目 录
内 容 摘 要2
一、房屋墙体材料的中外发展历史3
1、国内发展历史3
2、国外发展历史3
二、中外墙体材料种类分析4
1、 建筑用砖4
2、 建筑砌块4
3、建筑墙板4
三、行业运营分析5
四、墙体材料存在的问题(标准、环保、材料、结构、施工、人文传承)5
1、 墙体材料标准不能引领墙体材料的科学发展5
2、 墙体材料环保的影响6
3、 墙体材料生产对能源的影响:6
4、 对居住环境的影响7
5、 材料问题7
6、 结构问题7
7、 施工问题7
8、 人文传承7
五、墙体材料的改革与创新(改变存在的问题并适应居住要求)7
1、资源保护7
2、低耗能7
3、废弃物的综合利用7
4、施工优势8
5、墙体材料的耐久性8
6、人居环境的保护与安全8
7、文化的传承8
六、市场分析8
七、未来发展的必然趋势9
内 容 摘 要
伴随社会的进步、经济的发展和环境要求的改变,建筑墙体材料应当在满足建筑和居住要求的前提下,更加的轻质、节能、环保、美观、安全以及耐久性。
发展新型墙体材料是新型墙体材料业本身发展的需要,是经济持续发展的客观要求,也是造福子孙后代的千秋伟业,大力开发与推广节土、节能、利废、多功能,有利于环保并且符合可持续发展的具体要求。根据新型墙体材料的内涵和发展趋势,新型墙体材料业的核心是进一步改善企业资源状况以及合理组织这些资源在整个产业中的配置的使用。这些资源质量和使用效率的提高,一方面体现为产业内各企业的生产技术、管理技术和服务技术的发展;另一方面促进产业内企业规模,企业间相互协调、相互补充、相互竞争。
在本论文中,通过对当前新型墙体材料现状分析和发展的研究,为未来墙体材料的发展和设计阐述一些观点。随着新型墙体材料研究的进展和新观念的不断推陈出新,必将在建筑业形成更加完善的政策机制和社会氛围,为最大限度地保护耕地和节约能源,提高资源利用率、改善环境、促进循环经济以及人文历史的发展作出贡献。
建筑墙体材料的发展方向
房屋墙体材料的中外发展历史
国内发展历史
中国是世界文明古国之一,墙体材料的发展史同样伴随着中国几千年文明史的进程,秦砖汉瓦驰名世界。三千年前的西周时期就已经有烧制的粘土瓦和铺地砖,两千多年前的春秋战国时期有就空心砖出现。公元前200多年的秦朝时期采用烧结砖建造了驰名中外的万里长城,目前保留下来的各类古建筑中,除了部分使用毛石墙体材料外,其余部分主要是烧结砖瓦。
1949年新中国成立以后,各类墙体材料得以重新发展。1952年烧结空心砖开始在北京生产;19世纪60年代广西和贵州开始利用砂石和水泥生产混凝土砌块;1978年纸面石膏板开始在我国生产。经过半个多世纪的发展,墙体材料品种越来越丰富,由单一的烧结粘土实心砖、毛石、土坯发展成砖、板、块三大类,尤其是自1992年国务院颁布了《关于加快墙体材料革新和推广节能建筑的意见》以来,我国开始大规模施行墙体材料革新,墙体材料品种由粘土实心砖向各类新型墙体材料转变。由单一满足性能向满足建筑维护隔断、美观装饰、隔声吸声、保温隔热、节能环保多功能性方向发展。
在原材料种类方面,对环境影响程度较低的页岩被广泛应用,砂石等材料被用于生产各类混凝土砌块,各类固体废弃物得以在墙体材料的生产中使用,墙体材料行业已经成为削减各类废弃物的主要行业,粘土资源使用率逐年降低。当前,我国墙体材料总产量超过8000亿标砖,其中,利用各种炉渣、粉煤灰等固体废弃物生产的烧结砖年产量超过1300亿块,占墙体总量的16%以上。
在生产技术方面,适用于各类产品的新技术新装备在墙体材料制造业中逐步普及应用,机械化、自动化程度及成套水平得以极大提高,形成了不同规模的墙体材料生产线,落后的工艺技术被大量淘汰。近年来,国内建成了一批技术先进的具有自主知识产权的半硬塑或硬塑挤出设备。
