2010中國泡沫混凝土行業發展報告
李應權 閆振甲 徐洛屹 段策 扈士凱 王明軒
中國混凝土與水泥制品協會泡沫混凝土分會,北京,100024
回眸2010,在國家建筑節能與墻體改革政策的推動下,經過泡沫混凝土行業全體人士的共同努力,泡沫混凝土作為一種不燃、節能建筑材料,得到了全社會越來越廣泛的認知、重視和大量應用,泡沫混凝土產業也因此得到了快速發展,泡沫混凝土在各個領域得到了大量應用。
一、行業發展概況
1.1 泡沫混凝土總量
2010年我國應用泡沫混凝土澆筑的建筑保溫層面積超過1億m2,其中,現澆地暖泡沫混凝土絕熱層約8750萬m2,屋面保溫隔熱層約2000萬m2。我國泡沫混凝土產量預計約達700萬m3,其中,泡沫混凝土地暖絕熱層約350萬m3,屋面保溫隔熱層約200萬m3,地面墊層約50萬m3,各類回填約20萬m3,特種功能應用30萬m3,制品類約50萬m3。現場澆筑量約占總量的80%以上。我國泡沫混凝土年產量2008年已達500萬m3,2009年突破600萬m3,發展快速。
1.2 企業分布
目前,我國泡沫混凝土企業總數約有1000家上下,其中以現澆為主的企業約占60%以上,以制品為主的企業約占20%左右,設備加工企業約占10%左右,發泡劑為主的企業不足10%。據泡沫混凝土分會2010年度不完全統計,企業的地域分布為:江蘇、山東、北京(含外地在京注冊企業)各占企業總數的12%,河南9%(部分在京注冊),河北8%,上海6%,四川、廣東、浙江占總數的4%,遼寧、陜西、湖北、安徽各占總數的3%,重慶、貴州、湖南、福建、天津、山西、黑龍江各占總數的2%,江西占總數的1.4%,吉林、云南、甘肅各占總數的1%,廣西、寧夏、新疆、內蒙古企業占總數的百分比不足1%;西藏、青海、海南等省區地處邊遠,泡沫混凝土最不發達,企業數量很少,有待今后發展。
1.3 應用情況
1.3.1 泡沫混凝土
泡沫混凝土最大的應用領域是現澆地暖絕熱層、屋面保溫隔熱層、墊層、回填等,現澆施工量已居世界首位。屋面、地面現澆泡沫混凝土保溫層施工技術已經成熟,并逐漸形成了河南華泰公司、駐馬店永泰公司、河南昌惠公司、廣東俊瑞集團、遼寧欣寬公司等一大批知名企業。公路回填、隧道回填、地基回填、油田固井澆筑等已在我國成功應用。
近年來,很多企業已將研發的重心轉向泡沫混凝土墻體現澆,包括承重泡沫混凝土現澆墻體、鋼結構現澆墻體、框架結構泡沫混凝土墻體、磚混結構夾芯泡沫混凝土墻體等,它是我國擁有自主知識產權的創新技術,對推動泡沫混凝土技術進步具有不可估量的意義。
北京廣慧精研泡沫混凝土科技有限責任公司在閆振甲教授的技術指導下開發成功現澆泡沫混凝土防火自保溫復合墻體。該系統采用優質輕鋼龍骨作為框架,用纖維水泥板為覆面,在龍骨與纖維水泥板所形成的墻體空腔中,澆筑密度≤500kg/m3、導熱系數0.06~0.10w/m.k的泡沫混凝土,硬化后形成夾心型輕質復合墻體。本墻體傳熱系數0.35~0.6w/m2.k(墻體厚度370~120mm)防火可達A級,隔聲量大于45Db,可滿足我國各氣候區建筑節能的要求及防火要求,同時又具有抗震、隔聲、耐久等綜合性能,且施工速度快,墻體造價低,生產能耗低,符合我國建筑保溫向防火自保溫發展的方向。
與現澆相比,我國的泡沫混凝土制品和國外相比,整體規模偏小,技術水平不高,沒有大宗應用的主導產品。制品可分為塊、板兩類:
① 塊材
隨著國家墻材改革政策的推進,禁止實心粘土磚的生產和使用在全國各省、市逐步得到貫徹實施。泡沫混凝土正是替代實心粘土磚材料之一。廣東省江門天風墻體材料有限公司生產蒸壓泡沫混凝土磚是一種利用工業廢料----礦渣粉為資源生產出來的性能較好的輕質墻材,逐步得到重視和歡迎。
2007年,我國就制定了建材行業標準JC1062-2007泡沫混凝土砌塊,但至今沒有規模化生產應用的產品,主要是因為泡沫混凝土強度低、收縮開裂、吸水率大,影響了推廣應用。自然養護的泡沫混凝土產品由于后期干縮大,墻體裂縫,很多廠家已停產。目前,國內企業已轉向填芯泡沫混凝土砌塊、陶粒泡沫混凝土砌塊的開發。將輕集料(如陶粒、陶砂、沸石)加入泡沫混凝土中,制成輕集料泡沫混凝土,可有效克服收縮開裂等頑癥,并提高強度,效果良好,已成為泡沫混凝土的發展方向之一。填芯砌塊給泡沫混凝土穿上堅硬的外殼,可有效克服泡沫混凝土自身存在的弱點,開發應用的熱潮正在形成。
