高性能砂加气混凝土砌块研发革新及推广应用研究

罗克佐

高性能砂加气混凝土砌块研发革新及推广应用研究

罗克佐

近年来，因应节能减排的世界潮流和国家政策，建筑节能与结构一体化的研究和实践逐渐升温，这些研究和实践直接指向传统工业向高新科技迈进，一些高能耗、高污染、技术落后的建筑材料将很快革新换代，建筑向环保节能型、生态健康型、功能集中型、低成本高性能型的方向发展势在必行，建筑结构与建筑节能一体化已成为行业主流。湖北省研发创新的“蒸压砂加气混凝土精确砌块和高性能蒸压砂加气混凝土砌块墙体自保温系统”和“干法施工技术”，满足冬冷夏热地区建筑节能设计标准要求，并在湖北省内工业与民用建筑工程中进行了大量的实践应用，效果十分显著。这种墙体自保温系统是采用自保温墙体材料干法施工而成。所谓自保温墙体，指的是无需在砌块墙体内外侧增加保温措施，单靠砌块墙体自身的绝缘性能即可使其砌筑的墙体满足现行建筑节能标准要求的墙体。所谓干法施工，是指在砌筑和抹灰前，砌块和保温板表面无需喷水润湿，直接采用专用粘结剂砌筑砌块墙体及墙体表面无需粉基层直接批刮薄层腻子的施工工艺。

一、问题的提出

1.国内外墙体材料革新现状

（1）国内墙体材料革新现状

墙体材料革新是可持续发展战略的产物，它的主要目的是保护土地、保护环境、节能利废。具体的讲就是淘汰落后的工艺和产品，发展科技含量高、施工效率高的轻质、高强、保温、隔热、防火、低碳、节能、环保的新型墙体材料，实现节地、节能、节材、节水和环境保护、资源综合利用、可持续发展和改善建筑功能，提高建筑工程质量的目标。1992年国务院批准国家建材局等部门关于加快墙体材料革新和推广节能建筑意见的通知（国发〔1992〕66号），标志着我国墙体革新事业的正式启动。该通知的出台，对我国新型材料的发展具有很强的指导作用，意义深远，我国的墙体材料改革也开始走上了法制化、规范化的道路。全国30多个省市分别建立了由政府牵头，主管部门组成的墙改领导小组和办公室，设立了发展新型墙体材料专项基金。此外，全国各级墙体材料改革办公室着力组织新型墙体材料的推广应用，以试点省、市为主，由国家和地方分层组织科研、学校、生产、设计、施工等单位，对300多项课题进行攻关研究，制定修改了我国最常用的六类产品的设计施工规范、规程和图集，配套地解决了我国常用的23种新型墙体材料生产和应用中的技术问题。新型墙体材料的生产和应用已在大、中城市取得进展。特别是国家提出170个城市于2003年6月30日前限时禁止使用粘土砖的政策后，有力地促进了全国新型墙体材料的发展。据统计，1998年全国新型墙材占墙体材料总量的19.6%，2000年为26%，2002年为31.7%，2004年为39.1%，呈逐年递增的趋势。

（2）国外墙体材料革新的现状简介

各国新墙材料革新都有各自的特点，各自的墙材结构也五花八门。在美国，石膏板和空心砌块占绝大多数，而粘土砖、硅酸盐砖和加气混凝土占的比重小；在日本，各种轻质板材和砌块占主导地位；在俄罗斯则以各种砖（包括粘土砖和硅酸盐砖）和混凝土大板墙体为主；在西欧，以各种硅酸盐制品和轻质板材为主；在北欧，由于气候寒冷，加气混凝土的产量较大。

尽管各国墙体材料的发展不尽相同，但是归纳起来，发达国家的墙材革新有如下特点：

①发达国家粘土砖在墙体材料中比重较小，据统计，2005年一般在30%以下，其产量趋于平稳；

②混凝土及硅酸盐墙体所占比重较大，各种制品的产品逐年增长；

③轻质复合墙体所占比重也较大，绝大多数国家轻质板材的产量有所增长。

2.高性能砂加气混凝土砌块在我国的生产应用状况

（1）高性能砂加气混凝土砌块的定义及生产工艺

高性能砂加气混凝土砌块属新型墙体材料的一种，目前我国主要生产蒸压粉煤灰加气混凝土砌块和蒸压砂加气混凝土砌块，近几年来，高性能砂加气混凝土砌块经过研发革新，如湖北地区研发革新的有：蒸压砂加气混凝土精确砌块和高性能蒸压砂加气混凝土砌块墙体自保温系统。