尽管新型墙体材料产品品种、性能和生产技术得到了极大发展,但墙体材料产品结构仍不合理,烧结粘土实心砖的比例仍高达50%-60%。混凝土空心砌块、蒸压粉煤灰砖、加气混凝土块占砌筑墙体的16%;而更符合新型、节能、环保的墙体材料自保温复合墙体材料占比却很少。
国外发展历史
由于社会制度不同,人口、资源、环境不同、经济发展水平不同、文化传统的差异,国外的墙体材料发展状况与我国墙体材料发展状况存在诸多方面的差异,包括品种性能、生产工艺和应用等方面。目前,国外墙体材料发展迅速,美国、日本、欧洲等国,在生产和应用上仍处于领先地位。
世界发达国家烧结制品结构产品主要是空心砖和空心砌块,欧洲各国空心砖产量占砖总产量的85%以上。近十几年来,产品向多功能方向发展,即有较好的承载能力,又能满足隔热、保温、隔音的性能要求。企业生产方式向集约化方向发展,工艺向先进、合理化方向发展,成型水分逐渐降低,隧道窑能耗低至1.2MJ/kg,劳动效率高。
混凝土砌块则起原于美国,近些年已成为欧美等国的主要墙体材料产品。各种品种、规格、式样、颜色的砌块应有尽有,制定了完善的混凝土砌块标准。国外混凝土砌块的发展趋势是:功能性的轻骨料小型砌块、施工方便的装饰砌块和保温砌块逐年增加。
1929年瑞典开始工业化生产蒸压加气混凝土,加气混凝土产量和用量最大的国家是俄罗斯,其次是德国、波兰、日本等,其方展趋势向轻质、多功能、高强、大型化和多品种方向发展。一些国家也广泛采用配筋加气混凝土生产技术。在原料方面,粉煤灰、炉渣和高效发泡剂得以利用。
国外的轻质板是在20世纪70年代以后发展起来的,包括玻璃纤维增强水泥(GRC)板、硅酸钙板与各类保温材料(岩棉、矿棉、聚苯乙烯)复合而成的复合板。当前的发展趋势是产品品种多样化、建筑功能绿色化、尺寸大型化、外观品质装饰化、生产过程自动化等。
近年来,国外在墙体材料上的发展也是日新月异。
中外墙体材料种类分析
建筑墙体材料是指用来砌筑、拼装或用其它方法构成承重墙或非承重墙的材料。在一座房屋建筑中,墙体占整个建筑物质量的60%以上。目前新型墙体材料发展迅速,品种不断丰富,已形成了砖、块、板三大系列多品种的墙体材料产品体系。目前中外墙体材料种类已经趋于同样化,因社会环境以及人文历史而在使用比例上存在一些差异。
1、建筑用砖
⑴烧结普通砖GB/T5101—1998
⑵烧结多孔砖GB13544—2000
⑶烧结空心砖和空心砌块GB13545—92
⑷非烧结粉煤灰砖
①蒸压灰砂砖GB11945—1999
蒸压粉煤灰砖JC239—91
2、建筑砌块
普通混凝土小型空心砌块GB8239-1997
⑵轻集料混凝土小型空心砌块GB15229-94
⑶蒸压加气混凝土砌块GB/T11968—1997
⑷粉煤灰砌块JC238-91
⑸石膏砌块JC/T698-1998
⑹泡沫混凝土砌块JC/T641-1996
建筑墙板
⑴石膏类墙板
①普通纸面石膏板GB/T9775-1999
②石膏空心条板JC/T829-1999
⑵玻璃纤维增强水泥板(GRC Glass fiber Reinforced Concrete)(GRC)JC666-1997
⑶SP预应力空心墙板
⑷建筑模网墙板(钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板)JC623-1996
⑸纤维增强硅酸钙板JC/T564-94
⑹蒸压加气混凝土板GB15762-1995
⑺金属面复合板JC689-1999
①轻质隔热夹芯板
②铝塑复合板
③EPS轻质隔热夹芯板
行业运营分析
我国建筑材料行业流行着3个70%的说法,即房建材料的70%是墙体材料;墙体材料的70%是实心粘土砖;而建筑行业节能的70%有赖于墙体材料的改革。这种说法一方面是国内墙材应用的真实写照,另一方面也说明墙体材料革新有着巨大的潜力。
