墻磚和砌塊，

1.1 磚類產(chǎn)品

(1)黏土磚:以黏土為原材料生產(chǎn)的燒結(jié)磚。由于燒結(jié)黏土磚占用大量耕地，耗能高、污染環(huán)境、隔熱保溫效果差，國家已出臺(tái)政策逐步禁止其使用。黏土多孔磚、空心磚雖然在一定程度上能節(jié)約土源、節(jié)約能耗、提高工效及保溫隔熱性能，但仍要使用黏土資源，所以只能作為這一階段的過渡性產(chǎn)品。

(2)頁巖磚:被列為新型墻材，目前其發(fā)展勢(shì)頭很好。但它有破壞植被，耗能高等缺點(diǎn)，其發(fā)展也應(yīng)以多孔、空心磚為主，同時(shí)應(yīng)加大粉煤灰等廢渣的摻入量。目前，該產(chǎn)品在各地區(qū)用量極大。

(3)粉煤灰磚:可分為燒結(jié)粉煤灰磚和蒸養(yǎng)粉煤灰磚。坯體的干燥性能好，密度比一般黏土磚低，可以充分利用工業(yè)廢料，節(jié)約原料與燃料。

(4)煤矸石磚:煤矸石磚坯干燥性能好，周期短，強(qiáng)度等級(jí)高，用燃料少，用煤矸石制空心磚，既節(jié)約原料，又節(jié)約燃料，還能利用工業(yè)廢料。

(5)灰砂磚:受砂資源的制約，加上近10年來混凝土業(yè)的高速發(fā)展對(duì)砂資源需求猛增、燒結(jié)頁巖磚價(jià)格低及在應(yīng)用中出現(xiàn)一些問題的影響，蒸壓灰砂磚的產(chǎn)量及生產(chǎn)企業(yè)逐漸減少，在我國的各種墻體材料中所占比重逐步縮小。

1.2 砌塊

(1)混凝土砌塊:是新型墻體材料的一個(gè)重要品種，近年來的產(chǎn)量大約在7 000×104～9 000×104m3。由于受資源、氣候、環(huán)境和建筑體系的影響，混凝土砌塊在我國各地的發(fā)展?fàn)顩r不均衡。總體來說，南方的發(fā)展速度比北方快，在廣西、四川、浙江、湖南的部分地區(qū)，混凝土砌塊的生產(chǎn)和使用量比較大，施工應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)比較成熟，混凝土砌塊已成為當(dāng)?shù)貕w材料的主導(dǎo)產(chǎn)品。

除了普通空心砌塊以外，輕集料混凝土空心砌塊的生產(chǎn)和應(yīng)用量也比較大，主要用于框架結(jié)構(gòu)中的非承重墻體。

混凝土砌塊生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低、原料來源廣泛，有一定的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。但我國混凝土砌塊行業(yè)普遍存在著投資規(guī)模小、技術(shù)水平低、產(chǎn)品質(zhì)量差的問題。

(2)加氣混凝土砌塊:2000年以后，在墻改政策和建筑節(jié)能要求的帶動(dòng)下，加氣混凝土進(jìn)入了快速的發(fā)展時(shí)期，一大批機(jī)械化生產(chǎn)水平較高、生產(chǎn)規(guī)模較大的加氣混凝土廠投入生產(chǎn)，并迫使部分規(guī)模小、技術(shù)水平低、產(chǎn)品質(zhì)量差的企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)或停產(chǎn)，使得行業(yè)的整體技術(shù)水平得以提高，行業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整。目前，全國的加氣混凝土生產(chǎn)企業(yè)約為500家，年生產(chǎn)能力達(dá)4 000×104m3左右。

1.3 板材產(chǎn)品

我國成為世界上建筑墻板種類和品種最多的國家。由于發(fā)展速度較快，生產(chǎn)技術(shù)裝備簡(jiǎn)單，投資規(guī)模小，大批小企業(yè)投入墻板生產(chǎn)的行業(yè)，總體的生產(chǎn)技術(shù)水平不高。許多新的產(chǎn)品缺乏相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即使已出臺(tái)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其質(zhì)量指標(biāo)也偏低。雖然產(chǎn)品種類繁多，但真正大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)，被建筑市場(chǎng)接受和認(rèn)可的主導(dǎo)產(chǎn)品卻很少。

