遼寧省新型墻體材料的革新與應(yīng)用

邱豐實，宋海，楊元全

（1.遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計院有限公司，遼寧 沈陽 110001；2.四川華西綠舍建材有限公司，四川 成都 610000；3.沈陽理工大學(xué)，遼寧 沈陽 110159）

遼寧省屬于沿海地區(qū)，土地資源相對匱乏，人均耕地面積小于全國平均水平。遼寧省作為一個老工業(yè)基地，擁有眾多的大中城市，由于社會發(fā)展、城市化進程的加速以及人口的增加，使得其土地資源的消耗日益嚴重。同時，過去存續(xù)的巨量固體廢棄物也成為了地區(qū)為改變環(huán)境面貌的巨大障礙[1-2]。因此，為改變傳統(tǒng)墻體材料占用大量耕地、能源消耗巨大、環(huán)境污染嚴重等現(xiàn)狀，需要消納固體廢棄物，合理利用建筑固體廢物，變廢為寶，把廢棄物變?yōu)樵偕Y源并利用在加工制作新型墻體材料上[3-5]，對墻體材料進一步改造升級，同時加快新型墻體材料的推廣與應(yīng)用，對于促進全省實現(xiàn)可持續(xù)綠色發(fā)展有重要意義。

1 新型墻體材料概述

1.1 新型墻體材料的概念

新型墻體材料是符合國家產(chǎn)業(yè)政策向?qū)В谥谱髟仙暇蛥^(qū)別于傳統(tǒng)墻體材料的一類具有環(huán)保節(jié)能、輕質(zhì)安全、功能多等優(yōu)點的墻體材料[6-7]。傳統(tǒng)墻體材料的生產(chǎn)原材料主要以黏土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為主，或以水泥、石灰、石膏為主，其能源消耗大、環(huán)境污染嚴重且產(chǎn)成品功能單一[8-10]。反觀新型墻體材料，則以城市建筑垃圾、河道污泥及生活垃圾等作為制作新型墻體材料的原材料，在生產(chǎn)源頭上就可以減少資源浪費，能夠消納建筑固體廢物，有效緩解建筑垃圾對人們生產(chǎn)生活帶來的負面影響。

1.2 新型墻體材料的分類

新型墻體材料多種多樣，能很好滿足現(xiàn)代建筑的各種要求，不同類型的新型墻體材料具有不同的特征。根據(jù)新型墻體的功能屬性不同可以將其分為節(jié)能型墻體材料、安全型墻體材料和耐久型墻體材料。具體如下：

1）節(jié)能型墻體材料

依據(jù)目前市場所廣泛使用的節(jié)能型墻體材料，又可主要分為5類，分別為燒結(jié)多孔磚[11]、混凝土小型空心砌塊[12]、加氣混凝土砌塊[13]、GSJ板和GRC復(fù)合保溫墻板[14-15]。燒結(jié)多孔磚作為替代燒結(jié)黏土磚的產(chǎn)品，尺寸規(guī)格較大，但密度相比普通黏土磚約減小了15%～40%，可以降低建筑物自重，提升建筑物的保溫性能與施工效率。混凝土小型空心砌塊是以水泥、砂、石、天然輕集料和工業(yè)廢渣等材料制成，其空心率一般為25%～50%。該產(chǎn)品具有重量輕、抗震性能好、熱性能好、造價低、污染少等特點，還能夠提高施工效率，不但適用于非承重墻體［16］，還適用于多層建筑的承重墻。加氣混凝土砌塊的主要生產(chǎn)原料主要以硅質(zhì)原料為主，在生產(chǎn)過程中加入發(fā)氣劑經(jīng)過混合反應(yīng)、澆筑成型、靜置養(yǎng)護等流程最終產(chǎn)出具有輕質(zhì)多孔特點的硅酸鹽類混凝土砌塊，該產(chǎn)品不僅具有保溫隔熱、施工方便的優(yōu)點，還具有較好的抗震效果。鋼絲網(wǎng)架聚苯乙烯夾芯板簡稱GSJ板，它是將聚苯乙烯泡沫塑料板材填充在焊接的鋼絲網(wǎng)框架中制成而成，在工廠加工生產(chǎn)時，首先將聚苯乙烯泡沫塑料板放入砌塊的孔洞中，采用鍥形連接，盲孔處理，隔斷熱橋，既方便施工，也防止了水泥進入孔洞，大大改善了保溫效果。該產(chǎn)品目前主要應(yīng)用于框架填充墻、樓房接層和內(nèi)、外墻體保溫施工中。GRC復(fù)合保溫墻板是采用低堿度水泥、中砂、耐堿玻璃纖維、輕質(zhì)填加料（珍珠巖）、保溫芯板（阻燃型聚苯乙烯板）和填加劑在預(yù)制工廠混合澆注而成，該產(chǎn)品自重輕，保溫隔熱，隔音，抗震性能好，施工方便。