“十二五”时期,是我国工业化、城镇化进程加快的关键时期,随着全面建设小康社会的逐步推进,建筑业的迅猛发展,我国经济社会发展已进入新的历史阶段。由于墙体是建筑维护结构的主要组成部分,因此进一步推进墙体材料革新是保护耕地,节约能源,提高资源利用效率、转变经济发展方式,维护人民群众权益,缓解经济社会发展与资源环境矛盾,增强可持续发展能力的重要措施。
从 2010年1月1日起,国土资源管理部门不再向实心粘土砖生产企业发放采矿权 许可证,限制向粘土制品生产项目供地;工商行政管理部门对未取得采矿许可证的实心粘土砖经营主体不再予以年检;城市规划管理部门加紧组织新型墙材生产企业建设用地及生产用地的规划工作;从本通知发布之日 起,投资管理部门对新建及改扩建的实心粘土砖生产项目不予核准备案; 并对各建筑设计院、建设单位、房地产开发公司、建设工程质量安全监督站、工程监理、施工及各有关单位提出了具体“禁实”的决定。明确凡固废综合利用企业全部纳入资源综合利用类企业,享受国家相关的各类优惠政策,包括税费减免,在土地政策方面实行全征全返等。并提出以节地、节能、节材为重点,积极利用各地煤矸石、粉煤灰、工业副产品石膏等替代资源,开发和推广应用新型墙体材料。
由此可见,轻质、节能保温、高强防火、利废环保的多功能复合一体化新型墙体材料是一项利国利民,功在当代,利在千秋的建设性工程,是一个长期发展的战略目标。
我国在产业政策上对节能、资源综合利用的新型墙材也始终进行着鼓励扶持,先后颁发了多项优惠政策,早在 1995 年和 1996 年连续发出关于 资源综合利用产品免征增值税的通知;2008 年 12 月 9 日财政部、国家税 务总局又发布了《关于资源综合利用及其他产品增值税政策的通知》(财 税【2008】156 号)规定,“对企业生产原料中掺兑废渣比例不低于 30% 的特定建材产品(包括砖)实行免征增值税政策”;特别是近期 2011年11月15日国家发改委在发改环资【2011】2437 号“十二五”墙体材料革 新指导意见中指出:“鼓励新型墙体材料向轻质化、高强化、复合化发展, 重点推进节能保温、高强防火、利废环保的多功能复合一体化新型墙体材料生产应用。大力发展以粉煤灰、煤矸石、脱硫石膏等为主要原料的新型墙体材料产品。”;建材行业“十二五”发展规划也将墙体材料工业的重点放在产业结构调整上,强调:一是深入推进“禁实”工作,确保全国半数以上县城实现“禁实”目标,有条件的地区开展“禁粘”,有序推进乡镇、农村“禁实”工作;二是加快新型墙体材料发展步伐,开展粉煤灰、煤矸石等工业废渣综合利用,积极发展和应用具有减量化、再利用、 再循环鲜明特征的新型墙体材料,提高资源利用率;三是健全标准体系,加快完善新型墙体材料产品应用的技术标准、规程和图集,满足绿色节能建筑设计、施工对新型墙体材料提出的更高要求,促进新材料、新技术、新工艺的推广应用,拓宽新型墙体材料应用范围。
墙体材料存在的问题(标准、环保、材料、结构、施工、人文传承)
1、墙体材料标准不能引领墙体材料的科学发展
国家、行业及地方墙体材料产品标准和应用技术标准,是引领墙体材料科学发展,确保建筑工程质量的重要依据,也是各级政府宏观调控的重要手段。随着科学发展观的贯彻与落实,标准引领行业发展、推动科技成果转化、确保工程质量的基础作用越来越突出。但是,由于我国长期存在着建材建工“两层皮”、产品和应用相脱节的问题,材料标准数量虽多,但与建筑应用相脱节的现象严重。标准编制混乱、政出多门,指标就低不就高、规定设置不合理,有些标准是在落后的生产技术基础上制定的,使得一些关键指标缺失,有的指标偏低,导致墙材产品虽然达标,却不能满足工程质量要求,甚至给建筑质量和安全带来隐患。
