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2016-02-16 15:02:56

中国加气混凝土协会姜勇

绿色建筑是在建筑的全寿命期内,最大限度的节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。绿色建筑必须符合循环经济的要求,即要求按照生态规律组织生产、消费和处理废弃物,合理利用自然资源和环境容量,在物质不断循环利用的基础上发展经济,使经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中。

一、 加气混凝土的生产技术

1.生产技术的三个层次

我国的加气混凝土工业已经具有近50年的发展历史,生产技术成熟,许多企业已经达到国际先进水平,特别在利用包括粉煤灰等工艺废弃物为原料生产技术,更是领先于国际先进水平。从装备水平大体可分为三个层次。第一层次以引进切割机为核心设备,采用微机程序控制,自动化程度较高,年产量在20万m3以上,产品质量稳定,能进行多品种产品生产的生产线,具有代表性的有上海伊通,南京旭建、浙江开元和天津天筑等。这一层次代表我国最先进的技术,也标志着加气混凝土的发展方向,

第二层次以国产切割机(包括空翻和地翻)为主装备的企业,这些企业经过正规的设计,选用标准或定型设备,人机匹配较好,能长期稳定生产;这一层次的企业运用了许多新技术,如水热球磨工艺、错层配料工艺、消泡机、铝粉自动计量搅拌机和液压输送机构(液压行车)、翻转去底等,成为我国自主知识产权的重要载体,也因为其投资明显优于引进线,产品质量接近引进线而最具竞争力。这一层次中,一些企业建设标准较高,选用国内领先的自动化空翻设备,配置完整齐全,自动化程度高,产品质量好,因而脱颖而出,成为与引进线相媲美的先进生产线,其代表为广州发展,采用DCS控制,全线仅用7人操作。其他还有北京金隅、武汉春笋、山东盛源、温州弘正、湖州汇能等,代表了国产装备的最高水平。

以上二个层次构成了加气混凝土的主体力量,生产企业约占70%,生产能力约占90%。 

第三层次是因陋就简,土法上马的生产线,特点是没有经过正规设计,生产线布置缺少总体的规划,技术定位低,设备落后,产品质量波动大,无法形成产量规模,甚至无法生产合格的产品。

2.产品的结构

我国加气混凝土的生产能力达到了2亿m3,产品门类已发展到非承重砌块、承重砌块、保温块、墙板、屋面板、装饰砌块与装饰板以及成套建筑构件和部品。但是,产品的结构比较单一,2012年的调研数据显示,砌块约占总量的99%(其中砂制品22.8%,粉煤灰制品77.2%),各类板材仅占1%;在砌块产量中,B05级及以下及精确制品约占8%,其余92%为B06、B07级产品。

南京旭建新型建材股份公司是加气混凝土行业产品种类最多的企业,除加气混凝土砌块、素板外,还推出了复合装饰板和喷涂、铣削装饰板,前者将加气混凝土的节能优势与天然石材的装饰效果合二为一,形成一种既具有节能效果,又有极佳装饰作用的内外墙板材;后者则将普通板材,经喷涂处理或铣削加工,制成极具自然亲和力的装饰板材。他们还推出了加气混凝土成套建筑构件、部品和单元房,实现了加气混凝土建筑的工厂化生产。

3.对加气混凝土认识的几个误区

加气混凝土有其自身的特性,在应用上应该扬长避短,与建筑施工技术密切结合,才能做到科学应用,保证建筑质量。在此,我们有必要廓清几个概念。

误区之一,加气混凝土强度越高越好。加气混凝土是一种硅酸盐混凝土,水化产物较多,主要的是CSH(Ⅰ)、托勃莫来石和硬硅钙石等,CSH(Ⅰ)是半结晶态单碱水化硅酸钙,在125℃~175℃的条件下短时间内合成,在较长时间的常温下也能生成。CSH(Ⅰ)的抗压强度很高,是托勃莫来石的一倍,但抗折强度和托勃莫来石一样,一般托勃莫来石的抗折强度是抗压强度的20%,而CSH(Ⅰ)却只有10%;CSH(Ⅰ)在环境湿度降低时因干燥脱水而产生很大的收缩,在CO2的作用下又会分解成高分散的方解石,强度有较大降低。托勃莫来石是一种结晶完好的单碱水化硅酸钙,在130℃~200℃下合成,所需时间比合成CSH(Ⅰ)多一倍。在CO2的作用下分解和干燥的收缩比CSH(Ⅰ)小很多。硬硅钙石是纯纤维状结构的致密矿物,是含水极低的单碱水化硅酸钙,在200℃的条件形成,温度提高,形成加速,强抗压强度略低于托勃莫来石,但抗折强度很高,抗折强度为抗压强度的60%,干燥收缩很小。可见,单纯追求抗压强度,并不能保证产品质量,而且还带来另一个质量上的弊端——脆。德国在加气混凝土生产中很重视托勃莫来石的生成量。

