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国内外建筑轻板发展状况和趋势分析

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1.前言

  墙体作为建筑的主体材料之一,直接影响房屋使用面积、造价、使用功能。根据几种住宅结构形式的粗略计算,每平方米建筑面积约有1.82—2.42m2的墙体,其中内墙约占65%—75%。建筑轻板分为两大类,一类是隔墙板,另一类是保温板。隔墙板是建筑分室、分户、外围护墙用的轻质条板,和经复合或采用龙骨、填充物施工后作为墙体的建筑薄板。保温板是建筑外墙保温用的单体板、复合板。这两大类几十种产品的生产工艺和装备水平差别较大,产品的应用程度也依据各国的国情存在很大的差异。

  随着建筑工业化的要求,发达国家在四五十年代便开始了墙体材料转变,即小块墙材向大块墙材转变,大块墙材向各种轻质板材和复合板材方向转变。经过半个世纪的发展,各国已经基本形成了本国墙体材料的主导产品。

  从上表可以看出,建筑轻板的发展与国家经济发展、土地面积等因素密切相关。美国的轻质板材以各种石膏板为主,其产量一直居世界首位,以品种多、规格全、生产机械化程度高而著称;日本以石棉水泥板、蒸压硅钙板、玻璃纤维增强水泥板(GRC板)的生产居世界领先水平;英国以无石棉硅钙板的生产为主;德国、芬兰以空心轻质混凝土墙板生产为主;水泥刨花板起始瑞士,现德国、日本、马来西亚、匈牙利都有大规模生产。

2.国外建筑轻板主流品种、生产线

  2.1轻骨料混凝土条板

  2.1.1芬兰混凝土条板生产线

  (1)技术特点:
  皮思益公司(PCE)移动式条板挤压机生产线。该生产线挤压工艺全部采用移动式螺杆挤压方式,即挤压机一边挤压一边行走的方式,连续生产。其工作原理是在被(挤压机)螺旋挤压的物料的反作用力下,挤压机沿着条板生产线(地面)轨道行走,从而实现连续条板生产。
  (2)主要原材料:普通硅酸盐水泥,沙,粉煤灰等轻骨料,钢筋(可不加)。
  (3)单线生产规模:单班15万m2/年。
  (4)产品规格:宽600-1200mm、厚75-500mm。
  (5)主要性能指标:

  2.1.2美国斯蒂尔公司、德国翰得尔公司的木浆纸纤维增强挤出板生产技术(国外称之为3E板)

  3E是英文Extrusion(真空挤出)、Economy(经济便宜)、Ecology(生态环保)三个单词的字头缩写,概括了该板不同于其它板的主要特点。该产品既可用于室外墙又可应用于室内墙,室内墙主要应用于框架结构的分户墙、分室墙、卫生间和大开间的分隔墙。3E板作为墙体具有重量轻,墙厚仅为双面抹灰砖墙体的1/7-1/8;墙体薄可增加使用面积13%,具有防火、防震、隔热等性能;此板可锯、可刨、可钻、可干法作业;装配式安装,施工速度快,劳动强度低;环境污染少。

  (1)技术特点:固定式生产流程,挤出设备不动,成型好的墙板运动。

  (2)主要原材料:普通硅酸盐水泥,粉煤灰、工业灰渣等轻骨料,木浆纤维并配其它填加剂。
  (3)生产规模:100万m2/年。
  (4)产品规格:宽×厚×长=600×(60—80)×(2500—3300)mm。
  (5)主要性能指标:

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  2.1.3德国史特莱夫(STREIF)公司生产线

  (1)技术特点:采用的是螺杆挤压成型工艺。该板强度高,抗压达到100—170kg/cm2;80mm厚板的面密度为100kg/m2,防火隔音性能均好。因为掺有植物纤维,故板表面比较粗糙,施工时需对板面做二次处理;因板密度高,施工中搬运困难。
  (2)主要原材料:水泥、砂子、植物纤维、添加剂(CaCI2)、水等。
  (3)生产规模:80-100万m2/年。
  (4)产品规格:(300、450、600、900)×(80、90)×3000mm。
  (5)主要性能指标:

  2.2钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板

  (1)技术特点:钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板是用两片焊接钢丝网中间夹一层聚苯乙烯泡沫板,然后在施工现场两侧喷抹砼而成。
  (2)主要原材料:渡锌钢丝、聚苯乙烯泡沫塑料板。
  (3)生产规模:80万m2/年。
  (4)产品规格:76×1220×2440mm。
  (5)主要技术指标:

