非燒結墻體材料發展中的問題及對策研究

李興奎

(四川建筑職業技術學院材料工程系，四川德陽618000)

1 我國墻體材料產品的發展現狀

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

1.1 磚類產品

(1)黏土磚:以黏土為原材料生產的燒結磚。由于燒結黏土磚占用大量耕地，耗能高、污染環境、隔熱保溫效果差，國家已出臺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約土源、節約能耗、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品。

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

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

(4)煤矸石磚:煤矸石磚坯干燥性能好，周期短，強度等級高，用燃料少，用煤矸石制空心磚，既節約原料，又節約燃料，還能利用工業廢料。

(5)灰砂磚:受砂資源的制約，加上近10年來混凝土業的高速發展對砂資源需求猛增、燒結頁巖磚價格低及在應用中出現一些問題的影響，蒸壓灰砂磚的產量及生產企業逐漸減少，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重要品種，近年來的產量大約在7 000×104～9 000×104m3。由于受資源、氣候、環境和建筑體系的影響，混凝土砌塊在我國各地的發展狀況不均衡。總體來說，南方的發展速度比北方快，在廣西、四川、浙江、湖南的部分地區，混凝土砌塊的生產和使用量比較大，施工應用經驗比較成熟，混凝土砌塊已成為當地墻體材料的主導產品。

除了普通空心砌塊以外，輕集料混凝土空心砌塊的生產和應用量也比較大，主要用于框架結構中的非承重墻體。

混凝土砌塊生產工藝簡單、效率高、成本低、原料來源廣泛，有一定的發展優勢。但我國混凝土砌塊行業普遍存在著投資規模小、技術水平低、產品質量差的問題。

(2)加氣混凝土砌塊:2000年以后，在墻改政策和建筑節能要求的帶動下，加氣混凝土進入了快速的發展時期，一大批機械化生產水平較高、生產規模較大的加氣混凝土廠投入生產，并迫使部分規模小、技術水平低、產品質量差的企業轉產或停產，使得行業的整體技術水平得以提高，行業結構得到調整。目前，全國的加氣混凝土生產企業約為500家，年生產能力達4 000×104m3左右。

1.3 板材產品

我國成為世界上建筑墻板種類和品種最多的國家。由于發展速度較快，生產技術裝備簡單，投資規模小，大批小企業投入墻板生產的行業，總體的生產技術水平不高。許多新的產品缺乏相應的國家或行業標準，即使已出臺的產品標準，其質量指標也偏低。雖然產品種類繁多，但真正大規模進入市場，被建筑市場接受和認可的主導產品卻很少。

(1)GRC墻板:由于原材料的質量低劣和使用不當，生產工藝落后等因素造成的產品質量下降影響了產品的推廣應用。隨著生產工藝的創新和完善，對原料質量提出了更高的要求，許多廠家采取了“雙保險”的技術路線，即采用抗堿玻璃纖維和低堿度水泥制造墻板提高了產品質量，同時推動了行業的健康發展。隨著城市高層建筑和框架結構建筑的大量涌現，對隔墻材料的需求量大增，空心隔墻板可滿足建筑市場的這一需求，成為主要的隔墻材料產品之一。

(2)輕質陶粒混凝土條板:是主要用于建筑物的非承重內隔墻。由于板材的自重較小，便于搬運和安裝，板內配有鋼筋網片，板與板之間可通過焊接連結，增加了墻體的整體穩定性和抗震性能;另外其生產工藝簡單，產品質量相對穩定。該板自20世紀90年代開始在北京生產，自投入市場以來，產量逐年增長，目前在北京的內隔墻板市場占有率較大。

(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，也可用各種工業廢渣，如爐渣礦渣等。由于混凝土多孔條板的工藝生產技術并不復雜，生產設備較為簡單，吸引了一大批的小型企業加入到生產該產品的行列，企業的生產規模較小，產品質量不穩定，行業總體的生產技術處于較低的水平。

(4)紙面石膏板:經過20多年的發展，國內紙面石膏板的生產技術水平有了很大的提高，但與國際上的先進水平相比整體上尚有一定的差距。我國的單機平均生產能力較小，單位產品的生產能耗較高，石膏板自身的質量和護面紙的質量也存在明顯不足。在施工應用方面，國外紙面石膏板主要應用領域是墻體，而且數量很大;而在我國，紙面石膏板主要應用于吊頂和裝飾，在墻體材料方面的推廣進展緩慢，應用于墻體的比例不到20%。其主要原因是相對于其他墻體材料而言，紙面石膏板的復合墻體自身的成本和價位偏高，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劑，安裝時不用龍骨，是發展比較快的一種輕質板材。主要用于內墻和隔墻。

