墙体材料工业的发展应充分利用各地资源

　　墙体材料是建筑物的主要结构砌筑及围护材料，是建筑物的主体材料，我国房屋建筑材料中70%是墙体材料，几乎占每栋建筑物主体固体材料用料的80%以上。墙体材料工业是中国建材工业的重要组成部分，也是基础工业之一。

　　1 我国墙体材料发展现状与存在问题

　　我国墙材总产量大，企业数量多，但人均劳动生产率低，品种少，规格单一，质量水平一般。近年来，由于墙体材料革新与建筑节能政策的推动，我国墙体材料由单一烧结粘土实心砖发展到近百种。新型墙体材料虽然发展较快，品种较多，但从总体上讲，材料性能差，还不能满足建筑节能的要求。

　　砖瓦是我国墙材工业的重要组成部分，约占我国墙体材料总量的90%以上。我国砖瓦企业数量10万多个，占地400万亩左右。无论是产量，还是企业数量及占用土地均为世界各国之首。人均年生产量折标砖在15万块以下，而欧洲一些发达国家，如法国、德国、意大利等人均年生产量折标砖可在400万块以上，劳动生产率相差25倍以上。随着我国经济的快速发展，墙体材料也得到快速发展，我国每年新开工建筑面积20亿m2，墙体材料使用量高达8 500亿块（其中粘土砖用量约为6 500亿块），其产值接近建材工业总产值的三分之一。各类新型墙体材料产量达3 500亿块，约占墙体材料总量40％。实心粘土砖仍然是墙体材料的主要材料，总产量5 000亿块，占墙体材料总量的60%，耗能多达5 000多万t标准煤。

　　粘土实心砖主导墙体材料市场，不仅制约着建筑节能目标的实现，还存在着毁田取土、高能耗与破坏生态等问题。为此，2005年国务院办公厅以办发〖2005〗33号文件下发了《关于进一步推进墙材革新和推广节能建筑》的通知，明确提出，到2010年底所有城市禁止使用粘土实心砖，全国实心粘土砖年产量控制在4 000亿块以下，今后要严格控制和逐步取代普通粘土实心砖的生产和使用，大力推广新型墙体材料。新建建筑严格执行建筑节能设计标准，有条件的城市率先执行节能率65%的地方标准。到2010年新型墙体材料产量占墙体材料总数的比重达到55%以上，建筑应用比例达到65%以上。

　　10多年来，我国墙体材料工业取得了较大的进步，消化吸收国外煤矸石生产烧结空心砖技术、加气混凝土生产技术、外墙外保温技术、纸面石膏板技术等，也自行开发了一批粉煤灰生产烧结砖、页岩生产烧结砖、混凝土小型砌块等，禁止使用粘土实心砖的企业由第一批的170个发展到第二批的256个，即“禁实”政策等诸多墙改与建筑节能政策的实施，在技术方面与政策上极大的促进了我国墙体材料工业的发展。企业规模也发生了较大的变化，先前新建1 000万块/年以下规模的生产线占80%，现在3 000万块/年以上规模的生产线数量占新建生产线的60%以上，规模最大的已达到2.5亿块/年空心砖生产线，这样一条线可以代替25个1 000万块/年以下的生产线。不仅节约了成本，达到了规模效益，而且实现了生产的自动化，提高了我国墙体材料行业的整体发展水平。

　　2 墙体材料产品与原料发展状况

　　我国发展的新型墙体材料种类按照工艺性能分为：烧结墙体材料与非烧结墙体材料。烧结墙体材料包括了烧结实心砖、烧结空心砖、烧结多孔砖、烧结砌块与烧结板材；非烧结墙体材料包括混凝土砌块、加气混凝土砌块、混凝土砖、石膏板、GRC轻质板材、加气混凝土板材、加气陶粒砌块与板材等多个品种。然而，烧结墙体材料以其自身独有的耐久性、抗变形收缩性、尺寸稳定性、居住舒适性等技术指标及各地广泛适用的使用性能，在新型墙体材料发展中仍保持主导地位。在每年生产的3 500亿块新型墙材中，生产废渣新墙材1 300亿块，每年利用废渣生产非烧结墙体材料仅60亿块。