  2.3GRC条板

  玻璃纤维水泥(简称GRC)是一种新型无机复合材料,水泥起胶结作用,玻璃纤维起增强作用,具有轻质、高强、抗裂、耐火、抗冻、抗温湿度变化等功能,加工性好等优点,用GRC材料单独或与其它材料复合可生产多种建筑材料,如板材、装饰材料(罗马柱等西式装饰材料)。

  2.3.1德国与奥地利合作开发的韦尔克莱托生产线

  (1)技术特点:将水灰比较低的流变量较好的微集料混凝土(砂灰比为2:1的水泥砂浆,砂子粒径<2mm)均匀地泵送至其上铺塑料薄膜并按一定速率运行的传送带上,通过专门的装置使连续的抗碱玻纤无捻粗纱沿着传送带方向及短切至一定长度按二维乱向埋置在微集料混凝土中。具有强度高、成本低、收缩值小的特点。
  (2)主要原材料:水泥、耐碱玻璃纤维、微集料。
  (3)生产规模:300万m2/年。
  (4)产品规格:600×(60—120)×3000mm。
  (5)主要技术指标:

  2.3.2日本旭硝子开发的洪滨板生产线

  (1)技术特点:将玻纤、水泥、轻骨料及其辅助材料拌成料浆导流到一高速运行的无端毛布上,再经真空脱水与辊压密实后制成连续板坯经辊压压花烘干喷涂制成GRC外墙装饰板。该生产线产量高,尺寸误差小,可生产出低密度板、高密度板、平面板、花纹板等不同品种的板材。
  (2)主要原材料:水泥、耐碱玻璃纤维、微集料。
  (3)生产规模:500万m2/年。
  (4)产品规格:600×(12—15)×3000mm。
  (5)主要技术指标:

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  2.4玻璃纤维增强防水石膏空心板

  (1)技术特点:大尺寸空心石膏板,国外称RBS建筑体系是澳大利亚RAPIT BUILDING SYSTEMS PTYLTD开发的一种新型大尺寸石膏板,它是以石膏为基础,掺入玻璃纤维及其它化学添加剂合成空心石膏大板。对环境不造成任何污染,对人体无害。
  (2)主要原材料:天然石膏(或烟气脱硫石膏、磷石膏、钛石膏等)、玻璃纤维。
  (3)生产规模:70万m2/年。
  (4)产品规格:长12m、宽2.4—3.05m、厚0.12—0.25m板中有48个尺寸为230×94mm孔洞,板壁厚13mm,板孔间厚20mm,板底有150mm高的加强肋。
  (5)主要技术指标:

  2.5加气混凝土板

  以水泥、石灰为胶结材料和砂、粉煤灰原材料加上发泡剂经磨细、配料、浇注、发泡、切割、蒸压养护而成的一种轻质板材。国外已有半个多世纪的发展,瑞典西波列克斯(SIPOREX);丹麦斯蒂玛(STEMA);波兰乌尼波尔(VNIPOL);德国道斯腾(DORSTENER)、伊通(YTONG)、威汉(WEHRHAHAN)公司、荷兰裘洛克斯公司。都是不同年代技术发展的代表。加气混凝土板材突出的特点是质轻,容重仅500—600kg/m3,保温隔热性能优异,可做屋面板、隔墙板和外墙板。

  2.6其它建筑轻板

  2.6.1钢板夹芯复合板

  钢板为彩色压型钢板,按其芯材可分为聚苯泡沫夹芯板、岩棉夹芯板、玻璃棉夹芯板等。该板特点质轻、长度宽限大、外观漂亮,施工方便,岩棉玻璃棉夹芯板防火性能好,保温隔热。主要用于建筑外挂墙体围护兼保温。美国ABC公司、芬兰PARTEK公司、意大利OMS公司都是这方面的代表公司。

  2.6.2彩色铝板及铝塑板

  铝塑复合板(简称铝塑板)是由铝板为表层以聚乙稀(实芯、低发泡),为内层经过复合加工而成。一般铝板表面还有树脂涂层。铝塑板分为内、外两种墙板,内墙板注重隔音防火及表面处理的多样化,复合厚度为3mm其中铝板厚度为0.04mm—0.2mm芯板厚度小于2.6mm,铝板一般采用纯铝,涂层为聚酯、聚胺酯、亚克力,复合方式为冷复合或热复合。主要用于建筑外挂墙体围护兼保温。

  2.6.3各种蜂窝板

  根据仿生学原理蜂窝结构具有优异的力学性能,利用这种性能,在墙体材料研究中开发出了各种蜂窝式夹层板。如铝蜂 窝板、纸蜂窝板、玻璃钢蜂窝板,欧洲、日本都开发了此项技术,我国河北承德、江苏常州都引进了此项技术及装备。生产的蜂窝夹心板材主要应用外墙,具有装饰保温性能好,强度高等特点。还可用于大型公共建筑大活动空间的轻质活动隔断,可随建筑功能的改变,快速方便地分隔房间。