高性能砂加气混凝土砌块，是以水泥、硅石砂、生石灰、粉煤灰、矿渣等为主要原材料，以铝粉为发泡剂，经过磨细搅拌，计量配料，浇注成型，预养，切割，蒸压养护，成品包装等工序制成的具有细密多孔的混凝土块材。它具有轻质、高强、保温、隔热、吸声、防火、节能、环保、可锯、可镂、可刨、可钉加工等特点。主要用于工业与民用建筑的框架结构、框剪结构的内外填充墙体，也用于建筑物屋面的保温和隔热。

（2）高性能砂加气混凝土砌块在我国的生产状况

目前，全国登记在册的生产厂家有600多家，生产和销售达到3000万立方米的规模。但中国高性能砂加气混凝土砌块企业的整体技术水平还比较低，产品合格率也不高，生产经营管理水平也比较低，整个行业需要加强技术改造，淘汰规模小、生产工艺设备落后的企业，提高生产技术水平与产品应用水平。这些企业中，不乏产量和销售突出的企业。

但是，大多数企业的年产量都达不到设计产量的70%，因此，就全国范围看，高性能砂加气混凝土砌块行业还存在资源浪费的现象。

（3）高性能砂加气混凝土砌块在我国的推广应用状况

我国高性能砂加气混凝土砌块推广应用的总体情况不容乐观。在全国具有高性能砂加气混凝土砌块生产能力的省、市中，深圳、上海等大城市加气混凝土的应用水平还不高。但是湖北省推广应用加气混凝土的力度较大，该省、市的高层建筑基本上内外墙全部使用加气混凝土砌块。

高性能砂加气混凝土砌块虽然是一种既符合墙体革新又符合建筑节能的材料，但是目前在墙体材料中所占的比例还比较低。

3.加强高性能砂加气混凝土砌块推广应用研究的必要性

在2004年2月6日北京召开的加气混凝土专家论坛上，专家们提出，作为目前新型墙体材料中最值得关注的一种墙体材料，加气混凝土的优势还远远没有发挥出来，他们呼吁设计及施工单位予以关注。

近些年来，50%实施建筑节能的地区已从北方严寒和寒冷地区扩大到南方夏热冬冷地区，而加气混凝土是满足节能50%要求的唯一单一材料墙体，加气混凝土面临着巨大的市场机遇。而国际上的加气混凝土发展较好的是德国市场。

加气混凝土的推广应用问题，政策性扶持和引导不够是主要原因。同时，过去应用中存在空鼓、开裂、剥落等弊病，以及应用技术需要进一步完善也是另一原因。一方面，我们全都会面临能源紧缺问题；另一方面，像高性能砂加气混凝土砌块这样节能的产品不能顺利进入施工环节，包括混凝土精确砌块和高性能混凝土砌块不能顺利推广应用，这种现象确实值得研究。

4.研究对象、分析框架和课题研究意义

主要对推广应用高性能砂加气混凝土砌块过程中政策、管理、技术三个方面问题进行研究，以切实解决上节提到的问题。

首先利用SWOT分析法找出目前推广应用高性能砂加气混凝土砌块的优势和劣势，再以平行的方式从政策、管理、技术三个方面的问题进行分析，提出见解和解决方法。政策分析方面，主要引起公共政策客体和利益的讨论，提出进行利益均衡的必要性，制定能够让各方接受的政策；管理方面，根据系统工程的理论，提出新的管理模式；技术方面，对目前存在的主要技术难题进行研究，提出解决方案。通过这三个方面的研究，扫清目前推广应用中的主要障碍。