　　墙体材料工业的发展不仅是产品的种类发生了较大的变化，而且也带动了原料种类的变化，我国生产墙体材料的原料已由原来的粘土一种，发展到如今包括粘土、工业废渣、农作物秸秆、页岩、石膏、高岭土、膨润土、硅藻土、硅砂等非金属矿资源，建筑垃圾与生活垃圾、城市淤泥等城市固体废弃物几大类数十种原料。

　　粘土岩是一种含有大量粘土矿物的沉积岩。疏松未固结者称为粘土，固结成岩者称为泥岩和页岩。粘土矿种类齐全，分布面广，按性质和用途可分为陶瓷粘土、耐火粘土、砖瓦粘土和水泥粘土。各地砖瓦粘土资源分布不均，西部地区粘土资源丰富、东部地区则较少。特别是，几万年以来形成的世界上最大的黄土高原，其含有丰富的砖瓦粘土矿资源。由于丰富的粘土资源，几千年以来对传统砖瓦的观念与情感，目前粘土仍是我国生产烧结砖的主要原料，按照我国现有粘土砖生产数量计算，6 500亿块/年粘土砖中，实心粘土砖占5 000亿块，非实心粘土砖，包括空心砖与多孔砖共1 500亿块，其孔洞率按照平均30%计算，因此，粘土砖每年共消耗粘土1.5亿t。

　　我国的非金属矿资源比较丰富，目前己发现的非金属矿产有132种，其中储量大、质量好、已探明的有88种，有14种居世界前五位。建材产业属典型的资源依赖型产业，每年总消耗量在30亿t以上，其中墙体材料消耗量占近一半。非金属矿之一的高岭土分布广泛，遍布全国六大区21个省、市、区，但又相对集中，广东省是探明高岭土储量最多的省，矿石储量为44 215万t，占全国总量30.9％。其次为陕西、福建、江西、广西和湖南等省。大部分低品位的高岭土是生产烧结墙体材料的主要原料。石膏板作为一种环保节能的新型墙体材料,是替代黏土实心砖的最佳产品,已经成为许多公用建筑隔墙与吊顶的首选材料，从长远发展看,纸面石膏板在非承重内墙和吊顶的工程中,将成为一种主流板材。生产石膏板的原材料是硫酸钙。硫酸钙主要来源有两种:一种是天然石膏，也就是石膏石，中国石膏资源极其丰富已探明的矿区达150多处，储量达600亿t以上，居世界首位。其中，华东区的储量近400亿t，占全国总储量的70%左右。目前，全国年产石膏总量约1 000多万t。另一种是工业副产品化学石膏(主要是燃煤电厂的工业副产品脱硫石膏)。脱硫石膏主要来源于燃煤电厂, 我国正在推进的燃煤电厂脱硫将产生巨量石膏，据悉100万千瓦装机的燃煤电厂每年产生约30万t脱硫石膏，这都为石膏制品的发展提供了良好的条件。

　　工业废渣包括粉煤灰、煤矸石、脱硫石膏、赤泥、尾矿、磷矿渣与磷石膏等。我国是一个产煤大国，也是世界上燃煤发电的第一大国，发电能力每年以7.3%增长。电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加。2005年国内发电用煤达到6.4亿t，由此产生的粉煤灰为1.6亿t。而填埋在地下和山沟里的粉煤灰已达50亿t，占用土地10万亩。2003年我国煤炭总产量为16.67亿t，产生煤矸石2.5亿t，全国历年堆积的煤矸石有45亿t，形成较大的煤矸石山1 600多座，占地22万亩。每年产生金属尾矿、赤泥等固体废弃物3亿多t，目前只利用了1 000多万t，累计堆存量已达100多亿t。2006年我国氧化铝产量达到1 000万t以上。在氧化铝生产过程中，每生产1 t氧化铝会产生0.5 t~1.2 t的矿渣，这些矿渣因富含氧化铁(20%~50％)呈红褐色，被称之为赤泥。这些尾矿与赤泥可以被利用来生产烧结墙体材料。磷石膏是磷酸类工业的固体废弃物，是化工企业在生产磷酸、磷肥等产品过程中排出的工业废渣。每生产1吨湿法的磷酸，会产生5 t～6 t磷石膏。据资料显示，全世界每年产生的磷石膏约1.5亿t，我国年产磷石膏约3 000万t，其利用率仅为5％左右，目前累计储量约2亿t。目前建材工业每年利用的各类固体废弃物数量在4亿t左右，约占全国工业部门固体废弃物利用总量的80%，其中新型墙体材料综合利用各种矿渣3.6亿t。然而，工业废渣墙体材料厂址的分布由各地的工业工厂的分布决定，各地只能根据当地的产业现状，确定自身墙体材料产品的发展重点。
据统计，我国建筑垃圾产量一般为城市垃圾总量的30%~40%，每年产生量达4 000万t~5 000万t。按照我国城市人均年产垃圾400 kg，全国主要城市年产生活垃圾1.5亿t，城市生活垃圾的储量已达60亿t，侵占土地50亿m2，并以8%~10%速度增长。我国现有不同规模、不同处理程度的城市污水厂153座，城市污水年排放量达133.7亿t，处理率为14.3%，每年产生的城市污水污泥达1亿t以上。城市淤泥、建筑垃圾与生活垃圾等城市固体废弃物可以生产烧结类与非烧结类新型墙体材料，但是因技术、市场与投资情况而决定，其生产规模目前较小，也未能较广泛的普及。