② 板材與集成化房屋
雖然我國泡沫混凝土制品方面的整體技術水平還不高,但在某些方面,仍有技術創新和領先性。這些領先技術如:泡沫混凝土外墻保溫板、泡沫混凝土與聚苯復合墻板、纖維水泥泡沫混凝土夾芯復合墻板與屋面板、泡沫混凝土集成化房屋等,均受到國際關注。其中,生產泡沫混凝土復合板和集成化房屋的北京太空板公司、北京華麗聯合公司,已成為泡沫混凝土行業最大的兩家企業,產品已出口美俄等10多個國家,為泡沫混凝土行業樹立了榜樣。
1.3.2 泡沫劑
泡沫混凝土的核心組分是泡沫劑,目前我國市場泡沫劑的種類主要有:
(1) 松香類:幾十年來松香皂或松香熱聚物類的泡沫劑在國內應用十分普遍,但其穩定性較差,為第一代泡沫劑,直至目前仍在大量使用。
(2) 合成類:二十世紀八十年代后,隨著我國表面活性劑工業的興起,合成類泡沫劑開始應用,這類泡沫劑易起泡,發泡倍數高,但是存在泡壁薄、穩定性差的以及影響水泥強度等缺點,目前已經成為主要品種之一。
(3) 蛋白類:20世紀末,隨著國外泡沫劑技術的發展,德國、意大利、美國等國開發成功蛋白類發泡劑,并開始進入我國市場,逐漸顯示了其高穩定性的優勢,得到了客戶的廣泛認可和應用,這是第三代泡沫劑。我國的動物蛋白泡沫劑和植物蛋白泡沫劑也逐漸興起,特別是在沿海一帶得到廣泛應用。
(4) 復合型:隨著水泥基泡沫材料應用要求的提高,復合型泡沫劑也應運而生,泡沫劑不再是單一的組分、單一的功能,而是多種功能組分的復合,第四代的泡沫劑則是各種功能組分復合而成,可以達到優勢互補已成為第四代泡沫劑。
(5) 最新型:生物酶水解蛋白類,目前在德國等發達國家開始興起,目前(國家)建筑材料工業技術監督研究中心、西南科技大學進行了探索性研究。
據不完全統計,我國目前生產泡沫劑的企業數以百計,市場上幾代泡沫劑并存,種類、牌號繁多,質量參差不齊。用戶對泡沫劑質量也無法判斷,在選擇和使用上陷入盲目和困惑,優質泡沫劑與劣質泡沫劑龍魚相混,廉價偽劣產品橫行,優質優價泡沫劑難以暢銷,嚴重妨礙了泡沫混凝土產業的良性發展。泡沫劑標準的制定與實施對規范和引導行業的良性健康發展意義重大。
1.3.3 機械設備
我國泡沫混凝土生產裝備以現澆成套機組為主,是在借鑒韓國等國家設備的基礎上加以國產化改進而成的。設備以中小型為主。由于這種設備適應了中國泡沫混凝土企業以小企業居多的現狀,因而獲得了快速發展,基本取代了進口機型,具有小型化、模糊化、操作簡易等特點,馳龍、賽地、藍海等幾家龍頭企業年產達到200~300套。我國泡沫混凝土生產裝備加工,已發展到一定規模,生產廠家已從10年前的幾家發展到今天的近百家,發展速度驚人。在發泡機方面,早期制取泡沫的方式大多為槳葉攪拌方式,近年來隨著機械工業的發展,壓縮空氣發泡機發泡漸成主流,但是目前的發泡機存在發泡穩定性差、產生氣阻造成不吸液、數字量化控制難等問題有待解決。[Page]
二、 取得的成就
2.1 推動國家新的扶持政策出臺
一年來,全行業和協會積極推動國家新的扶持政策出臺,積極向國家有關部委申請鼓勵泡沫混凝土發展的政策,努力營造一個有利于泡沫混凝土行業發展的宏觀環境。今年,泡沫混凝土分會代表行業與國家有關主管部門進行溝通,向住建部提出三項提案:“現澆泡沫混凝土防火自保溫復合墻體”、“泡沫混凝土填芯保溫復合砌塊”、“(外墻外保溫防火隔離帶專用)泡沫混凝土保溫板”,力爭將技術成熟、性能穩定的泡沫混凝土現澆系統與制品列入《墻體保溫系統與墻體材料推廣應用使用技術》。
近年來,國家、地方出臺了一系列政策,鼓勵泡沫混凝土等節能建材的發展:
2010年9月19日國家科技部、中國建材聯合會將泡沫混凝土列入國家科技支撐計劃重點項目--“節能綠色建筑材料開發與集成應用示范”。項目通過開展節能玻璃、門窗、加氣混凝土、泡沫混凝土、儲能材料等新型綠色節能材料性能、制備關鍵技術及產業化生產技術研究示范,實現綜合性能最優化,滿足我國節能減排、發展低碳經濟的迫切需要。我會掛靠單位--建筑材料工業技術監督研究中心與西南科技大學、四川金和新型建筑材料有限公司結成產學研聯合團隊,共同承擔高性能泡沫混凝土的研究課題。
2010年5月21日住建部和科技部聯合發文,將泡沫混凝土列入《村鎮宜居型住宅技術推廣目錄》和《既有建筑節能改造技術推廣目錄》。我會兩家副理事長單位--河南華泰建材開發有限公司與駐馬店市永泰建筑節能材料設備有限公司被列為技術咨詢單位。
