硅酸钙板材在民用建筑上的应用
硅酸钙板材料含义
按我国现行建材行业标准JC/T564-2000,以钙质材料、硅质材料及增强纤维(含石棉纤维或非石棉纤维)等为主要原料,经成型、蒸压养护而成纤维增强硅酸钙板(硅酸钙板).又按我国现行建材行业标准JC/T412.1-2006及JC/T412.2-2006, 以石棉纤维或非石棉纤维为增强材料,以水泥或在水泥中掺入硅质、钙质材料为基材,经制浆、成型、蒸压(或蒸汽)养护制成纤维水泥板。众所周知水泥也可称为钙质材料.所以硅酸钙板和纤维水泥板可算是一家人的两个”亲兄弟”.然而，硅酸钙的结构形式很多，在不同的反应条件下其结构形式会有不同。以水泥作为原材料生产的制品，在原材料本身就已经含有部分的硅酸钙；而石灰和石英在原材料状态下是不含有硅酸钙的，必须在某种条件下才形成硅酸钙。它们之间制成的成品的理化指标也有明显的区别，甚至可以影响到其应用范围。所以，具体定义“纤维硅酸钙制品”和“纤维水泥制品”还是有一定意义的。
硅酸钙板材料的构成
无论是纤维增强硅酸钙板产品也好，纤维增强水泥板产品也好，其材料的基本组成都是一样的：
1. 胶凝材料；
2. 增强用的纤维材料；
3. 功能性填料；
4. 添加剂。
首先，在这四种基本组分里面，最重要的就是胶凝材料，它好比一个人的身体。一个人如果连身体都没有就不能算是一个人。如果胶凝材料不存在或者起不到应有的作用，无法令产品具有一个稳定的固有现状就不能算一个产品；
第二，增强用的纤维材料很重要，它好比一个人是否可以自由地、独立地生存的生存方式一样。一个人如果无法自由地、独立地生存，那么他的生存只能说是遗憾的存在。如果胶凝材料中起增强作用的纤维材料不能起到它应有的作用，那么它是否存在都无所谓，因为它无法令产品从纤维的使用中获得额外的强化作用；
第三，功能性填料也很重要，它好比人要分男女、要分高矮、要分肥瘦，还要以各个人之间的性格不同、知识水平不同、工作能力不同、专业能力不同而分成不同的人群，然后“各尽所能”地参与社会活动。没有一个人是“万能”的。产品中的功能性填料也一样，它的不同就决定了产品不同性能特点，可以把产品也形成和人类一样的“群体”：有普通用途的、有防火用途的、有潮湿场合用途的、还有室外墙体用途的和屋面瓦用途的等等。产品和人类是一样的：没有一种产品是“万能”的，不同的应用场合，不同的应用方式将对产品提出不同的性能要求。就像男人不可能代替女人而女人也不可能取代男人一样，女扮男装或者男扮女装都是假冒的，是在骗人。同样，拿室内产品用于室外，拿普通产品冒充防火产品都是假冒的，是在骗人；
最后是添加剂。它的存在就好比人的长相和身材，也可以跟人的性格进行类比。如果一个人的性格不是那么随和，可能大部分人都无法接纳他；如果一个人的长相和身材真的像恐龙，同样我相信大部分人都无法接纳他。这时候的他就必须倚赖整容、化装、服饰来装扮自己，改善自己的原有的特性以期让大多数人接纳自己。同样的道理，如果生产配方中所使用的原材料性能无法稳定或者无法满足所有的要求时，我们就必须给它“打扮”一下，改善它某些缺陷以期获得我们所需要的结果。没有添加剂或者添加剂起不到它应起的作用，那么，作为产品“父母”的配方设计师和原材料们，你们必须是非常完美的“父母”，否则你们的“孩子”就可能“生”不出来或者能“生”出来也很“丑陋”，没人愿意“娶”她或者“嫁”他。
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应用场合与产品性能
目前，无论是国内建材市场还是国外发达国家的建材市场，石膏制品、水泥或者砂质水泥制品和硅钙制品作为民用建筑物的轻板材料应用是十分普遍的。然而，由于对材料的认识不同，民众的求知欲望和自然科学知识普及率的不同，导致国内建材市场与国外发达国家的建材市场在相同应用范围时对材料的选择有所不同。