2）安全型墻體材料

安全型新型墻體材料將建筑安全、環(huán)境安全、人身安全融為一體，它的安全性在于“一體多面”，“一體”為安全型新型墻體材料的用料不能脫離新型墻體材料的范疇，“多面”一是這種新型墻體材料對自然環(huán)境要不起到副作用，甚至可以對環(huán)境進行清潔凈化；二是這種材料使用之后要符合人居屬性，不能有對人體有害的物質(zhì)或成分；三是這種材料具備一定的強度和防火防潮功能（圖1），不能顧此失彼。

圖1 安全型墻體材料

3）耐久型墻體材料

耐久型墻體材料作為新型墻體材料的代表之一，是以服役中保持較高性能為主要特征，還具有成本低、節(jié)能環(huán)保、強度高、質(zhì)量輕、耐久性較好等特點，并能夠降低實際工程中的施工難度[17]。耐久型墻體材料又細分為磚類墻體材料、砌塊類墻體材料和板材類墻體材料[18]。其中，磚墻材料通常從燒結(jié)實心黏土磚過渡以工業(yè)廢料為原料的燒結(jié)磚和土燒磚，該類材料不但兼顧了傳統(tǒng)磚的耐久性，還將建筑廢棄物加以有效利用，起到節(jié)約能源的作用。砌塊類墻體材料是建筑的核心材料之一，其主要應(yīng)用在中高層建筑的承重墻、工業(yè)和民用框架結(jié)構(gòu)建筑物中的非承重墻墻體材料中，具有較好的建筑成效和良好的保溫效果。而板材類墻體材料（圖2）常用于工業(yè)建筑和民用建筑中，類型多種多樣，具備防火防潮、隔音隔熱、輕質(zhì)耐火等優(yōu)點，同時也有效強化建筑建設(shè)的功效。

圖2 板材類墻體材料

2 新型墻體材料發(fā)展與現(xiàn)實樣態(tài)

2.1 遼寧省新型墻體材料發(fā)展現(xiàn)狀

其一，遼寧省耕地面積逐年下滑（圖3），為保護耕地、節(jié)約能源，緩解生態(tài)環(huán)境惡化，截至目前，我省已在全省區(qū)域禁止使用黏土實心磚，全省的“禁實”工作有了較大進步，以沈陽、大連、撫順等為代表的多個城市徹底改變了墻體材料以紅磚為主體的格局，節(jié)能型墻材的產(chǎn)量已超過紅磚產(chǎn)量。不僅這樣, 遼寧省在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、淘汰落后生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)換經(jīng)濟增長模式等領(lǐng)域也取得了不少經(jīng)驗和新亮點，在墻體建筑領(lǐng)域也實現(xiàn)了長足發(fā)展，為我國建材工業(yè)建設(shè)、為遼寧省的經(jīng)濟振興作出了一些努力。