2010年3月15日北京市住房和城鄉建設委員會公布了新版的《北京市推廣、限制、禁止使用的建筑材料目錄》草案。泡沫混凝土具有輕質性、低彈減震性優點,被目錄列為推廣類。“模塑聚苯乙烯保溫板”和“擠塑聚苯乙烯保溫板”由于燃燒性能達不到A級,易發生火災事故,被列入限制目錄。2010年8月天津市住房和城鄉建設委員會將天津市丙輝建材科技開發公司開發的泡沫混凝土列為四新技術,加以推廣。
2.2 行業和協會推動大批標準、規程、圖集出臺
目前,我國正在制定的有關泡沫混凝土的各種標準與技術規程主要有:
建材行業標準《泡沫混凝土用泡沫劑》,由分會掛靠單位--建筑材料工業技術監督研究中心牽頭制定,分會收集了本行業數十種泡沫劑產品,協助進行了大量的驗證試驗,目前已制定出行業標準征求意見稿。
建工行業標準《泡沫混凝土》由中國建筑科學研究院牽頭制定,2010年11月20日通過標準審查。
國家標準《蒸壓泡沫混凝土磚》由江門天風墻體材料有限公司和廣州市建筑材料工業研究院有限公司牽頭制定,2010年3月通過標準審查。
建材行業標準《屋面保溫隔熱用泡沫混凝土》由中國建筑材料科學研究總院牽頭制定。
l中國工程建設標準化協會標準《鄉村屋面泡沫混凝土應用技術規程》由中國建筑科學研究院牽頭制定,近期通過標準審查。
遼寧省地方標準DB21/T2009《現澆輕質復合墻體應用技術規程》征求意見稿由大連市建筑科學研究設計院主編。
江蘇省工程建設標準DGJXX/XXXX-2010《現澆輕質泡沫混凝土應用技術規程》(征求意見稿)
國內外已經發布實施的有關泡沫混凝土的各種標準、技術規程、圖集主要有:
美國標準ASTM796-2004生產泡沫混凝土用發泡劑的標準試驗方法
美國標準C869-91R99-QZG20Q制備泡沫混凝土用發泡劑的標準規范
國家標準GB/T 7462一94《表面活性劑發泡力的測定改進Ross-Miles法》
國家標準GB/T24763-2009《泡沫混凝土砌塊用鋼渣》
建材行業標準JC/T1062-2007《泡沫混凝土砌塊》
建工行業標準JGJ142-2004《地面輻射供暖技術規程》
石油天然氣行業標準SY/T5350-91《鉆井液用發泡劑評價程序》
河北省地方標準DB13/T569-2004《地板采暖發泡水泥絕熱層技術規程》
廣東省標準DBJ/T15-43-2005《非承重蒸壓泡沫混凝土磚墻體工程技術規程》
遼寧省地方標準DB21/T1684-2008《地面輻射采暖泡沫混凝土絕熱層技術規程》
河南省工程建設標準DBJ41/T091-2009《現澆泡沫混凝土墻體技術規程》
華北標-建筑構造通用圖集10BJ2-11建筑外保溫(防火隔離帶)
遼寧省地方標準圖集DBJT05-220《芯核發泡混凝土保溫砌塊墻體構造》
山東省《低密度發泡水泥隔熱層,低溫熱水地面輻射地暖工程建設技術導則》(JD14-001-2005)
中南地區建筑標準設計推薦圖集《泡沫混凝土屋面保溫隔熱建筑構造》(07ZTJ205)
中國建筑標準設計研究院編制的《鋼結構住宅(二)》(05J910-2)
泡沫混凝土標準、規程與圖集的制定和實施,標志著我國泡沫混凝土行業告別了無序發展的時代,并逐步走向規范化生產。
2.3 形成一批骨干企業
在我國泡沫混凝土產業快速發展過程中,涌現出一批知名企業,為行業發展做出了突出貢獻,簡介如下:
北京華麗聯合高科技有限公司主要開發輕鋼結構-泡沫混凝土板集成節能房屋,最高年產量50萬m2,近年來已銷往俄、美等十多個國家以及國內大部分省市和地區。援建四川汶川地震災區、什邡福利中心“北京節能屋”,廣受贊譽。
北京太空板業股份有限公司主要產品--發泡水泥復合板,太空板裝配式住宅產品及建造技術于2008年5月通過由北京市建委組織的“科技成果鑒定”,廣泛應用于大跨度工業廠房、大型公用設施及裝配式住宅,至今已向市場提供產品總量近500萬m2,主要應用工程有:長江三峽左右岸電廠廠房、沈陽飛機(蘇一27)項目、921衛星火箭組裝廠、西航發動機430廠房、昌河武裝直升機廠房等。
北京廣慧精研泡沫混凝土科技有限責任公司是我國泡沫混凝土行業一家高技術公司,研發的泡沫混凝土機場跑道阻滯系統2010年7月通過國家民航組織的技術鑒定。本產品實現國產化,有望在我國數百個機場投入使用,還具有良好的出口前景。此外,該公司研發的輕鋼龍骨外掛免拆模板泡沫混凝土現澆墻體在哈爾濱、長春、呼和浩特等地推廣應用。