(1)GRC墻板:由于原材料的質(zhì)量低劣和使用不當(dāng)，生產(chǎn)工藝落后等因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降影響了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。隨著生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新和完善，對(duì)原料質(zhì)量提出了更高的要求，許多廠家采取了“雙保險(xiǎn)”的技術(shù)路線，即采用抗堿玻璃纖維和低堿度水泥制造墻板提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)推動(dòng)了行業(yè)的健康發(fā)展。隨著城市高層建筑和框架結(jié)構(gòu)建筑的大量涌現(xiàn)，對(duì)隔墻材料的需求量大增，空心隔墻板可滿足建筑市場(chǎng)的這一需求，成為主要的隔墻材料產(chǎn)品之一。

(2)輕質(zhì)陶粒混凝土條板:是主要用于建筑物的非承重內(nèi)隔墻。由于板材的自重較小，便于搬運(yùn)和安裝，板內(nèi)配有鋼筋網(wǎng)片，板與板之間可通過焊接連結(jié)，增加了墻體的整體穩(wěn)定性和抗震性能;另外其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定。該板自20世紀(jì)90年代開始在北京生產(chǎn)，自投入市場(chǎng)以來，產(chǎn)量逐年增長，目前在北京的內(nèi)隔墻板市場(chǎng)占有率較大。

(3)混凝土多孔條板:其原料主要是水泥和輕集料，可適當(dāng)摻加粉煤灰，以降低水泥的用量。輕集料可以用浮石等天然材料，或用陶粒等人造輕集料，也可用各種工業(yè)廢渣，如爐渣礦渣等。由于混凝土多孔條板的工藝生產(chǎn)技術(shù)并不復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備較為簡(jiǎn)單，吸引了一大批的小型企業(yè)加入到生產(chǎn)該產(chǎn)品的行列，企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模較小，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，行業(yè)總體的生產(chǎn)技術(shù)處于較低的水平。

(4)紙面石膏板:經(jīng)過20多年的發(fā)展，國內(nèi)紙面石膏板的生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高，但與國際上的先進(jìn)水平相比整體上尚有一定的差距。我國的單機(jī)平均生產(chǎn)能力較小，單位產(chǎn)品的生產(chǎn)能耗較高，石膏板自身的質(zhì)量和護(hù)面紙的質(zhì)量也存在明顯不足。在施工應(yīng)用方面，國外紙面石膏板主要應(yīng)用領(lǐng)域是墻體，而且數(shù)量很大;而在我國，紙面石膏板主要應(yīng)用于吊頂和裝飾，在墻體材料方面的推廣進(jìn)展緩慢，應(yīng)用于墻體的比例不到20%。其主要原因是相對(duì)于其他墻體材料而言，紙面石膏板的復(fù)合墻體自身的成本和價(jià)位偏高，影響了大面積推廣使用。

(5)石膏空心條板:是以建筑石膏為主要原料，摻加適量輕質(zhì)填充料或纖維材料后加工而成的一種空心板材。這種板材不用紙和粘結(jié)劑，安裝時(shí)不用龍骨，是發(fā)展比較快的一種輕質(zhì)板材。主要用于內(nèi)墻和隔墻。

(6)纖維石膏板:是以建筑石膏為主要原料，并摻加適量纖維增強(qiáng)材料制成。這種板材的抗彎強(qiáng)度高于紙面石膏板，可用于內(nèi)墻和隔墻，也可代替木材制作家具。

2 發(fā)展非燒結(jié)墻體材料的意義

2.1 可以保護(hù)耕地

為了保護(hù)耕地，國家組織實(shí)施了墻體材料革新工程，即限制或禁止從耕地取土燒制黏土磚。因此，大力提倡發(fā)展非燒結(jié)的墻體材料來替代實(shí)心黏土磚，因而各類非燒結(jié)制品就成為人們關(guān)注和發(fā)展的重點(diǎn)。

2.2 能大量處理、利用固體廢棄物

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市建設(shè)中經(jīng)常產(chǎn)生大量的固體廢棄物。如發(fā)電廠產(chǎn)生的粉煤灰、鍋爐產(chǎn)生的爐渣，采煤產(chǎn)生的煤矸石，金屬冶煉產(chǎn)生的高爐礦渣、煉鋼渣、鋁渣、銅礦渣等，選礦產(chǎn)生的各種尾礦粉，各種工業(yè)副產(chǎn)品石膏以及城市建設(shè)垃圾、農(nóng)業(yè)秸桿等，這些工業(yè)固體廢棄物量大，堆存不僅占用寶貴土地，還不斷污染大氣、水、土，急需利用。固體廢棄物大部分為硅酸鹽質(zhì)材料，經(jīng)過適當(dāng)加工可以生產(chǎn)多種可以用作墻體的燒結(jié)、特別是非燒結(jié)墻體產(chǎn)品:磚、砌塊、板材。各種固體廢棄物為發(fā)展非燒結(jié)墻體材料提供了來源豐富、分布廣泛、數(shù)量充足的原材料資源。