加气混凝土产品质量不只是一个抗压强度,是包括外观尺寸、抗压强度、干密度、干燥收缩、抗冻性和导热系数等构成的一个指标体系,任何一个指标不合格,就意味该产品质量不合格。

加气混凝土的优势在于轻质保温,7.5MPa的产品不仅在生产成本上没有优势,又会在干密度等方面容易失去控制,从而丢掉轻质保温的优势。

误区之二,加气混凝土的干燥收缩值大。这是对标准的误解。GB11968-2006中,干燥收缩是指制品在水中浸泡72小时(饱和含水)至烘干(2.5%~5%的含水率)长度变化(极限收缩值),是对产品进行的质量评定,标准的指标是0.5mm/m(标准法)和0.8mm/m(快速法);加气混凝土实际使用状态是处在8%~25%的含水率,如果我们将饱和含水至烘干状态的干燥收缩画成曲线,取8%至25%的长度变化,不同的产品波动在0.12~0.32mm/m,这才是对砌体有影响的收缩值。

误区之三,轻视外观尺寸偏差。尺寸精确的产品是加气混凝土薄层砂浆干法施工技术的应用基本条件,也是自保温体系应用的基础,放弃外观尺寸要求,势必将应用停留在厚层的普通混合砂浆湿法施工阶段,这也是建筑中常见的“正反墙”现象以及墙体渗水的原因之一。“双眼皮”现象,将严重危害建筑质量。

误区之四,抗冻性只是北方地区需要控制的指标。有人认为抗冻性是一个区域性指标,对于南方地区没有控制的必要。在此,我们应该明确,抗冻性指标是一个耐久性指标,如果放松了这一指标的控制,将会极大地影响到广大建筑设计人员对加气混凝土的信心,并最终影响到加气混凝土在外墙的应用。可以认为,放弃对抗冻性的控制,将可能放弃加气混凝土在外墙的应用,而局限在内墙的填充结构中。

误区之五,只用于围护和填充建筑,不会产生结构性质量问题,所以质量可以不做严格要求。在框架结构中,虽然荷载由框架承载和传递,但框架的稳定性却要墙体来保证,当墙体出现问题,建筑的抗剪能力将被破坏,这就不能说不会产生结构性质量问题。

误区之六,认为加气混凝土不具有抗渗性。由于加气混凝土气孔大部分是封闭圆孔结构,与粘土砖不一样,其毛细孔基本被气孔阻断,毛细管作用较差,形成加气混凝土吸水缓慢的特性。但是,加气混凝土的空隙很高,一般达到70%~80%,必然所能容纳的水量又很大。我们做个实验,将B05的加气混凝土砌块(砂和粉煤灰各一件)锯成标砖尺寸,然后和黏土实心砖同时浸入2cm深的水中,黏土实心砖于36小时水分有底部迁移至顶部,加气混凝土砌块14天仍未到达顶部。

显然,在建筑中遇到的墙体渗水问题,并不是加气混凝土渗水引起。墙体渗水的一个重要原因是砌筑质量,大量的水是通过砌筑灰缝延渗到墙内,而并不是通过加气混凝土本身渗透到墙内。