河南華泰建材開發有限公司,主要從事泡沫混凝土現澆施工。主要工程案例:國家博物館、鄭州國貿中心、巴基斯坦核電站項目屋面保溫等。現澆泡沫混凝土技術被住建部和科技部列入《村鎮宜居型住宅技術推廣目錄》和《既有建筑節能改造技術推廣目錄》。[Page]
河南駐馬店永泰建筑節能材料設備有限公司,主要從事墻體現澆、砌塊、設備生產,公司研發的YT泡沫混凝土應用技術,2005年9月15日通過了河南省建設廳、省建筑科學研究院組織的技術鑒定,列入建設部第143號令鼓勵發展建筑節能技術和產品項目,被列入建設部(2006)38號文件中。
北京中建國信科技開發中心、上海豪升化學有限公司、河南昌惠建筑節能工程有限公司專門從事泡沫劑的生產制造,產品經過(國家)建筑材料工業干混砂漿產品質量監督檢驗測試中心檢測,達到了國內同類產品的先進水平。
沈陽沈陽欣寬發泡水泥地暖工程有限公司是一家引進韓國先進技術和設備專門從事地暖施工的企業。公司徐立新董事長編著有《建筑施工技術問答》、《地暖工程問答150例》,深受業內人士歡迎。該公司在2009年10月國家泡沫混凝土協會成立后,發起成立了遼寧省泡沫混凝土發展中心,召開了泡沫混凝土墻體現澆、屋面保溫技術研討會,對泡沫混凝土技術的推廣起到了積極作用。
貴州遵義縣中遠環保建材有限公司,在當地世紀花園、盛世豪庭、富華國際等計50萬m2的建筑使用了泡沫混凝土產品。上海建延節能建材有限公司專門從事泡沫混凝土現澆工程,用于屋面、墊層、回填等部位,年產量超過6萬m3。
煙臺馳龍建筑節能科技有限公司自主研制開發的系列發泡機體積小、重量輕、性能獨特,配套生產的泡沫劑具有性價比好、泡沫穩定等特點。煙臺賽地機械制造有限公司、煙臺藍海新型建材有限公司專業從事發泡混凝土設備的研發、制造及銷售,年產各類機械300臺套左右。
北京中科筑誠建材科技有限公司、煙臺市三源建材有限責任公司、紹興市中基建筑節能科技有限公司、山西泓鈺節能建材有限公司、及時雨保溫隔音材料有限公司等單位近年來專注于化學發泡產品的技術開發,針對《民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》,推出了泡沫混凝土防火保溫板,具有防火、保溫、耐久等特點,非常適用于外墻外保溫及其防火隔離帶,滿足了市場的急迫需要。
北京神州綠星公司與國外某公司合作,正在大規模開發填芯砌塊產品。貴州晨煦新型建材科技發展有限公司、遼寧丹東陽光公司、江蘇鎮江伊斯特公司、江蘇江陰華而特新型建材有限公司、衡陽螢石礦建材廠開發的填芯砌塊產品均通過了省級鑒定。貴州晨煦公司建成了年產10萬m3復合自保溫砌塊生產線。這類產品給泡沫混凝土穿上了堅硬的外殼,克服了強度低、吸水等缺點,預計會有廣闊的應用前景。
2.4 研發出一批新產品、新技術
2.4.1 泡沫混凝土塊材
節能、防火、耐久是墻體材料發展的主導方向。泡沫混凝土砌塊是滿足這一要求的最重要的產品之一。
(1) 蒸壓泡沫混凝土磚
在我國南方地區,一般用密度等級為900-1300kg/ m3的泡沫混凝土砌塊作為框架結構的填充墻,尤以廣東省應用最多,目前該省泡沫混凝土砌塊的年用量達60萬m3。由廣東省江門天風墻體材料有限公司生產蒸壓泡沫混凝土磚是一種利用工業廢料----礦渣粉為資源生產出來的性能較好的輕質墻材。近年,隨著國家越發重視節能減排工作,墻體改革政策的大力推行,蒸壓泡沫混凝土磚行業也得到了快速的發展,該公司和廣州市建筑材料工業研究院有限公司共同起草的國家標準《蒸壓泡沫混凝土磚》,對規范蒸壓泡沫混凝土磚產品的生產制造,穩定和提高產品的質量水平有著重要意義。
(2) 填芯砌塊
在北方,泡沫混凝土砌塊主要用作墻體自保溫,這就需要使用更低密度的產品。以往由于輕質泡沫混凝土砌塊存在吸水率高、強度低、收縮開裂等問題,致使本產品始終沒有規模化生產應用。
填芯砌塊給泡沫混凝土穿上堅硬的外殼,可有效克服泡沫混凝土自身存在的弱點,開發應用的熱潮正在形成。目前國內的填心技術,有些采用快硬水泥化學發泡,強度相對較高,但成本也高、工藝要求高。也有些企業開發成功采用普硅水泥物理發泡填心技術,芯材泡沫混凝土干密度為200kg/m3左右,實現了泡沫混凝土對空心砌塊低成本填心的技術突破。另外,它像混凝土小型空心砌塊一樣,不燃、保溫、隔熱、耐久、可與建筑同壽命。