圖3 遼寧省耕地面積走勢

其二，目前遼寧已經(jīng)基本形成了由中直、省直建筑材料和建筑業(yè)的技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計、質(zhì)檢監(jiān)理等機構(gòu), 以及由高校、中介機構(gòu)與專家學(xué)者等形成的新型墻體材料研發(fā)利用與應(yīng)用的科技服務(wù)體系，通過不斷開展科技服務(wù)活動和與行業(yè)研發(fā)的協(xié)作, 積極推動將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣a(chǎn)力。其三，我省已在煤矸石資源豐富的沈陽、撫順、本溪、阜新、遼陽、鐵嶺、朝陽等地區(qū)建設(shè)煤矸石節(jié)能型墻材生產(chǎn)基地，在粉煤灰資源豐富的沈陽、大連、鞍山、撫順、錦州、丹東、營口、遼陽、盤錦、葫蘆島等地區(qū)建設(shè)蒸壓粉煤灰磚、蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊（板）、粉煤灰燒結(jié)制品、節(jié)能型復(fù)合保溫砌塊生產(chǎn)基地。其四，各地結(jié)合節(jié)能建筑的發(fā)展，制定新的墻材產(chǎn)品及應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，通過建設(shè)示范工程，推進新型墻體材料的實際工程應(yīng)用。

2.2 遼寧省新型墻體材料發(fā)展中存在的短板

在市場發(fā)展方面，雖然我省已經(jīng)燃起了建材行業(yè)向高質(zhì)量高標準發(fā)展之風，然而，長期以來的建材行業(yè)消耗了大量的自然資源，一味追求節(jié)約投資、趕進度、粗放生產(chǎn)的生產(chǎn)陋習(xí)沒有得到徹底改善。同時企業(yè)缺乏創(chuàng)新意識，不注重人才引進及培養(yǎng)，且產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，缺乏很大的競爭力。再者，企業(yè)為追求自身利益最大化，忽略對生產(chǎn)管理和發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，造成大量質(zhì)量不達標、低附加值的一系列產(chǎn)品進入市場，嚴重干擾了市場秩序，打壓了部分新型高技術(shù)墻體生產(chǎn)公司，降低了行業(yè)生產(chǎn)墻體材料的積極性，這就致使國內(nèi)高質(zhì)量的墻體材料在國內(nèi)的市場上很難形成有效的支撐，制約著整個產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級。在創(chuàng)新方面，我省新型墻體材料的發(fā)展在一定程度上仍存在著以產(chǎn)量為導(dǎo)向的生產(chǎn)風氣，從整體上看，我國墻體材料的技術(shù)水平不高，一些企業(yè)尚未形成專門的新型墻體材料研究體系，在推廣應(yīng)用上也很少進行市場調(diào)查，對其發(fā)展前景及重點發(fā)展領(lǐng)域也不清楚。同時由于墻體改革創(chuàng)新導(dǎo)致一些墻體材料在裝修過程中出現(xiàn)缺陷。在發(fā)展空間方面，我省墻體材料的發(fā)展在功能導(dǎo)向上仍未有齊頭并進發(fā)展的狀態(tài)，具體表現(xiàn)在我省在節(jié)能型墻體材料和耐久型墻體材料上的發(fā)展水平遠高于安全型墻體材料。在技術(shù)研發(fā)方面，盡管近年來隨著我國創(chuàng)新能力的不斷增強，建筑工程方面的材料科技含量不斷提高，以節(jié)能型墻體材料為代表的生產(chǎn)工藝水平也不斷完善，但與歐、美、日等發(fā)達國家仍有較大的差距。