此外,目前我国标准编制体制也存在一定弊端,主要表现在有关部门重视程度不够,仅发布下达编制计划的红头文件,不拨经费,使得标准编制单位或个人呈现“职业化”,一些单位已成为国家、行业标准的生产机构,某些编制人则成为各种材料全精通的操刀快手。又由于标准编制经费不足,大多来自企业资助,所编标准的指标往往迎合出资企业的能力和水平,使得所编标准有失先进性与公平性。编制单位大多对标准编制程序、格式有严格要求,但缺乏对行业发展引领功能的研究,缺少对具体材料特性及其对建筑工程质量影响的深入试验研究,使得标准的针对性、安全性、实用性及创新性不足。
随着全球温室效应的产生,各地区气候变化异常,北方暖冬的出现直接导致冬季冷空气带南移,也造成中国南方冬季越发感觉冷,而往年中国的墙体设计标准已不能满足气候变化所产生的节能要求。
2、墙体材料环保的影响
墙体材料生产对环境的影响:
粘土砖是古老的传统墙体材料,是我国城乡建设所需的最基本材料之一。由于投资少、技术含量低、原料易得,许多乡镇企业投资建砖厂。生产粘土砖燃煤造成的二氧化硫、二氧化碳排入量和粉尘污染本身就很大,而投资规模较小的企业采用简易的工艺和设备,生产技术和环保设施落后,造成的污染非常严重。由于不重视土地资源的合理规划和管理,还造成了土地大量的破坏,耕地变成了废坑荒地。而这些废坑荒地因上面的粘质土层被挖走,沙质土层裸露在外,易被风刮起形成浮土和沙尘,造成环境的破坏。落后的建材工业是资源、能源消耗大户,也是重要的环境污染源。
墙体材料的生产对土地资源影响:
随着我国的城乡建设迅速发展,对建筑材料的需求量大增,乡镇粘土砖厂得到空前的发展,成为我国砖瓦企业的主力军。实心粘土砖的产量从1980年的1500亿块增加到1997年的7000亿块。近年来产量虽有所下降,但年产量仍维持在5500亿块左右。生产如此多粘土砖,每年用土量约10亿m3,如果按采土深度2m计算的话,需耗用土地75万亩。虽然这75万亩的土地不一定都是适宜耕作的良田,但生产粘土砖确实将占用和破坏相当一部分的耕地,造成耕地面积减少,加剧我国人多地少的紧张关系
3、墙体材料生产对能源的影响:
建材工业的能耗约占全国工业能耗的13%,其中墙体材料行业的能耗占建材工业能耗总量的35%左右,而粘土砖企业是墙体材料的主要耗能大户。我国粘土砖生产所用的燃料以煤为主。据分析,我国砖瓦行业的平均能耗已从20世纪80年代的万块砖耗标煤1.1t降低到目前的约0.9t,先进企业的煤耗可达到500~600kg标煤/万块。我国粘土砖企业的烧成能耗是发达国家的1倍左右,但由于国内大多数企业采用自然干燥,露天晾晒,干燥过程无需能耗和电耗,使得粘土砖生产的总能耗降低,单位产品的能耗低于发达国家的水平。但由于我国粘土砖的产量太大,能源消耗的绝对数量十分惊人,如果目前产量按5500亿块计算的话,全国烧砖所用的煤耗约7000万t,占全国煤炭产量的3. 5%左右。
4、对居住环境的影响
混凝土所含的有害物质硫化物与硫酸盐、氯化物等,还有更多的化学制品的添加,以及放射性元素的存在,都将直接导致墙体材料产生的空气污染。
5、材料问题
由于材料因素,墙体材料的抗压、抗腐蚀、抗风化、隔音效果降低,甚至会导致物理、机械、化学生物的侵蚀。为了满足建筑保温、节能的设计,墙体外增加保温层或夹心保温层,都对施工与安全埋下隐患。这也说明为什么百年建筑的基础、文化的传承在于墙体材料的选择。
6、结构问题
材料与制造工艺的不同,导致力学结构不足。在建造、装饰中都出现质量问题,存在安全隐患。
7、施工问题
墙体材料的选择决定了施工工艺手段,施工方法要求严格。为了满足不同区域的节能、保温要求,添加保温夹层也是更多墙体的设计方案,稍有不足就会直接导致变形、开裂、脱落等质量问题。