  2.6.4水泥(或石膏)刨花板

  以水泥或石膏为胶凝材料用木质(木材加工剩余物,枝桠材棉杆麻杆蔗渣等)刨花纤维等增强材料,外加适量的化学助剂和水,采用半干法在受压情况下完成水泥或石膏与木质材料的固结而制成水泥或石膏刨花板。此种板材具有自重轻(面密度10kg/m2—35kg/m2)、高强度、隔音、隔热、防火、防水、抗蛀和可钉、可锯、可装饰等多种优异功能以及耐候性,由于无高分子胶合剂,因而不会产生任何有毒有害的挥发物如甲醛等。此板可做不承重的内外墙、天花板、隔音板。

  2.6.5干挂式外发泡聚胺脂与铝板复合保温装饰板

  德国罗宝公司研制的干挂式外墙保温装饰板具有自重轻、防雨、防撞击、保温隔热、外观美观大方、装饰性强、使用寿命长等优异特点,是目前国际市场上流行的保温节能型装饰板材之一。此种板由三部分组成,表层为涂装压纹的铝板,厚度0.5mm,主要是防雨防撞击美化作用;中间为硬质聚胺脂泡沫塑料,厚度25mm,内层为一层厚0.06mm铝膜,起保护聚胺脂泡沫不易老化的作用,使用此板可节能60%左右。

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3.我国建筑轻板主流品种、生产线

  3.1石膏类

  3.1.1增强石膏聚苯保温板、增强石膏空心条板

  以石膏为胶凝材料,根据需要及资源情况可加入粉煤灰等工业废料,采用短切玻璃纤维、玻璃纤维网格布或钢丝作为增强材料,在模内浇注成型,初凝(抽芯)脱模、干燥后制成成品。目前在我国主要是采用手工平模、立模成型工艺,由于生产工艺简单,在我国发展较快,配套的产品标准、设计规范、施工规程和验收标准均已完善。

  增强石膏聚苯保温板主要用于居住建筑的外墙内保温,增强石膏空心条板主要用于居住建筑内隔墙。这类产品在我国居住建筑用的隔墙和保温板类中,占20%左右。

  3.1.2石膏砌块

  以石膏为主要原材料,采用短切玻璃纤维增强,在模具内浇注成型,初凝脱模、经窑炉烘干或晾晒制成成品。该产品由于具有强度高、重量轻、耐火隔热、干法施工,与其他石膏类产品相比,施工后墙体不易开裂等优点而逐步得到市场的认可。该产品主要用于建筑内隔墙,在德国、法国、荷兰等国家使用量较大,在我国正处于推广时期,产品标准、施工规程已经齐备。

  3.1.3石膏薄板

  主要包括纸面和无纸面石膏板、纤维石膏板等,由于其必须采用龙骨或与其他材料复合后使用,价格比其他隔墙板高,目前主要用于公用建筑内隔断、隔墙,在居住建筑隔墙中用量极少。

  据不完全统计,国内已建成投产的纸面石膏板生产线生产能力已超过3亿平方米。生产企业主要分布在上海、北京、山东、河北、山西、天津、广东、四川、新疆及甘肃等地。年销售量12000万平方米。

  纤维石膏板是一种以建筑石膏为胶凝材料,以各种纤维(主要是纸纤维)为增强材料的新型绿色建筑材料。有时在其中加入保温隔热材料(如珍珠岩)后做成三层板,其综合性能优于纸面石膏板,其防火性能、环保性能更加优异(可使用工业废料如磷石膏、脱硫石膏、废纸等)。此板具有呼吸功能,使居住者的感觉更加舒适。现在半干法生产方法是比较先进的,特别是半干法连续压机生产,生产规模年产达300—1500万平方米,此法生产能耗低、板质量好、产量高、板面光洁、不用砂光。

  3.2水泥类

  3.2.1增强水泥聚苯保温板、增强水泥空心条板(GRC)

  由于GRC既可避开玻璃钢中昂贵的树脂又可避免石棉带来的脆性及环境污染,用玻璃纤维增强比用钢筋增强分散度高、抗裂性好,且无钢筋生锈之虑,而引来无数有眼光的企业家及科技工作者,投身于此项事业,使我国GRC板材的发展从无到有,从小到大,技术水平不断提高,并且相继研制出与抗碱玻璃纤维和低碱度水泥这两种材料相匹配的GRC制品,寿命可达六十年,产品性能达到当代世界先进水平。由于该产品性能好、价格低,预计占有居住建筑用轻板30%的市场。