课题研究的主要意义在于，对扭转目前高性能砂加气混凝土砌块叫好不叫座的状况发挥作用，提高新材料、新技术在建筑节能中的应用，推进墙体革新和建筑节能工作的进程。

二、高性能砂加气混凝土砌块推广应用的技术研究

1.高性能砂加气混凝土砌块产品质量和工程质量现状

在我国，不同地区的高性能砂加气混凝土砌块质量良莠不齐，像上海伊通、湖北神州建材等大企业，其生产设备先进，管理技术水平高，科研力量雄厚，因此，产品质量相对稳定。而一些年设计生产能力在10万平方米/年以下的企业，产品的质量就难以得到保证，这样的企业在我国占60%以上。一是产品的尺寸偏差和外观质量问题较多，缺棱掉角和断裂的现象时有发生；二是产品在厂里的静停时间不充分，产品出厂含水率高；三是一定密度的产品抗压强度达不到规定的要求；四是技术控制不到位，干燥收缩值过高。

特别值得注意的是，我国很多企业加气混凝土砌块强度级别普遍偏低，尤其是最低指标的合格品强度值过低，500kg/m3容重的优等品、一等品均为3.5MPa，合格品仅为2.5MPa；我国标准中虽然规定有优等、一等品和合格品之分，但是在当前建筑市场难以做到优质优价，普遍只追求价位的情况下，生产厂家绝大多数只生产销售最低级别的合格品加气混凝土砌块，目前我国市场上合格品要占70%左右，优等品、一等品不到30%。这自然显得市场上加气混凝土砌块的质量档次普遍过低。

高性能砂加气混凝土砌块的建筑工程质量往往同材料的材质、施工工法的正确程度和配套技术的完善程度成正比。在我国，特别是一些落后地区，施工技术水平较差，施工人员的素质较低，对新墙材的性能了解不透，应用技术没有完全掌握，并且施工时采用粘土砖的施工方法来进行新墙材的施工，于是导致工程质量问题。而各地基本上都未开发研究出适合当地具体情况的、过硬的应用技术，因而在施工中出现这样那样的问题。当前遇到的主要问题是：（1）对高性能砂加气混凝土砌块的砌筑和抹灰仍沿用现场搅拌水泥砂浆和混合砂浆的做法，造成粉刷层和墙体粘结度低，进而出现开裂、空鼓甚至剥落等诸多质量问题，严重地影响了建筑的表观质量和使用功能；（2）由于材料本身的干燥收缩，以及其本身吸水率大，而吸水速度慢等特点，导致了墙体出现了砌体裂缝。这些问题往往很难得到根治，一方面因为研究的力量不够，不能进行专题的课题攻关；另一方面，就算找到了治理的方法，一些素质不过硬的一线施工人员也无法全面贯彻落实。因此，总体来说，我国的高性能砂加气混凝土砌块的砌筑质量和抹灰质量还有待进一步提高。

2.造成高性能砂加气混凝土砌块工程质量的主要原因

（1）高性能砂加气混凝土砌块自身的结构与传统施工工艺不适应

加气混凝土砌块是细密多孔结构且是封闭的，这就决定了加气混凝土砌块具有两大特点：吸水速度慢，比粘土砖墙慢3倍左右；吸水量大，饱和吸水率粉煤灰加气混凝土砌块高达35%～40%；砂加气混凝土砌块达15%～20%。传统的施工方法，一是要求在抹灰前反复浇水以保证抹灰层水分不被加气混凝土砌块吸收。即使施工人员不折不扣地去做了（事实上施工现场能这样做的几乎很少），浇上去的水真正让加气混凝土砌块内部吸入的也很少，大部分水流失，少部分水留在加气混凝土砌块表面。结果抹灰后，加气混凝土砌块墙上的抹灰层的水分反而被加气混凝土砌块吸去而容易产生抹灰层干裂。另外，由于少部分水留在了加气混凝土砌块的表面，因水分渗透速度缓慢，故易在抹灰层与墙面粘结处聚集水分，使墙体含水量不均，造成抹灰面开裂、脱壳。