2.3 生產(chǎn)能源消耗少，節(jié)能

非燒結(jié)墻體材料在國內(nèi)近期能較快發(fā)展，在很大程度上是所采用的設(shè)備簡(jiǎn)陋，工藝簡(jiǎn)單，能耗低，投資少，只需幾萬、十幾萬、幾十萬元就可建一條生產(chǎn)線生產(chǎn)，加上原材料易得、生產(chǎn)工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，有利潤，加上墻改任務(wù)緊迫，沒有更好、更快的解決方案，故一度成為投資者投資的方向，形成當(dāng)今投資熱門。

3 存在的問題

3.1 建筑墻體開裂

建筑墻體開裂是建筑物經(jīng)常出現(xiàn)的通病，對(duì)于砌體建筑更是如此。非燒結(jié)制品建筑的墻體開裂更為普遍，相比之下更為嚴(yán)重。不論是什么品種的非燒結(jié)材料砌筑的墻體都存在著不同程度、不同形式的裂縫。裂縫主要發(fā)生在:內(nèi)外墻連接處的內(nèi)墻上部，呈八字型斜裂縫;山墻中部;門窗洞口上、下方呈45°斜裂以及窗洞口墻沿豎向灰縫和磚中部垂直或階梯裂縫;屋頂女兒墻的的水平裂縫。裂縫成為制約非燒結(jié)制品發(fā)展和推廣應(yīng)用的瓶頸。

3.2 在嚴(yán)寒氣候環(huán)境中凍害

在嚴(yán)寒的北方，特別是冬季多雨的嚴(yán)寒地區(qū)，雪水浸入磚墻體后反復(fù)凍融造成墻體凍壞，磚材層層剝落，使該地區(qū)人們不敢使用這類產(chǎn)品。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)偏低、執(zhí)行不力

我們國家制訂標(biāo)準(zhǔn)在大多數(shù)的情況下就材料論材料，即材料現(xiàn)有什么樣性能就列為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，也常常不能嚴(yán)格認(rèn)真慣徹、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，更缺乏標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施慣徹、執(zhí)行的監(jiān)督力度，致使許多標(biāo)準(zhǔn)形同虛設(shè)，得不到執(zhí)行。

3.4 技術(shù)裝備的落后

我國非燒結(jié)制品生產(chǎn)技術(shù)裝備總體水平較低，也很落后，與國外差距很大，其中壓磚機(jī)尤為突出。幾十年來我國一直使用轉(zhuǎn)盤式壓磚機(jī)，簡(jiǎn)易混凝土砌塊振動(dòng)成型機(jī)。前者有8孔和16孔兩種機(jī)型，以8孔為主，壓力低、生產(chǎn)效率低、制品密實(shí)度及強(qiáng)度不高。后者制造粗糙、激振不夠，產(chǎn)量低，產(chǎn)品密度及抗壓強(qiáng)度不高，產(chǎn)品質(zhì)量較差。

3.5 投資能力低，企業(yè)規(guī)模小，生產(chǎn)工藝落后

不少投資者缺少資本，籌資能力弱，又想投資生產(chǎn)墻體材料，只能選擇價(jià)格低、性能差的簡(jiǎn)易設(shè)備及簡(jiǎn)單工藝，導(dǎo)致企業(yè)規(guī)模小，小企業(yè)很多。

3.6 缺乏研究

我國非燒結(jié)制品是在基本上沒有深入研究的情況下發(fā)展的，在我國自發(fā)展非燒結(jié)制品以來，對(duì)生產(chǎn)配比、生產(chǎn)工藝及裝備、產(chǎn)品性能形成機(jī)理及影響、產(chǎn)品性能等基本沒有進(jìn)行過系統(tǒng)、全面的基礎(chǔ)研究。對(duì)該類制品缺乏正確、深入的認(rèn)識(shí)。即使有些研究也很零星分散。

4 原因分析

4.1 建筑墻體裂縫

墻體裂縫的成因，可歸納為3類:地基基礎(chǔ)不均勻沉降;大氣溫度變化導(dǎo)致墻體脹縮變形;材料的干燥收縮。但在三者中主導(dǎo)因素是什么?有人對(duì)非燒結(jié)磚建筑墻體進(jìn)行了多年連續(xù)的跟蹤觀察調(diào)查。對(duì)不同材料建造的建筑物實(shí)體進(jìn)行觀察調(diào)查比較，發(fā)現(xiàn)在同一地基基礎(chǔ)上，同一氣候環(huán)境中建造的非燒結(jié)材料建筑墻體和燒結(jié)實(shí)心黏土磚墻體產(chǎn)生裂縫的狀況和程度不同。其中非燒結(jié)材料建筑墻體開裂比較普遍，比燒結(jié)實(shí)心黏土磚建筑墻體嚴(yán)重。這些非燒結(jié)制品，有的上墻不久，窗下及墻體就開始出現(xiàn)裂縫，有的經(jīng)過10～20年還在開裂。