　　因此，墙体材料工业的发展，不但是产品种类的变化，而且是原料种类的增长。但是目前较为成熟的、常见的生产烧结墙体材料的技术，除了粘土生产烧结砖技术以外，还有煤矸石生产烧结砖、粉煤灰生产烧结砖、页岩生产烧结砖技术等；非烧结墙体材料技术除了混凝土空心砌块、加气混凝土砌块生产技术外，还增加了纸面石膏板生产技术、纤维增强水泥板材生产技术、金禾板生产技术等。这些技术的发展为墙体材料行业带来了前所未有的机遇，也为因地制宜发展墙体材料创造了条件。

　　3 因地制宜发展墙体材料

　　墙体材料的发展不仅仅关系到国计民生，而且关系到子孙后代的幸福。墙体材料发展受建筑节能、废弃物利用、建筑结构、建筑功能与各地资源条件等多个因素的限制。大部分墙体材料具有较强的地域性特点，以及较小的销售半径，只能依据当地的资源条件进行生产。

　　3.1 墙体材料的发展要以建筑节能为核心

　　我国建筑能耗已占全国总能耗的28%，其中，建筑使用能耗占建筑能耗的88%，建筑围护结构的传热量约为建筑使用能耗的72%，在现有的建筑中99%以上是高耗能建筑，新建的建筑中95%以上是高能耗建筑，建筑能耗比国际先进水平高2～3倍，仅住宅取暖一项每年就消耗标准煤达2亿多t。在我国现行建筑运行中，北方建筑采暖每年多消耗2 000万t标煤，直接损失达70亿元，多排放CO2 52万t。南方地区夏季制冷也消耗大量电力。建筑使用能源浪费惊人，建筑节能刻不容缓。

　　加气混凝土等非烧结空心砌块，由于干燥碳化收缩以及建筑物开裂和渗漏等问题一直得不到很好的解决，使得烧结墙体材料成为墙体材料总需求的主流。但是，从表2中可以看出，烧结空心砖的导热系数为0.465 W/(m·K)～0.64 W/(m·K)，与国外烧结空心砌块的导热系数[0.11 W/(m·K)～0.3 W/(m·K)]相比，差距很大。当前，我国节能建筑主要采用外墙外保温、外墙内保温等复合节能保温体系，这些建筑节能保温体系存在耐久性与安全性差、施工难度大和建筑成本高等许多问题。要解决这些问题，必须依据当地的气候条件、资源状况等，开发以建筑节能为核心的新的墙体材料产品与节能墙体材料体系。

　　表2  常见的几种墙体材料有关性能比较

　　发展以建筑节能为核心的大掺量、高孔洞率、导热系数低的墙体材料制品，首先要考虑易生产、并生产出质量与档次较高的烧结空心砖、多孔砖与烧结保温空心砌块的原料，如页岩、煤矸石、粉煤灰等，再考虑利用其它工业废弃物与城市废弃物，如赤泥、尾矿、城市污泥与建筑垃圾等，由于目前在生活垃圾生产墙体材料方面存在较大的技术问题，该技术还未能普及，需进一步进行完善。最后可考虑利用脱硫石膏、粉煤灰生产加气混凝土等非烧结制品。