2.3 遼寧省新型墻體材料發(fā)展的趨勢

1988年，我國開始了墻材改革創(chuàng)新工作，大力開發(fā)并推廣節(jié)土、節(jié)能、利廢及有利于環(huán)保并符合可持續(xù)發(fā)展要求的新型墻體材料。截至目前，盡管新型墻體材料的相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但在當今“雙碳”戰(zhàn)略目標下，我國的墻體材料發(fā)展之路還有很長的一段路要走。因此，我省關(guān)于新型墻體材料的發(fā)展之路應(yīng)借鑒以下思路：（1）新型墻體材料的發(fā)展要有利于資源循環(huán)利用。建筑固體廢物的資源化利用是減少資源浪費，保護環(huán)境的一項重要長久舉措。同時，合理有效利用建筑固體廢物是一個長期的系統(tǒng)工程，新型墻體材料的研發(fā)生產(chǎn)應(yīng)著重對建筑固體廢物的處理再利用，在生產(chǎn)源頭、生產(chǎn)工藝和實際應(yīng)用三方面入手，合理消納利用建筑固體廢物，通過對建筑材料的循環(huán)利用，以盡可能減少排出建筑廢物的總量，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，從而取得經(jīng)濟、環(huán)境和社會多方面的綜合效益。（2）新型墻體材料的研發(fā)要緊跟建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，與市場需求緊密結(jié)合。截至目前，我國正大力推進住宅建筑標準化、部品部件生產(chǎn)工業(yè)化及建筑施工安裝裝配化等多方面的舉措。因此，建材行業(yè)需根據(jù)不同的實際需求，在墻體材料強度達標的基礎(chǔ)上，研發(fā)滿足于各類使用場景下的墻體材料，以適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)體系的變化，并提高勞動生產(chǎn)率、提高工程質(zhì)量和改善建筑功能。（3）新型墻體的應(yīng)用要積極邁進農(nóng)村市場。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國新的住房建設(shè)和改造升級已占到了全國住房建設(shè)的半數(shù)以上。農(nóng)村房屋建筑的廣闊發(fā)展給新墻材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的契機，所以，如何開發(fā)適用于農(nóng)民居住的新型墻材，開拓新的墻材應(yīng)用市場，將帶領(lǐng)新墻材企業(yè)實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。（4）新型墻體材料的發(fā)展要為建筑節(jié)能提供保障。不斷更新和提高的建筑節(jié)能標準，對墻體材料的質(zhì)量和品質(zhì)提出了新的要求和發(fā)展方向。因此，在發(fā)展自保溫新墻材產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，需進一步考慮發(fā)展工廠化制作的具有良好保溫隔熱性能的外墻部件，才能在為建筑節(jié)能提供有力物質(zhì)保障的同時，實現(xiàn)新墻材行業(yè)生產(chǎn)水平的整體提升，從而實現(xiàn)淘汰落后生產(chǎn)工藝和設(shè)備，提高勞動生產(chǎn)率、工程質(zhì)量和改善建筑功能。

3 新型墻體材料在現(xiàn)代建筑中的發(fā)展建議

3.1 以科技創(chuàng)新為核心，努力提高市場競爭力

科技創(chuàng)新是引領(lǐng)建筑材料發(fā)展的第一動力。我省應(yīng)狠抓應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，進一步促進產(chǎn)學(xué)合作，加強科技創(chuàng)新，將墻體建材材料的相關(guān)研發(fā)更深入化、精細化和科技化，以促進我省新型墻體材料工業(yè)的高水平發(fā)展，增強市場競爭能力，實現(xiàn)多品種配套化生產(chǎn)。通過技術(shù)改造提升市場進入壁壘，推進建材產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，加速產(chǎn)業(yè)的一體化，發(fā)展龍頭企業(yè)，并健全新型墻材的生產(chǎn)和使用技術(shù)規(guī)范，努力建設(shè)試點示范工程，推動新的墻材在工程建設(shè)中的推廣。還要采用市場競爭的方式，逐步淘汰或重組水平低、技術(shù)落后的小規(guī)模企業(yè)，隨后合理配置遼寧省各個地區(qū)資源，在區(qū)域均勻化發(fā)展的同時推動龍頭企業(yè)不斷壯大，使其成為在當?shù)卣加休^大市場份額的新型墻體材料生產(chǎn)基地。