  我国GRC应用技术研究始于七十年代中期到目前,生产已初具规模,人工铺网抹浆的落后工艺将由立模浇注法、平模喷射法、挤出法等半机械化生产逐渐代替。但与国外相比仍有一定差距,例如日本和欧洲采用流浆法,已有年产500万平方米的自动化生产线,主要以外墙挂板为主,厚度在8—20毫米长度3000毫米,还可在板面压制出不同图案,具有很强的装饰效果。

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  3.2.2轻骨料混凝土条板

  采用水泥为胶凝材料,以陶粒、粉煤灰、浮石、火山渣、炉渣、煤矸石、聚苯粒等为骨料,以钢丝或玻璃纤维为增强材料(有的不加),经浇注或挤出成型生产的实心或空心条板。近几年,由于挤出设备和工艺的进步,挤出成型生产工艺占主流,并逐步扩大市场占有率,预计目前占有居住建筑用建筑轻板市场的15%左右。

  3.3钢丝网架聚苯乙烯夹芯板

  该产品在国外主要用于隔墙,在我国,通过去掉一面钢丝(暂命名为插丝钢网聚苯保温板),通过与墙体粘接喷混凝土或直接与混凝土现浇作为外墙外保温的做法开始流行,由于该产品与其他外保温材料和做法相比造价低,因而在剪力墙结构的居住建筑外墙外保温工程中应用广泛。

  3.4加气混凝土条板

  该产品既可用于保温,又可用于隔墙,是目前我国唯一可以不经复合就可作为保温墙体材料。由于加气混凝土墙板良好的不燃性、隔热性、隔音性,而逐渐引起重视,特别是在框架结构、钢结构体系中具有很大发展空间。但是,由于生产加气混凝土的技术和设备要求高、投资大,加上一些施工技术问题正在研究中,因此占有的市场份额具有很大潜力。一般成规摸的加气混凝土生产线的生产能力为10—15万立方米。

4.国外建筑轻板发展趋势

  4.1建筑轻板产品向复合型、多功能型、经济适用型方向发展。

  随着经济高速发展,人力资源成本的提高,既省工又减少湿作业且利于机械化施工的板材发展快速。按照建筑功能需求,同种产品经深加工或与其他材料复合后,可具备保温、隔热、隔音、吸音、防火、装饰等各种功能,极大地扩展产品的适用性。

  4.2建筑轻板生产线向大型化、自动化发展,充分发挥规模化效益,降低成本。

  4.3在世界能源越来越紧张的状况下,以生产综合能耗低、绿色、环保为特征的建筑板材已经成为发展主流。

5.国内建筑轻板发展趋势

  随着建筑轻板应用领域的不断扩展,应用水平的不断提高,建设工程对建筑轻板的品质要求越来越高。行业的发展离不开市场,市场的开拓离不开产品质量作保证。

  5.1标准的先行

  按照国外发展的经验,产品的应用必须要有产品质量的保证,相应的产品标准必然走在产品应用之前,而且随着市场的开拓产品的标准会越来越严格,企业的生产必定会按照标准的要求组织实施。

  5.2产品将多样化

  我国地域辽阔,不可能一种产品通打天下。各地的原材料供应、建筑体系、习惯等都会有差异,各种适宜当地特点的产品将会百花齐放。

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  5.3生产能力将向大型化发展

  当前生产能力的相对过剩是年产10万平方米的自动化水平低质量低的小企业产品,造成应用中的问题而引起的。这些手工操作露天养护的产品质量是不能得到保证的。

  5.4生产过程和产品将向环保节能发展

  国家可持续性发展战略已经在政策上逐步落实,建筑轻板的生产企业的生产过程和产品必须是环保型的节能型的,才能得到政策的支持和被社会的接受,产品才可能有生命力。

  5.5生产线将向技术含量高、装备水平高的方向发展

  从配料、成型、养护的各个过程一定要有完备的自动化的装备,这样才能保证产品的质量稳定。

  5.6共同推广应用将是潮流

  生产企业必将进入应用领域来推广建筑轻板的应用,企业要有自己的研发中心还要有自己的应用队伍来配合科研设计单位的工作。

6.结束语

  通过对比,我们发现国外先进的建筑轻板的生产线大多数在国内都有引进。国内行业主管部门应根据各地的发展条件确定主流产品;科研和设计部门应通过对引进生产线的消化吸收,赶超或紧跟国外的先进技术;制造企业相应提高我们的装备水平;各部门和企业在标准制定和产品应用上给以高度的重视。这样,我国建筑轻板的发展和应用会有一个非常广阔的空间。


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