比如，纸面石膏板在国外发达国家里，由于其应用历史比我们长得多，经验也丰富得多。他们大多数会把纸面石膏板由于私人住宅的室内隔墙和吊顶上，也会用于一些规模不算太大的公共建筑物的吊顶上；对于水泥或者砂质水泥板材，他们会大量地由于建筑物的室外部位，如：独户住宅的外墙、屋面、屋檐及天沟围闭等；对于硅钙板材，他们一般会由于公共建筑的室内隔墙、吊顶等等的部位。而需要防火的公共场合包括私人住宅，会选用专用的防火硅钙产品。各种产品有各种产品特有的用途，有其独特的市场定位和价格定位，很少会出现混淆和错误使用的。虽然纸面石膏板也在发展其防水防潮产品和防火产品，但在这些发达国家里，人们都非常清楚尽管纸面石膏板也有性能不错的专业防水防潮产品和专业防火产品，不过其最终的性价比仍然无法和专业的硅钙产品媲美，所以选用的情况也不多。生产企业也比较愿意自觉遵守某些道德规范，不会硬着头皮拿石膏板去跟硅钙板产品去斗一番。
他们就是这样各自在各自特有的市场中并立生存着，正面的竞争情况甚少也基本上无需太多和太大的材料陈述就能够解决问题。也是因为有此基础，所以他们的建材DIY（DO IT YOUR SELF，自己动手做）非常流行，基本上不用解释产品的用途，只要在说明书上写清楚，顾客就能作出正确的选择，不会硬为了省钱或者某种目的故意为难自己、产品和生产商的。
但在我们国内的情况就有点不同。我们实行墙体改革已经三十年，实际上除了大城市里的公共建筑以外，其他建筑物仍然有使用粘土砖的情况，就算是大城市里的住宅楼也还有使用粘土砖的。所以，建筑轻板在我国虽然已经有几十年的历史，实际上真正认识和了解这类产品的非专业人士很少，就算是专业人士也因为接触不多而了解肤浅，甚至最近还有建筑师看着样品仍然搞不清楚什么是石膏板和什么是硅酸钙板的。在如此的认知状态下，让这些国内人士对产品作出正确的选择的确是非常困难的。
也因为如此，造成纸面石膏板、木夹板、水泥板、砂质水泥板、硅酸钙板、模压石膏板、冷扎铝板、彩色钢板、矿棉板、塑料装饰板、木屑水泥板、木屑石膏板、刨花板、中密度纤维板（MDF）和高密度纤维板（HDF）等等的板材都挤在一个小小的市场区域中，进行着“风、马、牛不相及”的正面竞争。
广州埃特尼特当年的总经理，比利时人芮尼·维梅尔先生说，在介绍产品时不要拿不同的产品作直接的比较，那是没有意义的不正当竞争。应该站在材料特性的原理上介绍产品，把各种不同的材料特性清楚地介绍，专业人士们就会知道他们该做些什么的了。若通过搞关系去推销产品,由于有些专业设计人员不了解材料，他们就跟企业讨价还价。所以，有许多问题并非完全就是别人的问题，自己曾经做了些什么呢？我们应该这样问一下自己。
那么，在民用建筑物里面，在不同的应用场合，对我们的纤维增强水泥制品、纤维增强砂质水泥制品、硅钙制品又有些什么具体一点的、经过量化的要求呢？
首先，我们来看看无石棉板材的密度与强度关系：
|
轻板名称 |
自然养护水泥制品或蒸压砂质水泥制品 |
蒸压养护硅钙制品 | ||||||||||
|
密度 |
≤1.0 |
1.3 |
≥1.5 |
≤1.0 |
1.3 |
≥1.5 | ||||||
|
强度 |
最低 |
最高 |
最低 |
最高 |
最低 |
最高 |
最低 |
最高 |
最低 |
最高 |
最低 |
最高 |
|
7.0 |
9.0 |
13.0 |
17.0 |
18.0 |
23.0 |
6.0 |
10.0 |
12.0 |
15.0 |
17.0 |
20.0 | |