目前,填芯砌塊產品通過省級鑒定的有4家公司,它們是:遼寧丹東陽光公司(產品名稱“芯核發泡混凝土保溫砌塊”)、江蘇鎮江伊斯特公司(產品名稱“無機發泡自保溫砌塊”,省經信委項目)、江蘇江陰華而特新型建材有限公司(產品名稱“發泡填充混凝土空心砌塊自保溫墻體”江蘇省建設廳組織鑒定。);貴州晨煦新型建材科技發展有限公司(產品名稱“ZBW自保溫砌塊”,貴州省建設廳組織鑒定)。由省立項,正在研發的有多家,如湖南省節能辦的項目正在衡陽螢石礦建材廠進行中試;江西省建設廳項目由江西省建材研究院方春霖教授主持。項目正在申報省科技獎的為內蒙赤峰高環建材節能有限公司;其它正在開發的重要企業有:日本虎牌公司、北京神州綠星公司等。
填芯砌塊產品技術已漸趨成熟,相關標準圖集已經或陸續出臺。目前,遼寧省已編制、頒布地方標準和圖集,遼寧省地方標準圖集DBJT05-220《芯核發泡混凝土保溫砌塊墻體構造》;內蒙古正在編制標準圖集,即將頒布;預計明春北京也將頒布實施;湖南、江西等省建委也都把它列為重點開發推廣項目。[Page]
(3) 陶粒砌塊
輕集料泡沫混凝土砌塊是用輕粗集料與輕砂、普通砂或無砂配制成的輕質泡沫混凝土砌塊。目前我國輕集料泡沫混凝土砌塊主要有以下幾類:①陶粒砌塊,如輕集料頁巖陶粒、粉煤灰陶粒等;②浮石(火山渣)砌塊;③煤矸石砌塊、煤渣砌塊、粉煤灰砌塊等工業廢渣砌塊。此外,不少企業采用膨脹珍珠巖作輕集料,或采用兩種或兩種以上輕集料生產輕集料泡沫混凝土砌塊。
陶粒泡沫混凝土砌塊是我國的自主創新產品,它是將輕集料(如陶粒、陶砂、浮石)與泡沫混凝土有機結合,形成了新的復合輕質材料,用陶粒集料的抗縮性、增強性彌補了泡沫混凝土干縮大、強度低兩大不足,用泡沫混凝土的固結性將陶粒由散粒狀產品變成了塊狀、板狀產品,達到優勢互補的效果,復合產品性能遠遠超過了二者單一材料的性能。
2.4.2 泡沫混凝土外墻保溫板
泡沫混凝土外墻保溫板多采用硫鋁酸鹽水泥、以化學發泡方式制成,具有防火、保溫、耐久等特點,非常適用于外墻外保溫及其防火隔離帶,符合公安部和住建部頒布的[2009]46號文《民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》,采用粘貼或干掛工藝固定于外墻面,滿足了外墻外保溫市場的急迫需要。目前,不少企業已在開發此類產品,準備取代或部分取代泡沫聚苯板,用于外墻外保溫薄抹灰系統或外墻內保溫薄抹灰系統。由于這種保溫板已在北京、上海、山東、山西、四川、浙江等地得到成功應用,引起了國內很多泡沫混凝土企業的興趣。目前這一技術已逐漸成熟,隨著建筑防火力度的加大,這一產品將會逐步得到推廣應用,成為未來建筑保溫的主導產品之一。
2.4.3 泡沫混凝土夾芯復合墻板
這類墻板多采用雙層硬質纖維水泥板+泡沫芯材制成。其成型工藝形式有先制高強外殼,后澆筑泡沫混凝土芯層;先制泡沫混凝土芯層,再復合高強面層等。泡沫混凝土芯材干密度通常為300-600kg/m3,可采用化學發泡或物理發泡方式預制,然后涂覆抹灰砂漿網格布或粘貼(飾面)硬質面層,包括單側復合有飾面層或保護層的泡沫混凝土復合墻板、雙面復合有飾面層或保護層的泡沫混凝土夾芯墻板。也可以在兩側硬質面板中間后澆泡沫混凝土。該夾芯墻板的研發已成為泡沫混凝土業界的一大熱點,僅北京市就達10多家。這類墻板可實現外墻自保溫,安裝后不需另做保溫處理,且防火、耐久、隔音性優異。適用標準:建材行業標準JC1055-2007纖維水泥夾芯復合墻板。
2.4.4 泡沫混凝土現澆墻體
在泡沫混凝土屋面及地面現澆持續發展的同時,我國泡沫混凝土現澆墻體技術亟待突破。建筑保溫節能的主要部位是外墻,建筑隔聲的主要部位是內墻。泡沫混凝土用于外墻現澆可實現自保溫,用于內墻現澆可實現自隔聲、自吸音,在內墻、外墻的應用均有優勢。近來國內許多泡沫混凝土企業,如已開始發展現澆自保溫外墻、承重隔音內墻、非承重隔音內墻等,而且已形成了開發熱潮,一大批應用技術正在各地緊張研發中。北京廣慧精研泡沫混凝土科技有限責任公司研發的輕鋼龍骨外掛免拆模板泡沫混凝土現澆墻體主要應用于鋼結構或混凝土框架結構自保溫外墻或隔音內墻。這種現澆體系的最大優點是施工速度快,墻面無裂紋,可直接刮膩子涂裝。目前,這種墻體在國內已大面積推廣應用,典型工程有:哈爾濱節能工程、呼和浩特住宅樓工程、長春市好望角大廈內墻工程等,已成為各地的重點示范工程。