误区之七,对砂加气和灰加气的认识。加气混凝土因采用的原料不同而划分为几个系列的各种品种,所有这些种类,原料都必须符合相应的标准,产品更应符合GB11968《蒸压加气混凝土砌块》和GB15762《蒸压加气混凝土板》的要求,此两个标准并没有因原料不同而有所区别,也就是说,只要符合标准,都可以应用于建筑。社会上有砂加气优于灰加气的认识,主要因为德国等国家因没有粉煤灰资源,其产品都以砂为原料,我国现在的引进线也都以砂为原料,且这些企业产品质量始终过硬,并得到广泛的认可。受原材料、生产技术等影响,一些粉煤灰加气混凝土产品质量不佳,损害了粉煤灰加气混凝土的形象。粉煤灰加气混凝土的技术来自于苏联,目前,粉煤灰加气混凝土技术最为成熟和应用最多的国家是中国和波兰。关于粉煤灰加气混凝土在自保温体系中的应用,北京建筑材料科学研究总院王肇嘉等早在2009年就在《蒸压粉煤灰加气混凝土外墙自保温体系研究与应用》一文中有了全面的论述。对砂加气和灰加气的认识,是对产品质量的认识。

误区之八,精确砌块是加气混凝土的一个新品种。我们看一下影响加气混凝土应用技术最关键的宽度和高度两个指标,许多地方规范要求精确砌块尺寸偏差都是不超过±1mm,这一要求和国家标准GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》优等品相符,再看抗压强度、导热系数等指标,也都与GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》一致。精确砌块就是GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》的优等品砌块。需要说明的是,精确砌块不仅尺寸精度要高,内材性能也必须上乘,

误区之九,堆放28天后砌筑。这是水泥混凝土的概念,加气混凝土在完成蒸压养护后基本完成了水化反应。砌筑质量和含水率有关,与龄期无关,修订中的JGJ/T17《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》明确为“蒸压加气混凝土制品应用时,其含水率不应大于25%或出釜存放时间不应少于14d。”

一、精确加气混凝土砌块在我国的应用

1.我国加气混凝土的应用

我国自1968年开始了加气混凝土的应用,但直到JGJ/17-84《蒸压加气混凝土应用技术规程》发布,仍然没有采用干法薄层砂浆砌筑的技术。1997年,上海伊通和南京旭建建成投产,才开启了我国薄层砂浆砌筑的应用技术,2005年,江浙沪地区国产装备的产品也大部分采用这一技术。

建筑质量要求薄层砂浆干法砌筑。加气混凝土的一个特性是吸水量大,而吸水速度慢,如果施工技术(包括采用的砂浆),不能适应这一特性,势必影响施工质量。传统的施工方法是将加气混凝土砌块淋湿,但又不能湿透(一般要求砌块表面8mm湿透),以水泥混合砂浆进行砌筑。这种方法除了繁琐、施工场地环境差以外,控制淋湿的程度是一个难点,极易影响砂浆与砌块粘结效果。

加气混凝土专用砂浆具有良好的保水性,避免砂浆中水分被砌块吸走,保证砂浆自身水化反应进行,从而保证与砌块的粘结强度;专用砂浆还具有良好的粘塑性,保证灰缝(特别是竖向灰缝)饱满,从而保证了砌筑质量。使用专用砂浆不论是施工性还是经济性,都要求实行薄灰缝砌筑;薄灰缝还可避免因热桥产生应力对砌筑质量的影响,薄灰缝也避免了因热桥引起的墙体污染。薄灰缝最早是提高砌筑质量的手段。采用薄层砂浆的前提是外观尺寸质量,按照3mm灰缝的要求,砌块的尺寸偏差应控制在1.5mm以内。

建筑节能推动了薄层砂浆干法砌筑。建筑物外围护结构的节能是把不同的墙体(或屋面)材料和保温材料组合起来,以达到节能效果。在各种节能材料中,具有保温和构件结构双重优势的材料就是加气混凝土,加气混凝土作为单一材料用于节能建筑已被广泛接受。随着建筑节能要求不断提高,加气混凝土采用薄层砂浆干法砌筑更体现了它的优越性,因此对加气混凝土砌块质量也提出了较高的要求,为强调这一要求,精确砌块应运而生。

众所周知,建筑保温隔热的方法较多,加气混凝土自保温体系有着极大的优势。加气混凝土自保温系统,也称单一墙体材料保温系统,是指以蒸压加气混凝土(砌块)为主要墙体构成的、在混凝土结构部位宜附加必要保温措施的外墙保温系统,其热工指标应满足当地建筑节能设计标准的要求。