从上表中，我们可以发现：自然养护的水泥制品和蒸压养护的砂质水泥制品在相同的密度情况下，其强度一般都比蒸压的硅酸钙制品要高一点。然而，与之相反的是，在温度和湿度变化影响中，蒸压的硅酸钙制品在相同密度的情况下，其体积变化率要比自然养护的水泥制品和蒸压养护的砂质水泥制品要小一点。两者各有各的优缺点，如何选择只是选择人对使用场合的具体要求侧重点的和个人理解而已。
然而，对建筑轻板的选择并非仅仅就是一个密度和一个强度两项指标就可以解决问题的。还有许多不同的，甚至是很特殊的项目指标需要明确。另外，应用场合也非常广泛。因此，我把最常见的几个应用列举出来，再把国外典型的无石棉板材指标以及其适用范围给大家作一下介绍，以作为各个企业在发展自己的产品时参考使用（图表见附件一）。
首先，让我们关注一下附件一中的应用范围。正如我前面所说的那样，在此图表中我仅仅介绍了：
普通吊顶，两种，分别是：干燥场合的吊顶，例如住宅的客厅、卧室的吊顶，公共场合的办公室、走廊吊顶，酒店的大堂、房间、走廊吊顶，以及候车室、候船厅、候机厅、演出场所的休息厅等等的吊顶。潮湿场合的吊顶，例如住宅的卫生间、厨房吊顶，公共卫生间、浴室、食堂餐厅的厨房等等的吊顶；
普通隔墙，两种，分别是：人流密度低场合的隔墙，例如住宅的套内各种隔墙，办公室隔墙，酒店房间隔墙等等。人流密度高场合的隔墙，例如商场、走廊过道、学校、影剧院，各种候车、船、飞机的厅室隔墙，医院、实验室隔墙等等；
外墙围壁，两种，分别是：城市多层建筑（一般指最大应用高度≤15米，约合标准设计5层楼）的应用，同时必须考虑当地的最大风压、地表和环境粗糙度、基本风压、建筑物的体形系数、建筑物的高度系数、最大降雨量等等的因素。城市高层建筑（一般指最大应用高度≤100米，约合标准设计33层楼）的应用，同样必须考虑当地的最大风压、地表和环境粗糙度、基本风压、建筑物的体形系数、建筑物的高度系数、最大降雨量等等的因素；
平式和坡式屋面，可以利用大幅面板材以≥1.5％坡度作轻型保温隔热和防水的平式屋面系统。也可以各种平面形状的小幅面板材，以叠合的形式作轻型保温隔热和水密（非气密式）的坡式屋面系统；
隔声墙体，主要以解决人声的传播干扰为目的时，其有效频率选择范围为100Hz～3150Hz。主要以解决影剧院和歌舞剧院声音传播干扰为目的的，其有效频率范围的选择为20Hz～20000Hz。实际上，以建筑轻板作为隔声用途时，其隔声量特别是低频部分由于受到“质量定律”的影响而实际效果是无法跟那些厚重的建筑砌块或现浇混凝土墙体系统相比的。因此，综合可行性因素和经济因素考虑，以建筑轻板作隔声墙体的最大隔声量以≤55db为宜；
吸声。几乎所有的材料都具有吸声的能力，区别只是吸声量的大小而已。如果板材做了穿孔处理的，其吸声量已经不仅仅是板材本身的吸声量，而是通过“空腔效应”、“活塞效应”、“面积率”、“反射率”和“折射率”等等各种效应的综合结果了。在此所分析的仅仅是指板材没有作任何处理的结果。这里分两种，分别是：吊顶和墙体围壁。必须注意的是：吸声量与有效的、具有吸声率比较大的材料面积有直接的正比关系。在建筑物里面，墙体的面积都比吊顶和地面面积要大，甚至是数倍的关系。也就是说，在考虑建筑吸声的时候，对墙体处理更应该予以重视；
声反射。在建筑声学里，除了要作隔声和吸声处理以外，往往同时需要考虑声反射的处理。建筑轻板在这个时候是大有用武之地，同时，考虑吸声系统的设计和应用的时候，利用建筑轻板的声反射功能可以减少穿孔板的品种数量，提高企业的经济效益也令使用者随时调整其声学效果提供了方便；
保温隔热。保温和隔热是两个不同方向的相同概念。无论是建筑物的内外保温隔热，还是同一幢建筑物里面不同的楼层或者房间之间的保温隔热都是需要考虑到的，特别是建筑物的建筑面积比较大而使用频率并不太高的时候更应该注意；