2.4.5 泡沫混凝土集成化住宅
根據我國資源和住宅需求特點,建設部提出住宅產業化,即以工業化、規范化工廠生產方式取代傳統現場作業、粗放式施工的建筑方式,從而實現節地、節材、節水、節能和環保的住宅生產方式和住宅功能。住宅產業化,常常被生動地解釋為“像生產汽車一樣生產住宅” ,工廠化生產,裝配化施工。集成化住宅是世界性發展潮流,泡沫混凝土自保溫節能集成化住宅更是一個開發熱點。
泡沫混凝土集成化住宅多采用“輕鋼屋架-泡沫混凝土復合板” 結構體系,組裝速度快,抗震性強,可實現自保溫,造價較低。目前,國內不少企業均致力于開發這種自保溫裝配住宅,如北京華麗聯合高科技有限公司、北京太空板業股份有限公司、烏魯木齊綠地公司等。主要用于中高檔別墅、小康村住宅等低層建筑。[Page]
2.4.6 泡沫混凝土機場跑道阻滯系統
泡沫混凝土具有極強的抗沖擊性能。利用它的這種吸能性,美國已將泡沫混凝土應用于飛機場安全防護,當飛機因失控沖出跑道時,進入發泡塊防護帶,由于泡沫塊的沖擊力吸收性能,使其停滯并保護飛機無損。泡沫混凝土鋪設跑道安全區這項技術目前在美國已經成熟應用(美國已鋪設緩沖跑道超過30條)。2010年7月21日泡沫混凝土機場跑道阻滯系統通過了國家民航局組織的技術鑒定,泡沫混凝土分會專家閆振甲教授作為鑒定專家委員會主任,主持了技術鑒定。該阻滯系統在國際上具有先進水平,是我國第一個高附加值、高技術含量的泡沫混凝土產品,現在國際上只有美國能生產,我國黃龍機場進口美國產品耗資1億元左右。本產品實現國產化,可為我國節約資金數百億元,還具有良好的出口前景。有望在我國數百個機場投入使用。
三、存在的問題
總體來講,我國的泡沫混凝土行業技術水平不高,整體規模偏小,沒有大宗應用的主導產品,至今沒有規模化生產應用的產品。由于技術水準、管理水平、經濟利益驅使等原因造成了我國泡沫混凝土行業存在諸多問題,不利于產業的健康快速發展。存在的主要問題有:
3.1 設備問題
目前國內的泡沫混凝土生產施工機械,雖無統一的標準機型,但基本原理大同小異。成套現澆機組多采用連續加料方式, 水泥凈漿配比、泡沫混合比例及泡沫料漿濕密度等仍靠人工憑經驗來調,無法做到精確計量,漿體密度難以控制,泡沫混凝土質量波動很大。《泡沫混凝土》行業標準即將實施,標準中對干密度、強度、導熱系數等做出了明確規定,設備生產企業應盡快開發可計量、可調控、經濟耐用的生產施工機械,以適應新形勢的要求。
3.2 原料問題
泡沫混凝土最核心的組分是水泥與泡沫劑。一些企業受經濟利益驅使,使用質劣水泥和摻和料;市場上的泡沫劑龍魚相混,低劣產品橫行。某些企業生產的泡沫劑質量不佳,泡沫料漿穩定性差,出現塌模、離析、緩凝等諸多問題,即使某些進口品牌經檢測發現也存在質量問題。泡沫劑的好壞是決定泡沫混凝土質量的關鍵因素之一,其用量很小,但作用很大,而且所占成本比例不大,沒有理由不使用優質產品。為規范市場,分會正在編制行業標準《泡沫混凝土用泡沫劑》,并舉辦全國泡沫劑大賽,以規范市場,促進企業創優。
3.3 試配與檢測
泡沫混凝土澆筑施工前必須針對不同原料進行配合比設計,通過試驗確定最佳配比,澆筑施工應嚴格按照有關技術規程進行,施工過程中應加強質量監控與檢測。國家建材工業建材機械質檢中心、干混砂漿質檢中心都是我國專業、權威的質檢機構, 均通過國家計量認證,經授權可為全行業提供泡沫劑、泡沫混凝土、施工機械檢測服務。
3.4 質量管理
目前我國在泡沫混凝土的生產和施工過程中存在很多問題,現澆泡沫混凝土屋面、地暖工程存在著空鼓、開裂、疏松、起灰、強度低下、密度波動大等諸多問題;現澆泡沫混凝土墻體出現塌模、開裂、分層離析,上部泡沫,下部水泥漿;一些企業打出的泡沫混凝土慘不忍睹,俗稱“土疙瘩”,強度很低,這些現象嚴重敗壞了泡沫混凝土聲譽,十分不利于行業發展。希望相關企業提高質量意識,加強施工管理,制定合理的施工方案,對原料、配比、攪拌、泵送、澆筑、養護等各環節層層把關,建立嚴格的質保體系,確保工程質量。分會計劃明年開展全國泡沫混凝土品質大賽,力促產品與施工質量的提高。
3.5 行業自律
