非烧结墙体材料发展中的问题及对策研究

李兴奎

(四川建筑职业技术学院材料工程系，四川德阳618000)

1 我国墙体材料产品的发展现状

墙体材料产品分为三大类，砌墙砖、砌块、板材。本文讨论的非烧结墙体材料主要针对目前使用最多的砌墙砖和砌块，

1.1 砖类产品

(1)黏土砖:以黏土为原材料生产的烧结砖。由于烧结黏土砖占用大量耕地，耗能高、污染环境、隔热保温效果差，国家已出台政策逐步禁止其使用。黏土多孔砖、空心砖虽然在一定程度上能节约土源、节约能耗、提高工效及保温隔热性能，但仍要使用黏土资源，所以只能作为这一阶段的过渡性产品。

(2)页岩砖:被列为新型墙材，目前其发展势头很好。但它有破坏植被，耗能高等缺点，其发展也应以多孔、空心砖为主，同时应加大粉煤灰等废渣的掺入量。目前，该产品在各地区用量极大。

(3)粉煤灰砖:可分为烧结粉煤灰砖和蒸养粉煤灰砖。坯体的干燥性能好，密度比一般黏土砖低，可以充分利用工业废料，节约原料与燃料。

(4)煤矸石砖:煤矸石砖坯干燥性能好，周期短，强度等级高，用燃料少，用煤矸石制空心砖，既节约原料，又节约燃料，还能利用工业废料。

(5)灰砂砖:受砂资源的制约，加上近10年来混凝土业的高速发展对砂资源需求猛增、烧结页岩砖价格低及在应用中出现一些问题的影响，蒸压灰砂砖的产量及生产企业逐渐减少，在我国的各种墙体材料中所占比重逐步缩小。

1.2 砌块

(1)混凝土砌块:是新型墙体材料的一个重要品种，近年来的产量大约在7 000×104～9 000×104m3。由于受资源、气候、环境和建筑体系的影响，混凝土砌块在我国各地的发展状况不均衡。总体来说，南方的发展速度比北方快，在广西、四川、浙江、湖南的部分地区，混凝土砌块的生产和使用量比较大，施工应用经验比较成熟，混凝土砌块已成为当地墙体材料的主导产品。

除了普通空心砌块以外，轻集料混凝土空心砌块的生产和应用量也比较大，主要用于框架结构中的非承重墙体。

混凝土砌块生产工艺简单、效率高、成本低、原料来源广泛，有一定的发展优势。但我国混凝土砌块行业普遍存在着投资规模小、技术水平低、产品质量差的问题。

(2)加气混凝土砌块:2000年以后，在墙改政策和建筑节能要求的带动下，加气混凝土进入了快速的发展时期，一大批机械化生产水平较高、生产规模较大的加气混凝土厂投入生产，并迫使部分规模小、技术水平低、产品质量差的企业转产或停产，使得行业的整体技术水平得以提高，行业结构得到调整。目前，全国的加气混凝土生产企业约为500家，年生产能力达4 000×104m3左右。

1.3 板材产品

我国成为世界上建筑墙板种类和品种最多的国家。由于发展速度较快，生产技术装备简单，投资规模小，大批小企业投入墙板生产的行业，总体的生产技术水平不高。许多新的产品缺乏相应的国家或行业标准，即使已出台的产品标准，其质量指标也偏低。虽然产品种类繁多，但真正大规模进入市场，被建筑市场接受和认可的主导产品却很少。

(1)GRC墙板:由于原材料的质量低劣和使用不当，生产工艺落后等因素造成的产品质量下降影响了产品的推广应用。随着生产工艺的创新和完善，对原料质量提出了更高的要求，许多厂家采取了“双保险”的技术路线，即采用抗碱玻璃纤维和低碱度水泥制造墙板提高了产品质量，同时推动了行业的健康发展。随着城市高层建筑和框架结构建筑的大量涌现，对隔墙材料的需求量大增，空心隔墙板可满足建筑市场的这一需求，成为主要的隔墙材料产品之一。