被动防火。与灭火器、喷淋系统、烟感系统和温感系统这些主动防火所对应的、具有不燃特性的、耐高温特性的、高热阻特性的、高温体积变形低的和具有抗高温开裂性能的都可以称之为被动防火材料或者系统。它可以以隔墙、吊顶、风管、烟管、门、隔断物和披覆物等等的形式出现。
这里共介绍了九种不同的建筑轻板具体应用。在这九种不同的应用当中，与板材本身性能关系最大的应用是：外墙、屋面和被动防火这三方面的应用。
而这三个方面里，外墙产品和屋面产品是我们这个行业的所有产品里应用历史最长的，也是目前国际上产销量最大的产品。以本行业世界上最大的跨国企业，比利时埃特尼特来说，在2002年外墙和屋面产品的销售额高达一亿多欧元，以现在的汇率折算，这两个产品她的营业额接近12亿人民币！
而且，这两种产品无论是从建筑物的抗自然灾害能力、减少伤害的安全保障能力、建筑节能能力、环境保护和提高建筑物舒适度等等各个角度来说都是十分有效的。
在被动防火产品上，虽然这个产品是在上个世纪中叶才发展起来的，但其发展势头非常的强劲。在当今世界的发达国家里，这个产品已经成为公共建筑物里面必然用到的产品。在国内一些大型建筑物或者政府工程里也相当重视，使用量越来越大。还是以本行业世界上最大的跨国企业，埃特尼特属下的一个著名品牌“保全（PROMAT）”来说，在2002年他们的防火板材销售额接近五千八百万欧元，以现在的汇率折算，其营业额接近6亿5千万人民币！
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大家可以想想：仅仅是一个企业，6年前她一年的销售额竟然高达18亿人民币，而且仅仅是这三种产品。
在附件一的图表中，我把产品以密度分成高、中、低三个类别，以密度对应应用场合并以星星的数量多少来表示该密度的产品使用合适程度：
星星数目最多是5颗，表示非常合适；
星星数目4颗，表示效果不错或者性价比高；
星星数目3颗，表示效果或者性价比一般；
星星数目2颗，表示效果或者性价比不好；
星星数目1颗，表示效果或者性价比差；
没有星星的，表示不合适或者性价比很低。
大家可以通过密度和星星数目的多少来检查各自产品的适用范围。同时也可以根据各自的技术力量和设备情况考虑开发那些新产品以适应其他的应用。
然后，在附件一图表中，还介绍了各种不同应用所要求的21项的具体性能指标。在这些指标里面，有部分是多数企业的实验室仍然不具备检测手段和检测人员的，对于这些项目可以委托社会上的一些专业实验室或者研究所进行检测。
由于我们这个行业在国内的企业技术水平和生产能力差异比较大，加上对产品的应用范围认识不足。大部分企业仍然拿自己的产品和其他种类的建筑轻板进行正面的竞争，而对自己对手的产品认识也很有限。所以，很多应该提供的性能指标都没有提供给设计师。比如，热膨胀系数、各种条件下的收缩率、各种状态下的导热系数、弹性模量、抗冲击强度和抗冻融循环这些性能指标就跟产品的应用设计有非常大的关系，缺乏这些指标设计师是无法进行应用设计的。
就算设计师勉强用上了你的产品，他也不可能是自己拿你的产品去检测而取得一个结果来计算的。他只能是假设一个非常保守的数值或者参考某个产品的相关指标来进行计算。这样对于企业和他的产品来说是很不公平的，往往是“大材小用”了。最可怕的是“小才大用”了，这可是个安全问题啊，是个人命的大问题了。
当“大材小用”时就导致了造价的上涨，造价高了建设方就不高兴了，他就要压你的价格了。你的价格一低就减少利润了，缺少利润你就没办法开发产品和开发应用了，也就没有新产品支持市场了；缺少利润企业就得想办法增加销量或者降低成本了，各个企业都在增加销量的时候就意味着竞争的加剧。没有性能差异的产品竞争最终只能是价格的竞争，价格的竞争又再次造成利润的下降。如此一来，唯一的办法就是降低成本。而成本不是可以随意节省的，因为它受到自然规律的约束。于是，强行降低生产成本的产品就越做越差了，销量也就越来越低了，价格就更难上去了，利润也就更加低了，企业就更加困难了……。