另外一个重要原因是干燥收缩。高性能砂加气混凝土砌块是干燥收缩值较大的一种材料。由于客观原因砌块上墙时往往含水率过高，而且砌块截面上含水率分布不均匀，各处收缩值不同，表面收缩值大，内部收缩值小，因外变形递度而产生收缩应力，使墙体开裂。因此，建议在加气混凝土砌块墙体表面刷一层界面剂。这样做保证了加气混凝土砌块墙体与抹灰层有良好的粘结力，但对于传统的湿法施工工艺开裂的问题仍无法解决。

（2）传统抹灰材料与加气混凝土材料性能不适应

因加气混凝土砌块自身的强度和弹性模量较低，与强度和弹性模量高的水泥基砂浆之间容易产生较大的剪应力，在冷热循环、干湿循环时，会使抹灰砂浆所受约束力太大而开裂。而且水泥砂浆保水性差，而加气混凝土砌块吸水性较强，影响了砂浆的水化，降低了填充墙的抗剪强度及砂浆与砌块的粘结强度。加之通常的加气混凝土砌块墙体抹灰砂浆一般在现场拌制，而现场称量多用体积法或经验法，计量误差大，水泥多时易开裂，水泥少时易粉化起皮。另外，水泥/石灰膏中的石灰质量（如消化不良）也是导致日后抹灰层开裂的原因。

3.管理部门在解决高性能砂加气混凝土砌块推广应用技术问题过程中的作用

新墙材在推广应用过程中的许多技术问题的解决，需要管理部门的积极参与。管理部门在这个过程中起到桥梁和催化剂的作用。一方面，生产企业技术力量有限，需要社会的科研机构参与到技术问题的研究中去，而管理部门可以从中协调，降低办事成本。另一方面，企业在技术研究方面往往舍不得投入资金，而各地新墙材有专门的科研资金可以运用，也促进了高性能砂加气混凝土砌块的技术和研究。

更重要的一点是，管理部门对企业的技术创新有监督作用。管理部门可以通过以下途径促进企业进行技术创新：

（1）通过制定产业政策，使企业优胜劣汰。国家发改委曾经公布了对高性能砂加气混凝土砌块规模的要求，对年设计生产能力达不到10万立方米的生产线进行限制。各地新墙办也可以根据当地的实际情况，对高性能砂加气混凝土砌块企业设置门槛，促使企业上规模上档次，以保证产品质量。

（2）通过日常的质量管理，避免劣质产品进入施工现场。各地新墙办都有质量管理的执法权力，可以通过加强对高性能砂加气混凝土砌块企业的质量管理和对建筑工地使用高性能砂加气混凝土砌块的日常管理，督促企业生产符合技术标准的加气混凝土砌块，督促施工单位运用正确的施工方法进行合理施工，避免技术问题的产生。

三、结语

通过对高性能砂加气混凝土砌块推广应用过程中出现的典型问题的分析，本文结合新墙办工作的实际，从政策、管理、技术三个层面出发，结合政策运行过程、管理过程、应用过程中碰到的问题、寻找出影响高性能砂加气混凝土砌块推广应用的几大瓶颈，并利用有关管理学的基本理论给予研究和解决。主要创新点是通过对高性能砂加气混凝土砌块推广应用过程中政策客体的利益分析，提出利益均衡的重要性；抓住墙改工作是一项系统工程的重点，研究系统工程的方法在推广应用加气混凝土砌块过程中的运用；通过对湖北地区的应用实例，解决高性能砂加气混凝土砌块在应用中碰到的难题。认为我国有条件的地方应当推广应用高性能砂加气混凝土砌块，以适应建筑节能的要求。本文主要得出以下结论：

1.在政策分析过程中充分考虑各政策客体的利益有利于推广应用高性能砂加气混凝土砌块政策的执行。

2.在管理过程中应当注重运用系统工程的理论，并重视部门间的配合和激励机制的运用。

3.利用适合的施工方法，通过干法施工工法和薄抹灰技术应用实例，可有效地控制砌体裂缝和抹灰层空鼓开裂的质量问题，各地应当研究适合各自砌筑特点的施工方法，并合理采用配套材料。

希望通过对政策、管理、技术方面的研究，提出对今后推广应用高性能砂加气混凝土砌块起到一定的作用的思路和方法，以期待实践的进一步研发革新。

（作者单位：黄石扬子建安集团有限公司）