用非燒結(jié)制品建造的墻體一般都出現(xiàn)開裂，而燒結(jié)實(shí)心黏土磚建筑墻體基本不裂，究其原因:黏土經(jīng)過燒結(jié)成為精陶，其內(nèi)部為固熔體結(jié)構(gòu)，沒有膠凝材料，該結(jié)構(gòu)不會(huì)因其孔隙中自由水的遷移，引起很大的體積變形，其干燥收縮值小于0.1 mm/m。非燒結(jié)制品的抗壓強(qiáng)度來源于制品在水化硬化過程中的所形成的水化硅酸鈣，產(chǎn)品取決于制品中水化產(chǎn)物的數(shù)量、種類、結(jié)晶度、骨膠比、材料密度等。不僅孔隙中存在有游離水，而且在水化產(chǎn)物中含有不同數(shù)量的結(jié)合水。外界環(huán)境的變化、制品中水分遷移導(dǎo)致收縮和膨脹。當(dāng)水分從制品排出因失水而引起收縮。

非燒結(jié)制品的收縮值隨原料性能、配方、工藝過程、技術(shù)裝備、產(chǎn)品品種及管理水平不同而不同，一般在0.2～1.2 mm/m。我國非燒結(jié)制品的干燥收縮值一般在0.6～1.2 mm/m，這是非燒結(jié)制品先天固有的性質(zhì)，亦是先天不足之處，也是我國非燒結(jié)制品墻體開裂的深層次原因。

可以得出這樣的結(jié)論:墻體開裂是制約、阻礙我國非燒結(jié)制品發(fā)展、推廣應(yīng)用的主要矛盾。非燒結(jié)制品材料收縮值大是產(chǎn)生墻體裂縫矛盾的主要方面。要發(fā)展非燒結(jié)制品必須解決其材料收縮值大的問題。

4.2 凍害問題

粉煤類顆粒、顆料級(jí)配欠佳，如制造工藝不當(dāng)，致使制品密實(shí)度不高、空隙率較大，吸水率高所產(chǎn)生。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)問題

我國非燒結(jié)制品的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)普遍偏低，干燥收縮值定為0.5～0.8 mm/m，有的更大。市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻太低，這反映出磚坯壓制密實(shí)度不高，養(yǎng)護(hù)不夠充分，抗變形能力差。

4.4 生產(chǎn)裝備問題

成型是非燒結(jié)制品生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，成型機(jī)械是非燒結(jié)制品生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，裝備制造能力不強(qiáng)，制造水平不高，加上我國社會(huì)投資及消費(fèi)能力弱，磚的價(jià)格低，對(duì)質(zhì)量好、價(jià)值高的設(shè)備用不起，因而我國非燒結(jié)制品生產(chǎn)裝備水平低，制造粗糙，性能相對(duì)較差，工藝裝備不完整。

4.5 投資不足、急功近利，設(shè)備簡(jiǎn)陋、管理落后

投資不足導(dǎo)致選用簡(jiǎn)陋工藝、價(jià)格低、性能差、制造粗糙的設(shè)備，以及盡可能不采用高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，而選用常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)或自然養(yǎng)護(hù)，即使采用蒸壓養(yǎng)護(hù)也千方百計(jì)降低養(yǎng)護(hù)壓力和縮短自然養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致非燒結(jié)制品中決定抗壓強(qiáng)度和干燥收縮值的結(jié)晶體數(shù)量不足、結(jié)晶度不夠，而使產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度不高，干燥收縮值大。

高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)及養(yǎng)護(hù)制度對(duì)非燒結(jié)硅酸鹽制品的物理力學(xué)性能影響較大。采用高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)隨著養(yǎng)護(hù)壓力的提高，制品抗壓強(qiáng)度隨著提高，干燥收縮值隨之降低。

對(duì)產(chǎn)品水化物X－衍射分析也能了解為什么一定要發(fā)展蒸壓養(yǎng)護(hù)，這也是為什么不提倡、不主張發(fā)展或者反對(duì)發(fā)展蒸養(yǎng)粉煤灰磚、蒸養(yǎng)灰砂磚或免燒、免蒸的雙免免燒硅酸鹽磚的根本原因，也是業(yè)界長期爭(zhēng)論的根本原因。