(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材料制成。這種板材的抗彎強度高于紙面石膏板，可用于內墻和隔墻，也可代替木材制作家具。

2 發展非燒結墻體材料的意義

2.1 可以保護耕地

為了保護耕地，國家組織實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，大力提倡發展非燒結的墻體材料來替代實心黏土磚，因而各類非燒結制品就成為人們關注和發展的重點。

2.2 能大量處理、利用固體廢棄物

在工農業生產和城市建設中經常產生大量的固體廢棄物。如發電廠產生的粉煤灰、鍋爐產生的爐渣，采煤產生的煤矸石，金屬冶煉產生的高爐礦渣、煉鋼渣、鋁渣、銅礦渣等，選礦產生的各種尾礦粉，各種工業副產品石膏以及城市建設垃圾、農業秸桿等，這些工業固體廢棄物量大，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材料，經過適當加工可以生產多種可以用作墻體的燒結、特別是非燒結墻體產品:磚、砌塊、板材。各種固體廢棄物為發展非燒結墻體材料提供了來源豐富、分布廣泛、數量充足的原材料資源。

2.3 生產能源消耗少，節能

非燒結墻體材料在國內近期能較快發展，在很大程度上是所采用的設備簡陋，工藝簡單，能耗低，投資少，只需幾萬、十幾萬、幾十萬元就可建一條生產線生產，加上原材料易得、生產工藝技術簡單，有利潤，加上墻改任務緊迫，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常出現的通病，對于砌體建筑更是如此。非燒結制品建筑的墻體開裂更為普遍，相比之下更為嚴重。不論是什么品種的非燒結材料砌筑的墻體都存在著不同程度、不同形式的裂縫。裂縫主要發生在:內外墻連接處的內墻上部，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制品發展和推廣應用的瓶頸。

3.2 在嚴寒氣候環境中凍害

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

3.3 標準偏低、執行不力

我們國家制訂標準在大多數的情況下就材料論材料，即材料現有什么樣性能就列為產品標準，也常常不能嚴格認真慣徹、執行標準，更缺乏標準實施慣徹、執行的監督力度，致使許多標準形同虛設，得不到執行。

3.4 技術裝備的落后

我國非燒結制品生產技術裝備總體水平較低，也很落后，與國外差距很大，其中壓磚機尤為突出。幾十年來我國一直使用轉盤式壓磚機，簡易混凝土砌塊振動成型機。前者有8孔和16孔兩種機型，以8孔為主，壓力低、生產效率低、制品密實度及強度不高。后者制造粗糙、激振不夠，產量低，產品密度及抗壓強度不高，產品質量較差。

3.5 投資能力低，企業規模小，生產工藝落后

不少投資者缺少資本，籌資能力弱，又想投資生產墻體材料，只能選擇價格低、性能差的簡易設備及簡單工藝，導致企業規模小，小企業很多。

3.6 缺乏研究

我國非燒結制品是在基本上沒有深入研究的情況下發展的，在我國自發展非燒結制品以來，對生產配比、生產工藝及裝備、產品性能形成機理及影響、產品性能等基本沒有進行過系統、全面的基礎研究。對該類制品缺乏正確、深入的認識。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:地基基礎不均勻沉降;大氣溫度變化導致墻體脹縮變形;材料的干燥收縮。但在三者中主導因素是什么?有人對非燒結磚建筑墻體進行了多年連續的跟蹤觀察調查。對不同材料建造的建筑物實體進行觀察調查比較，發現在同一地基基礎上，同一氣候環境中建造的非燒結材料建筑墻體和燒結實心黏土磚墻體產生裂縫的狀況和程度不同。其中非燒結材料建筑墻體開裂比較普遍，比燒結實心黏土磚建筑墻體嚴重。這些非燒結制品，有的上墻不久，窗下及墻體就開始出現裂縫，有的經過10～20年還在開裂。

用非燒結制品建造的墻體一般都出現開裂，而燒結實心黏土磚建筑墻體基本不裂，究其原因:黏土經過燒結成為精陶，其內部為固熔體結構，沒有膠凝材料，該結構不會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。非燒結制品的抗壓強度來源于制品在水化硬化過程中的所形成的水化硅酸鈣，產品取決于制品中水化產物的數量、種類、結晶度、骨膠比、材料密度等。不僅孔隙中存在有游離水，而且在水化產物中含有不同數量的結合水。外界環境的變化、制品中水分遷移導致收縮和膨脹。當水分從制品排出因失水而引起收縮。