3.2 以調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局為主要工作，順應(yīng)綠色發(fā)展趨勢

我省發(fā)展新型墻體建材要立足于市場，按照因地制宜、集中高效、突出特色的原則，將其與區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展緊密聯(lián)系在一起，通過優(yōu)化區(qū)域生產(chǎn)力布局，整合優(yōu)勢，打造區(qū)域特色產(chǎn)品，培育區(qū)域產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。以城市化建設(shè)為依托，依據(jù)本省的社會、資源和地理環(huán)境，制定符合城市特色的新型墻體材料工業(yè)的地域分布，并緊跟“碳達峰，碳中和”戰(zhàn)略目標，大力發(fā)展綠色、生態(tài)化無污染建筑材料，努力降低建筑材料生產(chǎn)安裝過程中對環(huán)境的污染，為實現(xiàn)“雙碳”目標盡一份綿薄之力[19-21]。

3.3 充分利用建筑廢棄物，保護環(huán)境和降低能源消耗

建筑固廢的資源化利用是一項長遠的系統(tǒng)工程，新型墻體材料的發(fā)展要以此為主線，在生產(chǎn)加工、消費流通及回收處理過程中對其盡可能地減量化和再利用化，著重發(fā)展可循環(huán)式經(jīng)濟，以促進對建筑固體廢物的合理消納利用。例如：充分利用以爐渣、粉煤灰等工業(yè)廢料的再利用，對城市建筑垃圾進行合理分類和二次回收加工，對污水處理廠的污泥、河流泥沙等工業(yè)廢棄物加以處理以生產(chǎn)燒結(jié)制品[22-23]；采用煙塵脫硫技術(shù)降低廢氣的排放量，同時將副產(chǎn)品脫硫石膏用于生產(chǎn)砌塊和壁材等。大力推廣工廠預(yù)制產(chǎn)品，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中降低能源的消耗，盡可能減少排出廢物的總量，達到經(jīng)濟、環(huán)境和社會多方面的綜合效益，實現(xiàn)新墻材行業(yè)生產(chǎn)水平的整體提升。

3.4 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，增加企業(yè)效益，為經(jīng)濟發(fā)展添磚加瓦

現(xiàn)階段，遼寧省燒結(jié)制品生產(chǎn)企業(yè)的窯爐仍以輪窯居多，為此，應(yīng)該加大對現(xiàn)有窯爐生產(chǎn)線進行節(jié)能改造，對生產(chǎn)線上的熱能充分利用，改進生產(chǎn)工藝中的變頻調(diào)速及內(nèi)摻燃料等相關(guān)節(jié)能技術(shù)。同時，大力支持鼓勵新建和改造干燒一體的隧道窯生產(chǎn)企業(yè)。根據(jù)遼寧省建筑材料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，選取一批具有良好的市場潛力和良好的耐久性建筑材料，并在此基礎(chǔ)上，加強全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作，加速技術(shù)創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，同時擴大遼寧省耐久型墻體建材產(chǎn)業(yè)化發(fā)展規(guī)模。另外，要充分利用好政府政策對新型建材行業(yè)進行扶持和引導(dǎo)，幫助緩解中小企業(yè)發(fā)展中的扶持政策少、資金短缺等問題，以促進經(jīng)濟平穩(wěn)向上發(fā)展。

4 結(jié) 論

本文以遼寧省墻體材料的相關(guān)調(diào)研結(jié)果為依托，對新型墻體材料的概念及分類做了進一步闡述，分析了新型建筑材料在遼寧省的發(fā)展現(xiàn)狀與不足之處，最后在創(chuàng)新、市場和企業(yè)三個方面給出了一些后續(xù)發(fā)展建議。現(xiàn)階段新型墻體材料工業(yè)已然成為我省的新興產(chǎn)業(yè)，對現(xiàn)代城市的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，各部門相關(guān)機構(gòu)及有志之士還需要共同奮進，為我省新型墻體材料向更高更強發(fā)展貢獻一份力量。