另外，設(shè)備差，成型壓力不足或激振力不夠，成型方式不妥使成型的坯體密實(shí)度不夠，孔隙率偏高，致使成品吸水率偏大，抗凍性差，收縮值大。

4.6 研究開發(fā)不足

墻體材料在國民經(jīng)濟(jì)中是一個(gè)微不足道的小行業(yè)。幾十年來很少得到國家在研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)上足夠的支持。企業(yè)規(guī)模小，產(chǎn)品價(jià)格低，盈利能力弱，企業(yè)既沒有開發(fā)創(chuàng)新的意識(shí)，也沒有這樣的能力。即使?fàn)幦〉揭稽c(diǎn)科研經(jīng)費(fèi)也是杯水車薪，無力深入研究，造成研究缺失。這也是導(dǎo)致該行業(yè)今天這種狀況的原因之一。

5 建議與思考

鑒于材料干燥收縮大是產(chǎn)生墻體開裂的主要原因。因此，首先要加強(qiáng)研究和生產(chǎn)，使磚的干燥收縮值達(dá)到0.2 mm/m標(biāo)準(zhǔn)值水平。畢竟從根本上解決非燒結(jié)磚干燥收縮值大的問題并非易事，由于先天的原因只用單一辦法解決非燒結(jié)制品墻體開裂并不容易。因此，必須同時(shí)加強(qiáng)磚的應(yīng)用技術(shù)研究，從設(shè)計(jì)、施工技術(shù)及管理入手，采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施加以彌補(bǔ)，雙管齊下，解決墻體開裂問題。

(1)減少非燒結(jié)制品干燥收縮值。

①優(yōu)選原材料，優(yōu)化配制，優(yōu)化骨料顆粒級(jí)配。

②選用大噸位，高壓自動(dòng)壓磚機(jī)，實(shí)行雙面多次沖擊液壓加壓成型。優(yōu)化選用浮動(dòng)壓頭的壓機(jī)，消除磚坯分層，提高磚坯密實(shí)度。對(duì)于振動(dòng)成型要選用激振力大的自動(dòng)砌塊成型機(jī)。淘汰轉(zhuǎn)盤式壓磚機(jī)、簡(jiǎn)易砌塊成型機(jī)及工藝。

③大力發(fā)展高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)蒸壓磚，淘汰常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝及免燒免蒸的所謂“免燒磚”產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝技術(shù)。

④選擇合理的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度，優(yōu)化水化硅酸鈣水熱合成條件，形成數(shù)量足夠，結(jié)晶度良好，強(qiáng)度高，收縮度小的托勃莫來石結(jié)晶和硬硅酸鈣石晶體，使磚的抗壓強(qiáng)度大于19.6 MPa，干燥收縮值不大于0.2 mm/m。

(2)研究改進(jìn)、模具結(jié)構(gòu)改善表面狀況，或使用專用砌筑砂漿，提高、改善砂漿與磚的粘結(jié)強(qiáng)度，提高砌體的抗剪強(qiáng)度。

(3)大力發(fā)展大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)線，加強(qiáng)管理，淘汰小企業(yè)。

(4)制訂新標(biāo)準(zhǔn)、修訂老標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)，提高準(zhǔn)入門檻，特別要將干燥收縮值、抗凍性作為產(chǎn)品是否合格以及是否能進(jìn)入市場(chǎng)用于墻體的關(guān)鍵性指標(biāo)。不達(dá)標(biāo)者不能生產(chǎn)，不準(zhǔn)使用。

(5)要加大標(biāo)準(zhǔn)貫徹、執(zhí)行的監(jiān)控力度，整頓廣告市場(chǎng)，規(guī)范宣傳，正確引導(dǎo)。

(6)國家及企業(yè)應(yīng)加大科研開發(fā)投入并爭(zhēng)取列入國家科技計(jì)劃，加強(qiáng)材料基礎(chǔ)研究和設(shè)備開發(fā)。要特別加大對(duì)應(yīng)用技術(shù)研究的投入。

［1］建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所.墻體材料評(píng)價(jià)體系研究(二)［J］.磚瓦世界，2006(3)

［2］謝恩光.大力發(fā)展建筑砌塊積極推動(dòng)墻體改革［J］.建筑砌塊與砌塊建筑，1999(4)

［3］王立久.中國新型墻體材料發(fā)展趨勢(shì)［J］.國外建材科技，2003(2)