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

可以得出這樣的結論:墻體開裂是制約、阻礙我國非燒結制品發展、推廣應用的主要矛盾。非燒結制品材料收縮值大是產生墻體裂縫矛盾的主要方面。要發展非燒結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、顆料級配欠佳，如制造工藝不當，致使制品密實度不高、空隙率較大，吸水率高所產生。

4.3 標準問題

我國非燒結制品的產品標準指標普遍偏低，干燥收縮值定為0.5～0.8 mm/m，有的更大。市場準入門檻太低，這反映出磚坯壓制密實度不高，養護不夠充分，抗變形能力差。

4.4 生產裝備問題

成型是非燒結制品生產的關鍵工序，成型機械是非燒結制品生產的關鍵設備。由于我國經濟發展相對落后，裝備制造能力不強，制造水平不高，加上我國社會投資及消費能力弱，磚的價格低，對質量好、價值高的設備用不起，因而我國非燒結制品生產裝備水平低，制造粗糙，性能相對較差，工藝裝備不完整。

4.5 投資不足、急功近利，設備簡陋、管理落后

投資不足導致選用簡陋工藝、價格低、性能差、制造粗糙的設備，以及盡可能不采用高壓蒸汽養護，而選用常壓蒸汽養護或自然養護，即使采用蒸壓養護也千方百計降低養護壓力和縮短自然養護，導致非燒結制品中決定抗壓強度和干燥收縮值的結晶體數量不足、結晶度不夠，而使產品抗壓強度不高，干燥收縮值大。

高壓蒸汽養護及養護制度對非燒結硅酸鹽制品的物理力學性能影響較大。采用高壓蒸汽養護隨著養護壓力的提高，制品抗壓強度隨著提高，干燥收縮值隨之降低。

對產品水化物X－衍射分析也能了解為什么一定要發展蒸壓養護，這也是為什么不提倡、不主張發展或者反對發展蒸養粉煤灰磚、蒸養灰砂磚或免燒、免蒸的雙免免燒硅酸鹽磚的根本原因，也是業界長期爭論的根本原因。

另外，設備差，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 研究開發不足

墻體材料在國民經濟中是一個微不足道的小行業。幾十年來很少得到國家在研究開發經費上足夠的支持。企業規模小，產品價格低，盈利能力弱，企業既沒有開發創新的意識，也沒有這樣的能力。即使爭取到一點科研經費也是杯水車薪，無力深入研究，造成研究缺失。這也是導致該行業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生墻體開裂的主要原因。因此，首先要加強研究和生產，使磚的干燥收縮值達到0.2 mm/m標準值水平。畢竟從根本上解決非燒結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制品墻體開裂并不容易。因此，必須同時加強磚的應用技術研究，從設計、施工技術及管理入手，采取相應的結構構造措施加以彌補，雙管齊下，解決墻體開裂問題。

(1)減少非燒結制品干燥收縮值。

①優選原材料，優化配制，優化骨料顆粒級配。

②選用大噸位，高壓自動壓磚機，實行雙面多次沖擊液壓加壓成型。優化選用浮動壓頭的壓機，消除磚坯分層，提高磚坯密實度。對于振動成型要選用激振力大的自動砌塊成型機。淘汰轉盤式壓磚機、簡易砌塊成型機及工藝。

③大力發展高壓蒸汽養護蒸壓磚，淘汰常壓蒸汽養護工藝及免燒免蒸的所謂“免燒磚”產品及生產工藝技術。

④選擇合理的蒸壓養護制度，優化水化硅酸鈣水熱合成條件，形成數量足夠，結晶度良好，強度高，收縮度小的托勃莫來石結晶和硬硅酸鈣石晶體，使磚的抗壓強度大于19.6 MPa，干燥收縮值不大于0.2 mm/m。

(2)研究改進、模具結構改善表面狀況，或使用專用砌筑砂漿，提高、改善砂漿與磚的粘結強度，提高砌體的抗剪強度。

(3)大力發展大規模自動化生產線，加強管理，淘汰小企業。

(4)制訂新標準、修訂老標準，提高產品各項性能指標，提高準入門檻，特別要將干燥收縮值、抗凍性作為產品是否合格以及是否能進入市場用于墻體的關鍵性指標。不達標者不能生產，不準使用。

(5)要加大標準貫徹、執行的監控力度，整頓廣告市場，規范宣傳，正確引導。

(6)國家及企業應加大科研開發投入并爭取列入國家科技計劃，加強材料基礎研究和設備開發。要特別加大對應用技術研究的投入。

［1］建筑材料工業技術情報研究所.墻體材料評價體系研究(二)［J］.磚瓦世界，2006(3)

［2］謝恩光.大力發展建筑砌塊積極推動墻體改革［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展趨勢［J］.國外建材科技，2003(2)