墙体的保温性能主要取决于墙体材料以及施工技术,施工技术包括采用的砂浆性能、砌筑方法、灰缝宽度等,当墙体材料和砂浆品种确定后,灰缝的影响就占了主要地位,随着建筑节能要求的不断提高,采用薄层砂浆砌筑技术也就成为必然。

2.精确加气混凝土的生产条件

精确砌块的生产条件可以归纳为以下6点:a.设备。应在设计原理、设备结构和制造精度等方面能保证其产品的质量;b.严谨的工艺设计;c.必须具备一流的人才。既包括具有先进理念的经营管理人员,也包括具有相当水平的工程技术人员和高素质的工人;d.有赖于优质的原材料;e.严格的工艺制度;f.成熟的应用服务,包括完整的施工指导文件和娴熟的服务人员。

生产精确砌块,设备因素是重要因素。设备应在设计原理、设备结构和制造精度等方面能保证其产品的质量,这部分已在本微信平台“设备与产品质量”有过专门论述。

生产线应进行正规的专业设计,如果仅仅是建设方自己参照设计或采用设备企业提供的方案来开展建设,很难保证生产线能生产合格的产品。这是因为建设条件千差万别,而建设方只是参照工艺布置图,没有对原材料等条件进行论证;设备企业提供的方案只是配合产品销售,并没有达到设计的深度和广度要求,设备企业的专业是机械加工和制造,并不是工艺技术;有些设备并不满足工艺要求,其原因既可理解为缺乏对工艺技术的掌握,也可理解为对设备缺陷的有意回避,不愿意做背离销售价格的改进。

没有经过设计的生产线,除了影响产品质量,还有影响产量、成本、设备保养检修、产品升级等等。建设方和设备供应方签订的是产品(设备)购销合同,设计已超出了合同范围,设备企业只是提供了力所能及的服务,提供完整的设计,既无能力,也无责任。

在生产线建设以前首先应该确定目标,也就是说我们要什么?包括规模(产量)、质量和规格品种。一旦目标确定,接下来要解决的是如何实现这一目标的问题,通俗讲就是我们如何做?这就包括工程设计、设备选型,设备选型首先要考虑功能和效率,其次是经济性,综合起来是性价比……。伊通做得好,其关键是他们知道要什么,并知道怎么做。为此,他们不断提出新的工艺方案,不断提出设备的要求,以此保证了他们90多年来的长盛不衰。为什么92%的产品属于中低端产品而不能用于自保温体系?现实中投资者往往根据一张设备配置表进行询价,或者由设备企业拿出配置表,然后集中精力讨价还价,对工艺形式、设备配置数量、设备型号规格、性能参数等反而不予重视。

可以这样描述工艺和设备之间的关系:工艺是使命,但绝对以工艺为主的设计未免天真;设备是车骑,绝对以设备为主的设计难出臼窠。优秀的设备既来源于工艺也应工艺而生辉;优秀的工程是工艺的完全体现和设备的充分发挥。

其三,一流的企业还必须具备一流的人才。人才既包括具有先进理念的经营管理人员,也包括具有相当水平的工程技术人员和高素质的工人;第四,优质的产品还有赖于优质的原材料,巧妇难为无米之炊,不应追逐于成本利润而不顾原材料质量的控制;第五,必须建立严格的工艺制度;第六,具有成熟的应用服务,包括完整的施工指导文件和娴熟的服务人员。加气混凝土本属于新型墙体材料,施工技术有其特殊性,并且,一般施工队伍的不确定性,也难以保证施工质量的控制,好的产品没有用好,岂不前功尽弃。

3.精确加气混凝土砌块的应用技术

精确加气混凝土砌块的应用,最主要的特点是采用薄层砂浆,除了对砌筑质量有保证外,也是自保温系统的必然方法。加气混凝土自保温体系的关键可以分解为以下几个部分,即墙体材料——加气混凝土砌块,砌筑和抹面材料——砂浆,墙体构造——灰缝、抹面、拉结处理。正在修订中的JC890-20xx《蒸压加气混凝土专用砂浆》(即原《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》),针对加气混凝土砌块中应用的传统砂浆或砌筑工艺中,最常见的工程质量问题是“粘不牢、粉不住”,这是由蒸压加气混凝土制品特性所决定的。因此,专用砂浆的最基本要求就是,在实际工程应用时,应满足砌筑砂浆与砌块的牢固粘结,即使加气混凝土砌块本身破坏,也要保证砂浆和砌块粘结牢固“不分离”。应用专用砂浆就是为了避免传统工程中“粘不牢、粉不住”的问题。