(2)轻质陶粒混凝土条板:是主要用于建筑物的非承重内隔墙。由于板材的自重较小，便于搬运和安装，板内配有钢筋网片，板与板之间可通过焊接连结，增加了墙体的整体稳定性和抗震性能;另外其生产工艺简单，产品质量相对稳定。该板自20世纪90年代开始在北京生产，自投入市场以来，产量逐年增长，目前在北京的内隔墙板市场占有率较大。

(3)混凝土多孔条板:其原料主要是水泥和轻集料，可适当掺加粉煤灰，以降低水泥的用量。轻集料可以用浮石等天然材料，或用陶粒等人造轻集料，也可用各种工业废渣，如炉渣矿渣等。由于混凝土多孔条板的工艺生产技术并不复杂，生产设备较为简单，吸引了一大批的小型企业加入到生产该产品的行列，企业的生产规模较小，产品质量不稳定，行业总体的生产技术处于较低的水平。

(4)纸面石膏板:经过20多年的发展，国内纸面石膏板的生产技术水平有了很大的提高，但与国际上的先进水平相比整体上尚有一定的差距。我国的单机平均生产能力较小，单位产品的生产能耗较高，石膏板自身的质量和护面纸的质量也存在明显不足。在施工应用方面，国外纸面石膏板主要应用领域是墙体，而且数量很大;而在我国，纸面石膏板主要应用于吊顶和装饰，在墙体材料方面的推广进展缓慢，应用于墙体的比例不到20%。其主要原因是相对于其他墙体材料而言，纸面石膏板的复合墙体自身的成本和价位偏高，影响了大面积推广使用。

(5)石膏空心条板:是以建筑石膏为主要原料，掺加适量轻质填充料或纤维材料后加工而成的一种空心板材。这种板材不用纸和粘结剂，安装时不用龙骨，是发展比较快的一种轻质板材。主要用于内墙和隔墙。

(6)纤维石膏板:是以建筑石膏为主要原料，并掺加适量纤维增强材料制成。这种板材的抗弯强度高于纸面石膏板，可用于内墙和隔墙，也可代替木材制作家具。

2 发展非烧结墙体材料的意义

2.1 可以保护耕地

为了保护耕地，国家组织实施了墙体材料革新工程，即限制或禁止从耕地取土烧制黏土砖。因此，大力提倡发展非烧结的墙体材料来替代实心黏土砖，因而各类非烧结制品就成为人们关注和发展的重点。

2.2 能大量处理、利用固体废弃物

在工农业生产和城市建设中经常产生大量的固体废弃物。如发电厂产生的粉煤灰、锅炉产生的炉渣，采煤产生的煤矸石，金属冶炼产生的高炉矿渣、炼钢渣、铝渣、铜矿渣等，选矿产生的各种尾矿粉，各种工业副产品石膏以及城市建设垃圾、农业秸杆等，这些工业固体废弃物量大，堆存不仅占用宝贵土地，还不断污染大气、水、土，急需利用。固体废弃物大部分为硅酸盐质材料，经过适当加工可以生产多种可以用作墙体的烧结、特别是非烧结墙体产品:砖、砌块、板材。各种固体废弃物为发展非烧结墙体材料提供了来源丰富、分布广泛、数量充足的原材料资源。

2.3 生产能源消耗少，节能

非烧结墙体材料在国内近期能较快发展，在很大程度上是所采用的设备简陋，工艺简单，能耗低，投资少，只需几万、十几万、几十万元就可建一条生产线生产，加上原材料易得、生产工艺技术简单，有利润，加上墙改任务紧迫，没有更好、更快的解决方案，故一度成为投资者投资的方向，形成当今投资热门。

3 存在的问题

3.1 建筑墙体开裂

建筑墙体开裂是建筑物经常出现的通病，对于砌体建筑更是如此。非烧结制品建筑的墙体开裂更为普遍，相比之下更为严重。不论是什么品种的非烧结材料砌筑的墙体都存在着不同程度、不同形式的裂缝。裂缝主要发生在:内外墙连接处的内墙上部，呈八字型斜裂缝;山墙中部;门窗洞口上、下方呈45°斜裂以及窗洞口墙沿竖向灰缝和砖中部垂直或阶梯裂缝;屋顶女儿墙的的水平裂缝。裂缝成为制约非烧结制品发展和推广应用的瓶颈。