　　3.2 墙体材料的发展以满足建筑功能为条件

　　墙体材料的发展不仅要以建筑节能为核心，还要适应建筑功能的改善的要求，满足不同建筑结构和不同档次建筑的需要。以框架结构为主的高层建筑，应积极发展满足建筑功能要求，保温隔热性能优良，轻质高强，便于机械化施工的各类内、外墙板与空心砖砌体；多层砌筑结构和高层框架结构，承重墙体材料应重点发展承重混凝土小型空心砌块和承重利废空心砖；非承重墙体材料应以利废的各类非承重砌块和轻板为主。

　　内、外墙板与混凝土小型空心砌块，以及非承重砌块和轻板生产，首先应考虑积极利用粉煤灰、脱硫石膏、磷石膏等工业废弃物，再考虑利用建筑垃圾等城市废弃物与农作物废弃物，有天然石膏的地区也不应当首先考虑天然石膏生产价值较低的内、外墙板与轻板，应考虑用天然石膏生产档次较高的内、外墙板与轻板。烧结内填充材料要重点选择，烧结空心砖与烧结空心砌块等节能效率高、对人体舒适度高、容重低、在其寿命终期又可回收的绿色材料，有条件的地区可以选择利用页岩为原料，没有条件的地区可以利用工业废弃物为原料，最后再考虑使用城市固体废弃物的使用。

　　3.3 墙体材料的发展以废弃物利用为重点

　　大量堆积起来的工业废渣与城市固体废弃物，对现有与未来人们造成的危害不容忽视，而墙体材料的生产是消耗大量工业废渣与城市固体废弃物的主要途径。有煤矿和火力发电厂的地区，应积极发展高强度、高孔洞率、高废渣掺加量、高保温隔热性能的煤矸石烧结空心砖和粉煤灰烧结空心砖、粉煤灰加气混凝土、粉煤灰蒸压砖以及其他利废制品；页岩和灰砂原料丰富的地区，应积极发展烧结页岩和蒸压灰砂制品，使这些产品成为当地新型墙体材料的主导产品。利用当地资源，积极发展低能耗、低污染、高性能、高强度、多功能、系列化、能够提高施工效率的新型墙体材料产品，不但可以充分利用当地资源，而且解决了大量的废弃物处置难题。

　　3.4 各地墙体材料的发展应充分考虑当地资源条件

　　节能利废是墙体材料发展的先决条件，但并不是唯一条件，墙体材料的发展必须结合当地的资源条件，因为墙体材料的发展不能脱离经济效益这一前提条件，而仅考虑其社会效益。墙体材料由于运输半径与成本的限制，使墙体材料具有很强的地域特性，成为地道的地方性材料。因此墙体材料的发展，不能脱离当地的资源条件。

　　比如，粘土是一种含水铝硅酸盐产物，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质的作用而生成的，在自然界中分成广泛，种类繁多，藏量丰富，是一种宝贵的天然资源。黄土中含有大量的粘土矿，主要分布于中亚到我国的西北、华北和东北一带，世界上最大的黄土高原就是位于黄河上中游地区的黄土高原。横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省，面积64万平方公里。黄土覆盖厚度一般在100 m以下，而以陇东、陕北、晋西黄土层最厚，最厚在兰州，达300 m以上。黄土分布的面积和厚度，都居世界之冠。黄土中粗粉砂含量由西北向东南递减，粘土的含量却从西北向东南递增。黄土高原拥有大量的粘土资源，为粘土烧结砖的发展提供了其他地区无法比拟的原料条件优势，决定了黄土高原地区粘土烧结砖几千年以来，其他原料无法替代的发展历史。

　　然而，我国东北地区，由于粘土资源的匮乏，使得当地粘土资源相当珍贵，另外也存在该粘土资源含有大量砂土，对生产烧结墙体材料产品能造成不良影响，但是东北地区具有大量的煤炭资源，可以提供墙体材料发展所需的煤矸石原料，所以就决定了该地区煤矸石烧结砖厂家较多。近年来，国内其他有电厂、煤矿的地区，新建煤矸石与粉煤灰烧结砖生产线与加气混凝土砌块生产线的数量剧增。这些局面的形成，无疑都是经济效益领先因地制宜发展墙体材料工业的结果。

　　4 结论

　　综上所述，各地要结合本地资源、地理环境和建筑结构等具体条件，确定新型墙体材料主导产品，密切与规划、设计、建设、施工部门的相互配合，协调解决好推广应用中存在的问题。根据当地建筑结构体系、建筑功能要求，研究确定与当地资源、经济发展水平相适应的主导产品，采取有力措施，包括必要的行政措施，因地制宜发展墙体材料工业。