因此,专用砂浆的性能指标要求应首先体现在“粘得牢”上,即粘结强度足够,在标准中用两个指标:保水率粘结强度来体现。为保证粘结强度,其抗压强度也应得到相应的保证。而其它指标,收缩率和抗冻性是基本或耐久性指标。

砌筑砂浆的强度,新标准规定为10.0MPa(老标准是2.5MPa和5.0MPa),这是因为①欧洲应用薄层砌筑砂浆成熟,欧洲/德国标准的要求为M10,而且国标有“依托国际先进标准”的要求;②薄层砂浆中虽然添加有保水剂等,但在实际应用中,加气混凝土砌块仍不可避免地吸走砂浆中部分水分,导致砂浆水化不充分,砂浆强度达不到标准养护条件下的强度,即通俗地说,在墙体中砂浆强度有损失;③由专业砂浆的基本要求出发,专业砂浆应与加气混凝土砌块牢固粘结。其他指标是:保水率99.0%,拉伸强度0.40MPa,收缩率0.20%,抗冻性强度损失25%,重量损失5%。

抹面砂浆的强度等级分为M5,M7.5和M10,是因为抹面砂浆强度宜弱不宜强,应与不同强度等级的加气混凝土砌块相对应,具体应用要求在产品标准中不能体现,而在有关应用技术规程中规定。

三.加气混凝土制品的发展方向

作为绿色建材的加气混凝土,其发展方向应该是进一步发挥其节能、节材和利废的目标,结合在建筑应用上的要求,不断提高其性能和质量,这就要求加气混凝土的各项性能指标应有较大提高,其中特别是关于到节能效果的干密度指标和砌体质量的外观尺寸指标。现在,国外在干密度上已经做出了100kg/m3,国内先进的企业已经在生产300kg/m3, 200kg/m3的样品也已经做成;而外观尺寸指标,国外已经提高到0.5mm的偏差。

作为建筑材料,加气混凝土在应用的适用性方面将会随着建筑业的要求而拓展,具有保温隔热和防火功能的薄砌块,已经显现了市场的生命力,钢结构的防火层、钢门的保温防火层,剪力墙的保温层,都是薄砌块的发挥场合;各类复合装饰板几乎无竞争地畅行市场;而满足砌筑要求的带有钢筋槽的砌块、转角砌块、转角板,市场几乎没有供应。

随着社会的进步,建筑业将会发生革命性变化,试想,过去随处可见的裁缝、木匠,现在已难觅踪影,这是产业化的必然结果。若干年后,建筑业的施工人员,也应该是以使用工具和操作设备来进行施工作业,这就要求加气混凝土制品在出厂前都成为已经带有编号,具有固定位置的建筑部件部品,加气混凝土板是最具优势的部品。施工现场不再会有锯、切、磨的加工,所有的外形再加工均在生产企业内完成,这也是建筑产业化的基本要求。一些企业已经看到了板材的优势,并就此投入板材生产。

产品的多样化已经成为企业制胜的手段。当前,加气混凝土企业的绝大部分产品是B06及B07的砌块,相互压价竞争,产品质量每况愈下。奶粉信誉的崩溃至少给我们两点启示,一是今天的结果绝非一日之寒;二是重拾信心不可能一蹴而就。采用诸如一釜六周转,无疑是饮鸩止渴,有百害而无一利。因此,企业家们肯定会抛弃恶性竞争的低劣手法,转向高技术、高附加值的低密度砌块、保温块以及加气混凝土板,

现代工业是完整的社会经济系统的有机组成部分,我们加气混凝土更是这个系统的一个极小的单元。做好加气混凝土,我们要跳出加气混凝土看加气混凝土,还要跳出建筑看加气混凝土。国家倡导绿色建筑,倡导建筑产业化,是给我们的机会,也是对我们的考验,让我们抓住机遇,努力开发与建筑产业化相配套的PC技术,奋力提升,站上新型墙体建材的主导地位。

 

 

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