放射性水平和石棉含量是两个非常重要的健康和安全指标。建筑材料和其他日常生活用品包括食物是不一样的。食物、衣物这些东西如果有害，往往会很快通过健康状态表达出来，人们可以很快查找到原因并马上采取措施纠正。然而，建筑材料如果对健康和安全有影响却往往不会马上在人体上产生一些明显的临床病症，而是通过量的增加不断地影响着使用者的健康和生命安全，甚至影响使用者的寿命。
放射性对人类健康的影响大家都很清楚。在我们这个行业所生产的产品里，放射性水平影响最大的就是原材料。只要原材料的放射性水平合格，我们的产品就基本上是合格的。但如果我们大量使用的水泥、石灰这些经过加工的原材料是否其原矿的放射性水平和生产商他们所选用的其他原材料放射性水平都是合格的呢？这又变成了我们企业在选择那些生产商产品的问题了。
石棉问题我放在下一个题目里面谈，避免个别题目的内容过分集中。
增强用的纤维
我国的第十个五年计划，由国家经济贸易委员会编制的“新型建筑材料行业《十五》规划”在5.3.2节中显示重点发展产品之一是：新型墙体材料——用对人体无害的纤维代替石棉纤维生产“绿色墙体材料”。
石棉纤维对我们这个行业的贡献很大，在各种增强用的纤维里面，它的使用历史是最长的。然而，石棉制造商早在七十年前就已了解接触石棉可能导致间皮癌症和肿瘤癌症和肿瘤的危险性，但他们将这一信息作为商业秘密严格地控制起来。第一篇关于石棉致癌的报道是在60年代中期。直至今天，许多石棉制造商仍然在尽量隐藏长石棉危险的事实。
世界卫生组织（WORLD HEALTH ORGANIZATION，简称WHO）于2007年4月27日再次呼吁禁用石棉，其报告包括中文版本在内均在其网页上公开免费下载。另外，还可以在网上查国际化工安全组织（INTERNATIONAL PROGRAMME ON CHEMICAL SAFETY，简称IPCS）和国际癌症研究中心（INTERNATIONAL AGENCY FOR RESEARCH ON CANCER，简称IARC）的有关安全指引以及其所引起的健康问题。
另外，告诉大家一个不幸的消息：我的父亲今年75岁了。他从年轻时一直到退休都是服务于生产石棉瓦、石棉纸、石棉刹车片、石棉绳等石棉制品的广州市建材二厂。由于他长期接触石棉材料，在2004年开始不断出现莫名其妙的腹痛现象。经过连续多年、多次在广州市多家大医院住院检查仍然无法查出病因。终于在四年之后的今年3月份，通过外科腹腔镜微创手术被诊断为典型的石棉致癌病：间皮癌。这是一种到目前为止，世界各国都没有有效治疗方法的致命癌症。而且这种癌症的误诊率在世界各地都很高，一般的无创检查手段和血液检查都无法发现的。我父亲就是因为几年来一直查不出病因而延误诊治的。
在这里还要提醒大家，据世界各国的不同报告指出的一些共同点是：这种癌症用常规检查方法确诊很困难，而且很容易被误诊，甚至血液检查也不会显示患病。通过手术的直观检查是目前最有效的。建议曾经接触石棉材料时间比较长的人们，一旦发现有莫名其妙的腹痛时，立即到规模比较大的正规公立医院检查，并记住要清楚地提醒接诊医生你曾经接触石棉。
同时，如果可能的话尽量不要再生产和接触石棉材料及其制品。
替代石棉的纤维种类很多：多种高分子有机纤维、多种天然木质纤维、多种人造纤维等等。各企业可根据自己产品的特点、工艺和设备选择不同的纤维作为增强材料。无石棉制品并非只有某种木质纤维才能满足要求，而是通过不同的配方、配比、工艺的组合，在这种组合所要求的条件下以某种可以满足此条件的设备是完全可以生产出来的。利用不同纤维的不同特性，可以生产出成品性能明显不同的产品以满足不同的应用场合的需要。