8、人文传承
随着城镇化的发展,具有历史价值的人文景观不断消失和破坏,这也导致墙体材料已失去了人文传承的功能,这也是人文历史中的一大遗憾。
五、墙体材料的改革与创新(改变存在的问题并适应居住要求)
二十世纪以来,世界各国在建筑材料方面有了很大的发展。特别是二次世界大战以后,为恢复和重建的需要,发展更迅速。在产品品种上,已经突破了传统的水泥玻璃陶瓷和砖灰砂石的格局。形成了品种繁多的,包括建筑结构材料和建筑功能材料的完备的新型建筑材料体系。而墙体材料的改革与创新更依托于各类标准体制的改革及编写机制的创新,强化标准编制的基础研究,加强建工、建材的整合,加大标准编制经费的投入,调动各方面的积极性,编制出真正能够引领墙体材料科学发展,确保建筑工程质量的高品质标准。
墙体材料的改革与创新即所谓的“新型建筑材料”,我国学者为区分传统建筑材料而界定的。在国外,并无这一名称存在。中有“新材料”、“新产品”、“新技术”一说。有时一项新技术就代表一种新材料或新产品。因此,“新型”二字是相对的和不断变化的,是随地域的不同、时间的流逝而变化的。
建筑材料是建筑行业的物质基础,建筑材料的改革与创新也是实现“新”建筑的物质基础。而烧结类墙体材料仍是墙体材料的大方向,而烧结墙体材料的改革与创新就必须具备以下“新”属性:
资源保护:
原料为非粘土类,采用页岩原料。
低耗能:
采用全硬塑挤出成型设备,和一次码烧工艺建筑节能最大化,通过墙体材料特性与结构,以及自保温系统达到节能要求。
废弃物的综合利用:
粉煤灰、煤矸石、建筑废弃物、淤泥等,经过工艺添加,再经过高温的物理、化学变化,达到了无害化程度。
施工优势:
无需单独保温、节能;力学结构稳定、不变形、易施工。
墙体材料的耐久性:
墙体材料经高温产生一系列物理化学变化,达到了抗压、抗腐蚀、抗风化、抗冻融,达到与建筑物同寿命。
人居环境的保护与安全:
墙体材料经高温处理,有机物、碳和无机物的氧化、碳酸盐、硫化物等分解,墙体材料将不具备化学危害,对人居环境起到保护作用;自保温系统也避免了火灾、雨水、侵蚀等不安全因素和二次保温施工带来的隐患。
文化的传承:
烧结墙体材料经过高温的一系列物理化学变化,也形成了较多颜色的烧结制品,如白、黄、青、黑等,加之烧结墙体材料的耐久性,达到了与建筑同寿命的条件。百年建筑、百年文化传承也随之实现。
结合新的墙体材料理念,即具备轻质、安全、环保、节能、保温、隔音、抗压、抗风化等条件,又具备人居环境保护和人文传承因素,而且与建筑同寿命的墙体材料才是改革和创新的必然趋势。由页岩为原料的烧结空心自保温复合砌块将是一大趋势。
六、市场分析
新型烧结建材制品是城市基础建设,房地产建设开发不可缺少的重要绿色环保材料。页岩烧结空心自保温复合墙体材料以其独特的优势:
1、耐久性、耐候性及稳定性优于其它非烧结建材制品;
2、砌体强度高,手工砌筑方便,产品收缩小,墙体不开裂,墙体砌筑质量容易保证;
3、烧结建材制品的毛细管传导能力优于其它建材制品,具有很好的“呼吸”功能,透气性好,能调节室内的温度、湿度,最大限度地满足居住时的舒适度要求,为人们提供了舒服、健康的环境,符合绿色建筑的要求,更重要的是无污染,符合现代城市的环保要求;
4、烧结墙体材料的热惰性好,在冬季,它可以在短时间内吸收和存储外部的太阳能,然后缓释于室内;在夏季,它又可缓冲外部短时间内的光照骤热,降低和减少温度的急剧波动,有利于降低采暖和制冷时的能耗;
5、新型烧结建材制品经高温烧结后,均不含有毒有害物质,在使用期绝对不会再产生任何副作用和有害物质,在使用期后的拆除和地震、火灾、爆炸、战争等突发性事故发生时,也不会因为破坏而扩散或挥发出任何有害物质,因此,新型烧结建材制品是环境友好型材料。