3.2 在严寒气候环境中冻害

在严寒的北方，特别是冬季多雨的严寒地区，雪水浸入砖墙体后反复冻融造成墙体冻坏，砖材层层剥落，使该地区人们不敢使用这类产品。

3.3 标准偏低、执行不力

我们国家制订标准在大多数的情况下就材料论材料，即材料现有什么样性能就列为产品标准，也常常不能严格认真惯彻、执行标准，更缺乏标准实施惯彻、执行的监督力度，致使许多标准形同虚设，得不到执行。

3.4 技术装备的落后

我国非烧结制品生产技术装备总体水平较低，也很落后，与国外差距很大，其中压砖机尤为突出。几十年来我国一直使用转盘式压砖机，简易混凝土砌块振动成型机。前者有8孔和16孔两种机型，以8孔为主，压力低、生产效率低、制品密实度及强度不高。后者制造粗糙、激振不够，产量低，产品密度及抗压强度不高，产品质量较差。

3.5 投资能力低，企业规模小，生产工艺落后

不少投资者缺少资本，筹资能力弱，又想投资生产墙体材料，只能选择价格低、性能差的简易设备及简单工艺，导致企业规模小，小企业很多。

3.6 缺乏研究

我国非烧结制品是在基本上没有深入研究的情况下发展的，在我国自发展非烧结制品以来，对生产配比、生产工艺及装备、产品性能形成机理及影响、产品性能等基本没有进行过系统、全面的基础研究。对该类制品缺乏正确、深入的认识。即使有些研究也很零星分散。

4 原因分析

4.1 建筑墙体裂缝

墙体裂缝的成因，可归纳为3类:地基基础不均匀沉降;大气温度变化导致墙体胀缩变形;材料的干燥收缩。但在三者中主导因素是什么?有人对非烧结砖建筑墙体进行了多年连续的跟踪观察调查。对不同材料建造的建筑物实体进行观察调查比较，发现在同一地基基础上，同一气候环境中建造的非烧结材料建筑墙体和烧结实心黏土砖墙体产生裂缝的状况和程度不同。其中非烧结材料建筑墙体开裂比较普遍，比烧结实心黏土砖建筑墙体严重。这些非烧结制品，有的上墙不久，窗下及墙体就开始出现裂缝，有的经过10～20年还在开裂。

用非烧结制品建造的墙体一般都出现开裂，而烧结实心黏土砖建筑墙体基本不裂，究其原因:黏土经过烧结成为精陶，其内部为固熔体结构，没有胶凝材料，该结构不会因其孔隙中自由水的迁移，引起很大的体积变形，其干燥收缩值小于0.1 mm/m。非烧结制品的抗压强度来源于制品在水化硬化过程中的所形成的水化硅酸钙，产品取决于制品中水化产物的数量、种类、结晶度、骨胶比、材料密度等。不仅孔隙中存在有游离水，而且在水化产物中含有不同数量的结合水。外界环境的变化、制品中水分迁移导致收缩和膨胀。当水分从制品排出因失水而引起收缩。

非烧结制品的收缩值随原料性能、配方、工艺过程、技术装备、产品品种及管理水平不同而不同，一般在0.2～1.2 mm/m。我国非烧结制品的干燥收缩值一般在0.6～1.2 mm/m，这是非烧结制品先天固有的性质，亦是先天不足之处，也是我国非烧结制品墙体开裂的深层次原因。

可以得出这样的结论:墙体开裂是制约、阻碍我国非烧结制品发展、推广应用的主要矛盾。非烧结制品材料收缩值大是产生墙体裂缝矛盾的主要方面。要发展非烧结制品必须解决其材料收缩值大的问题。

4.2 冻害问题

粉煤类颗粒、颗料级配欠佳，如制造工艺不当，致使制品密实度不高、空隙率较大，吸水率高所产生。

4.3 标准问题

我国非烧结制品的产品标准指标普遍偏低，干燥收缩值定为0.5～0.8 mm/m，有的更大。市场准入门槛太低，这反映出砖坯压制密实度不高，养护不够充分，抗变形能力差。

4.4 生产装备问题

成型是非烧结制品生产的关键工序，成型机械是非烧结制品生产的关键设备。由于我国经济发展相对落后，装备制造能力不强，制造水平不高，加上我国社会投资及消费能力弱，砖的价格低，对质量好、价值高的设备用不起，因而我国非烧结制品生产装备水平低，制造粗糙，性能相对较差，工艺装备不完整。