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国内行业现状
目前，我国行业内的产品状态基本如下：
1. 大部分企业的产品都是：自然养护或者蒸压养护的，含石棉的，水泥或者砂质水泥制品，属于普通用途的，中等密度的，室内隔墙产品；
2. 少数企业的产品是：蒸压养护的，无石棉的，硅钙制品，属于普通用途的，中等密度的，室内隔墙产品；
3. 极少数几家企业的产品范围比较广：蒸压养护的，无石棉的，硅钙或者砂质水泥制品，有低密度的，室内吊顶产品和中密度的，室内隔墙产品，有低密度的，高性能的防火专用产品和中密度的多用途防火产品。还有个别企业很快就会向市场提供高密度的室外墙体产品，甚至屋面产品。
毫无疑问，综合全国行业内所有这些企业来看，我们在产品品种上，如果以使用场合来分类，可以说基本上与世界上发达国家相同。尽管这个所谓的相同的品种配合差异非常大。然而，我们可以希望通过学会、协会的专家们的帮助下，在国家有关政策的扶持下，我们可以加快产品品种的更新换代，加速实现产品无石棉化，防火产品专业化，室内外产品分门别类，以明确指标划分出室内和室外产品，强化产品性能的认证而不是仅仅加强产品品质的管理。
自然养护的波纹瓦虽然还有很多企业在生产，但品种单一，应用研究少，无石棉问题、市场拓展力度、品种多样化等也有待我们去发展。
如果我们把眼光放远一点，看看这个世界我们就不难发现：除了中波瓦和小波瓦以外，世界各地所生产和使用的大幅面屋面瓦的品种和数量非常多，如果把小幅面的纤维增强水泥瓦也算进去的话，我们这个行业产销量最大的产品之一就是屋面瓦。
然而，由于各种各样的原因，我国这个行业的屋面瓦却无法与国际接轨。而以蒸压养护工艺处理的屋面瓦在国内行业里面还是空白。以建筑板材而言，正如我上面所说的那样：国内大部分企业生产的都是中密度室内用途的普通产品。由于目前行业内的企业基本上属于乡镇企业或者私营企业，没有了以前国营（国有）企业那么强大的专业技术力量。在企业缺乏技术力量的同时，企业的所有者又都具有趋向于快速致富的经济意识。不同企业之间的产品基本雷同，缺乏产品特征和特色。于是乎大家都为了获得订单只能在成交价格上做文章，当价格文章做的不再那么有效的时候又搞起了人际关系，利用各种各样的、明的和暗的手段去竞争以期在这种看不到前途的竞争中获胜。在这种没有前途的市场争夺中，那些所谓的胜利者最终的成交价格在追求高额利润的意识主导下，首先是把利润拿下了，剩余的部分已经很难再来研究产品和产品应用了，能够把企业维持下去已经是相当不错的了。
由于企业没有新的产品作为利润和市场份额的增长点，为了获取更多的利润和夺取更多的市场份额，企业就在缺乏专业技术力量的指导下，以各种各样的方法尽量地降低各种成本，以期通过这种“以守为攻”的方法去达到目的。然而，这种方法是受到自然规律约束的，不是想省就能省，也不是想代替就可以代替的。在缺乏专业技术人员的指导下，目前，国内这个行业的产品性能相差很大，质量也很不稳定。好的企业很好，差的企业很差。事实上，在这个世界要想得到什么，就必须要有付出。要改变这个行业的现状，企业必须有足够的利润，而这些利润并不仅仅是为了满足企业主个人的欲壑，还要为各个企业的产品研究和应用开发要有付出。
如果能够在学会和协会的帮助下，行业中有一个专业的产品和应用研究机构，专门为业内各个企业提供有偿技术援助服务的，这样我们这个行业才能尽快改变目前这种现状，才能尽快摆脱“千人一面”的产品状态，才能不再作那种“没有技术含量”的价格竞争，才能令成交价格回到正常水平上来，才能在国内、在世界上站稳，才能找到属于自己的市场位置，在国内和国际市场上才能有我们应有的影响力。
编写撰稿人：伍永基
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