6、烧结制品的美学更多的应用于墙体外装饰面,使之更具备人文环境,与建筑同寿命更传承了百年建筑、百年文化的风格。
由于新型烧结建材制品的这些优点, 对保障建筑节能,保障绿色环保,保障可持续发展起到了重要的作用。这也是烧结建材制品在一些发达国家得以迅速发展的原因。近几年在欧美、 日本、韩国、东南亚等国十分流行,被各国公认为是最具优势的建筑墙体材料。
随着社会进步、经济发展、人民生活和消费水平的提高以及健康、环保和可持续发展的生产及消费理念的不断加强,绿色建筑对新型烧结墙体材料的需求必将成为建筑市场的需求热点,以满足城市快速建设以及提高 城市建设档次及品位的发展需求。
当前国家正处在全国小康社会的重要发展时期,城市化步伐不断加快,建筑和房地产成为拉动国民经济增长的助推型产业。据有关部门统计, 目前全国既有建筑达 430 多亿平方米,每年新建房屋施工面积40多亿平方米,竣工面积20多亿平方米,竣工房屋价值约2万亿元。据测算,目前全国每年墙体材料总量折合标砖在 1.1 万亿块以上,其中烧结砖产量 1 万亿块标砖,占总产量的 91%,制砖工业创造的产值至少 在 2500 亿~3000 亿元之间,在我国国民经济中占有一定地位,为加快我国城市化进程、改善我国人民居住条件,发挥着重要作用。由于我国目前人均占有建筑面积仍然很低,可以预期发展空间依然很大,加之农村居民建筑面积为全国现有建筑面积的 60%,其年增长量占全国的 57%。因此, 烧结新型墙体材料,在今后一定时期内仍将是我国墙体材料的优势材料。
随着政府禁粘力度进一步加强,规定在各市区规划范围内,新建、改建、扩建的所有建设工程禁止设计使用粘土制品。自 2010 年下半年以来,新型墙体材料产品供不应求,价格持续走高,全国烧结多孔砖价格在 0.4~0.9 元/块范围波动,甚至出现 1 元/块的价格;形成一轮新型墙材产业项目投资热,新型墙材产能不断扩大。
随着社会进步、经济发展、人民生活和消费水平的提高以及健康、环保和可持续发展的生产及消费理念的不断加强,人们需要“绿色”住宅的 愿望越来越强烈,这就对房屋建设的“工程质量、功能质量、环境质量、 生活质量”标准提出了更高要求,由此也就推动了新型墙体材料——页岩烧结空心自保温复合材料的市场需求。
七、未来发展的必然趋势
新型墙体材料的总的发展趋势应当是:
1、产品结构趋向合理。以粘土为原料的产品大幅度减少,并向空心化和装饰化方向发展,质量轻、强度高、保温性能好的功能性复合墙体材料将迅速发展。
2、生产技术向高层次发展。生产设备向大型化、生产向规模化、生产过程向自动化发展;劳动生产率大幅度提高;生产节能、建筑节能与再生资源的开发利用并举。充分利用废弃物生产建筑材料,使粉煤灰、煤矸石等工业废渣、建筑垃圾和生活垃圾等废弃物得到有效利用。
3、墙体材料更多的向多品种、大规模、自动化、简易施工方向发展。
4、建筑更具备观赏性、人文传承性。
参 考 文 献
1、《砖砌建筑的历史》 作者:(英)詹姆斯·W. P. 坎贝尔,(英)威尔·普赖斯 出版社:浙江人民美术出版社
2、杜文丽 / 《建材世界》,2001,22(3):100-103
3、《新型建材跨世纪发展与应用》 / 新型建筑材料专业委员会 / 北京:中国计划出版社 1997
4、叶耀先,顾孟潮,米祥友 / 《世界建设科技发展水平与趋势》(城市 建筑 高技术) 北京:中国科学技术出版社 1993
5、高连玉,赵成文,李庆繁 / 1.中国建筑东北设计研究院有限公司,沈阳110003;2.沈阳建筑大学,沈阳110168;3.辽宁省墙体材料协会,抚顺113008)
6、张维波,高泽江 . 新型墙体材料发展的展望[J].辽宁建材,2003年,第1期:12-13.)