4.5 投资不足、急功近利，设备简陋、管理落后

投资不足导致选用简陋工艺、价格低、性能差、制造粗糙的设备，以及尽可能不采用高压蒸汽养护，而选用常压蒸汽养护或自然养护，即使采用蒸压养护也千方百计降低养护压力和缩短自然养护，导致非烧结制品中决定抗压强度和干燥收缩值的结晶体数量不足、结晶度不够，而使产品抗压强度不高，干燥收缩值大。

高压蒸汽养护及养护制度对非烧结硅酸盐制品的物理力学性能影响较大。采用高压蒸汽养护随着养护压力的提高，制品抗压强度随着提高，干燥收缩值随之降低。

对产品水化物X－衍射分析也能了解为什么一定要发展蒸压养护，这也是为什么不提倡、不主张发展或者反对发展蒸养粉煤灰砖、蒸养灰砂砖或免烧、免蒸的双免免烧硅酸盐砖的根本原因，也是业界长期争论的根本原因。

另外，设备差，成型压力不足或激振力不够，成型方式不妥使成型的坯体密实度不够，孔隙率偏高，致使成品吸水率偏大，抗冻性差，收缩值大。

4.6 研究开发不足

墙体材料在国民经济中是一个微不足道的小行业。几十年来很少得到国家在研究开发经费上足够的支持。企业规模小，产品价格低，盈利能力弱，企业既没有开发创新的意识，也没有这样的能力。即使争取到一点科研经费也是杯水车薪，无力深入研究，造成研究缺失。这也是导致该行业今天这种状况的原因之一。

5 建议与思考

鉴于材料干燥收缩大是产生墙体开裂的主要原因。因此，首先要加强研究和生产，使砖的干燥收缩值达到0.2 mm/m标准值水平。毕竟从根本上解决非烧结砖干燥收缩值大的问题并非易事，由于先天的原因只用单一办法解决非烧结制品墙体开裂并不容易。因此，必须同时加强砖的应用技术研究，从设计、施工技术及管理入手，采取相应的结构构造措施加以弥补，双管齐下，解决墙体开裂问题。

(1)减少非烧结制品干燥收缩值。

①优选原材料，优化配制，优化骨料颗粒级配。

②选用大吨位，高压自动压砖机，实行双面多次冲击液压加压成型。优化选用浮动压头的压机，消除砖坯分层，提高砖坯密实度。对于振动成型要选用激振力大的自动砌块成型机。淘汰转盘式压砖机、简易砌块成型机及工艺。

③大力发展高压蒸汽养护蒸压砖，淘汰常压蒸汽养护工艺及免烧免蒸的所谓“免烧砖”产品及生产工艺技术。

④选择合理的蒸压养护制度，优化水化硅酸钙水热合成条件，形成数量足够，结晶度良好，强度高，收缩度小的托勃莫来石结晶和硬硅酸钙石晶体，使砖的抗压强度大于19.6 MPa，干燥收缩值不大于0.2 mm/m。

(2)研究改进、模具结构改善表面状况，或使用专用砌筑砂浆，提高、改善砂浆与砖的粘结强度，提高砌体的抗剪强度。

(3)大力发展大规模自动化生产线，加强管理，淘汰小企业。

(4)制订新标准、修订老标准，提高产品各项性能指标，提高准入门槛，特别要将干燥收缩值、抗冻性作为产品是否合格以及是否能进入市场用于墙体的关键性指标。不达标者不能生产，不准使用。

(5)要加大标准贯彻、执行的监控力度，整顿广告市场，规范宣传，正确引导。

(6)国家及企业应加大科研开发投入并争取列入国家科技计划，加强材料基础研究和设备开发。要特别加大对应用技术研究的投入。

［1］建筑材料工业技术情报研究所.墙体材料评价体系研究(二)［J］.砖瓦世界，2006(3)

［2］谢恩光.大力发展建筑砌块积极推动墙体改革［J］.建筑砌块与砌块建筑，1999(4)

［3］王立久.中国新型墙体材料发展趋势［J］.国外建材科技，2003(2)