加強行業自律,避免低價惡性競爭,不打價格戰(分會倡導質量比賽),杜絕偽劣產品,規范市場競爭,提高全行業企業整體效益。泡沫混凝土企業要建立高度的責任心和使命感,嚴格按規范自律,維護行業發展。
3.6 交流、合作
研發與生產脫節:科研單位研究出的技術成果可能并不是市場所需求的,而生產施工企業迫切需要解決的技術問題對科研人員來講又是“小兒科”。生產企業應與科研單位加強聯合,攜手解決生產實際技術問題。科研院所對市場急需的高性能泡沫混凝土要有針對性地進行立項研究,把科研成果通過有實力的企業進行示范轉化。企業應尊重知識,尊重人才,切實保護知識產權和技術人員的權益。分會倡導相互交流,相互合作,攜起手來,與時俱進,共同促進我國泡沫混凝土技術進步與質量提高。
四、發展瞻望
4.1 發展瞻望
4.1.1 我國建筑節能市場急迫呼喚不燃保溫材料
近年來,我國建筑節能工程大量使用聚苯板、擠塑板、聚氨酯硬泡等有機保溫材料,火災層出不窮,央視大火、濟南奧體中心、哈爾濱雙子星大廈、北京大學體育館、南京中環大樓、清華學堂、中央美院火災……。通過百度搜索 “保溫、火災”,即可找到火災網頁約4,290,000篇,令人觸目驚心!大量的保溫工程火災事故,絕非偶然!暴露出聚苯板、擠塑板、聚氨酯硬泡保溫材料的重大安全隱患。央視大火,催生出 [2009]46號文《民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》。最近又發生了上海“11·15”特大火災,已有58人遇難、70余人住院。國務院調查組組長、安監總局局長駱琳說,大量使用聚氨酯泡沫保溫材料,是導致大火迅速蔓延的重要原因。公安部消防局副局長朱力平指出,大樓外立面上大量聚氨酯泡沫保溫材料,燃燒速度快產生劇毒氰化氫氣體,是導致多人死亡的主要原因。他建議,盡快禁止上述材料使用,選出耐火替代品。[Page]
以無機材料取代有機材料進行建筑保溫是歷史發展及科技進步的必然。在無機不燃材料中,泡沫玻璃、泡沫鋁、泡沫陶瓷的價格高,不能成為取代品;而巖棉礦棉等纖維保溫材料雖然價格略低,但仍遠高于泡沫混凝土,且使人渾身剌癢,污染環境。另外,它們不是硬質塊狀材料,應用也比較困難。膨脹珍珠巖、膨脹蛭石等顆粒狀松散保溫材料,吸水率高,制品不抗凍融,松散不易使用,使它們的應用受到限制。而泡沫混凝土,價格低廉,原料易得,既可快速現澆施工,又可制成各種制品,同時它又具有防火性,隔聲性、抗震性、耐侯性,用其取代泡沫塑料,是最合適的材料。即使它還存在密度較大、保溫性不及泡沫塑料、強度較差三大不足,但綜合比較,它仍是泡沫塑料取代品的最佳選擇。如果國家有關部門能夠出臺限制或禁止使用泡沫塑料的政策,這將為泡沫混凝土創造一個蓬勃發展的大好機遇。泡沫混凝土行業人士若能抓住這一歷史機遇,泡沫混凝土就有可能成為第一大建筑保溫材料。
4.1.2 市場容量
目前,我國既有建筑約420億平方米,95%以上是高能耗建筑;每年城鄉新建建筑面積近20億平方米,其中80%以上為高耗能建筑。到2020年,我國政府要通過各項舉措,使全社會建筑總能耗達到節能65%的總目標。
根據住建部仇保興副部長介紹,當前中國有420多億平方米既有建筑,估計至少有1/3,約140多億平方米需要進行保溫節能改造,按改造費為200元/m2元計算,僅既有建筑的節能改造費用就高達28000億。此外,每年城鄉新建建筑竣工面積約20億平方米,新建建筑保溫節能造價按100~150元/m2計算,每年新建筑節能造價約有2000~3000億元;預計到2020年底,全國房屋建筑面積將新增近200億平方米,新建筑節能造價約有20000~30000億元,也就是說,既有建筑的節能改造和新建建筑保溫節能合計約有50000億元人民幣的大市場。
泡沫混凝土可應用于屋面、墻體和地面(地暖)保溫等工程領域,施工方式靈活多樣,適應性強,應用面廣,在實現建筑節能65%以上的同時,確保防火安全和使用壽命。綜觀未來建筑發展趨勢,泡沫混凝土必將在我國建筑節能與墻體改革中發揮更大作用。應具有廣闊的市場前景。
4.2 泡沫混凝土研發方向
近年來,我國保溫工程頻發火災,尤其是央視大火和最近的上海火災的留下了慘痛教訓,發展無機保溫材料逐漸成為業界的共識。泡沫混凝土作為一種無機不燃保溫材料也越來越受到重視。在這種背景下,從國家部委到各相關的科研單位、高校以及很多企業均紛紛加大了對泡沫混凝土技術的研發投入力度。國家十二五科技支撐項目中,專門將泡沫混凝土作為一個重點研究課題。通過多輪的論證會和答辯會,擬將該研究任務下達給協會的掛靠單位建筑材料工業技術監督研究中心化學建材研究所和西南科技大學,希望通過專項研發,擴大泡沫混凝土在建筑中的應用。從2007年起建筑材料工業技術監督研究中心化學建材研究所還在科技部專項資金的資助下,針對泡沫混凝土脆性大的弱點,通過聚合物改性技術,研究開發了聚合物水泥泡沫材料,并研究了其在屋面、地面、墻體現澆等建筑圍護結構的應用技術。泡沫混凝土行業各企業也紛紛抓住機遇,推出了泡沫混凝土防火隔離帶、泡沫混凝土填芯砌塊等新產品,加快研究泡沫混凝土墻體現澆技術,并嘗試建設墻體現澆示范工程。總結起來,國內泡沫混凝土的研發方向主要有:
4.2.1 自保溫泡沫混凝土圍護結構材料制造與應用技術研究
國家十二五科技支撐計劃中,將通過研發高性能泡沫混凝土成套制備和應用技術,解決保溫與結構一體化墻體及屋面材料制造與應用技術中存在的建筑節能與防火安全、使用壽命難以協同,輕質保溫與強度難以同步等問題,實現保溫與結構一體化墻體及屋面材料的規模化生產和應用。
在墻體應用技術中,重點研發兩種泡沫混凝土自保溫體系:①自承重墻體;②夾芯復合墻體。應進一步完善泡沫混凝土現澆墻體技術工藝體系,包括構造圖集、材料選用與配比設計、澆筑流程、施工工藝、質量控制體系、驗收標準、能效評估、保溫系統優化等。
4.2.2 超輕泡沫混凝土產品的研發
目前,我國應用最廣泛的是干密度在300kg/m3~1200kg/m3的泡沫混凝土,其主要應用領域是建筑節能。眾所周知,干密度越小,導熱系數越低,即保溫隔熱效果越好。干密度100~200kg/m3左右的泡沫混凝土,導熱系數約為0.042~0.050,與聚苯泡沫板基本相當,抗壓強度在0.10~0.30MPa左右,適用于填芯或夾芯結構,制成輕質防火復合保溫材料。目前,建筑材料工業技術監督研究中心實驗室已經研制出干密度70~80kg/m3泡沫混凝土,仍有潛力可挖。但如何進一步提高強度,實現工業化生產,就成為下一步努力的目標。這一技術能否成功,對泡沫混凝土的理論基礎研究以及在建筑保溫中的地位至關重要。
4.2.3 加大高性能泡沫劑的研發力度
泡沫劑是泡沫混凝土的核心關鍵組分。今后,應加大高性能泡沫劑的研發力度。高性能泡沫劑應具有發泡倍數大,攪拌與泵送過程中破泡率低,泡沫料漿穩定性好,不沉降、不泌水不塌模,閉孔率高,吸水率低,不影響強度或對強度影響較小,保溫隔熱性好,用量少,經濟適用,環境友好。
4.2.4 加大基礎研究, 開發經濟、高強干粉料
目前,我國的現澆泡沫混凝土基本上都是用純水泥發泡,水泥成本占整個材料成本的80-90%左右,成本較高,在與聚苯泡沫的競爭中沒有經濟優勢。而且泡沫混凝土存在緩凝、塌模、強度低、吸水率高、收縮開裂等問題,如何降低成本、提高性能呢?出路在于加大泡沫混凝土的基礎研究,優選低成本、高強膠凝材料、泡沫劑及摻加改性材料,通過試驗研究,確定各組分的匹配性與最佳配方。開發泡沫混凝土專用經濟、高強干粉料。在工廠將各種干粉組份預制成干粉料,運到現場發泡澆筑。只有這樣,高品質泡沫混凝土才能真正應用于實際工程,到那時,泡沫混凝土才會迎來規范化、規模化、產業化的應用高潮。[Page]
4.2.5 完善并推廣陶粒泡沫混凝土技術
陶粒泡沫混凝土是在泡沫混凝土漿體內加入陶粒,經攪拌均勻,澆筑成型和養護而成的新材料。它既可以生產砌塊,也可以生產墻板,還可以現澆墻體和屋頂保溫層等,具有廣闊的應用前景,應進一步完善并推廣陶粒泡沫混凝土技術。
4.2.6 研發高性能泡沫混凝土制品及其配套材料
主要進行超輕至承重系列泡沫混凝土制品的制備技術工藝研發,其中包括填芯砌塊、保溫板材、輕質復合墻板、屋面板、復合干掛板、預制件等。針對多孔基材研制專門配套的干混砂漿,并進行工業化制造,配套應用。
4.2.7 生產施工設備
目前,我國泡沫混凝土現澆成套裝備還以人工上料、手動操作、憑經驗調控為主,泡沫混凝土漿體密度難以控制,與歐美大型化、自動化、加工精良的設備相比,差距顯而易見。生產設備應可計量、可控制密度,并保持穩定;輕骨料(陶粒)泡沫混凝土的配套攪拌、泵送設備應抓緊研發,成套設備機組應向自動化、智能化方向發展,并實現工業化穩定生產施工。將來,成套裝備應逐漸發展到配備有原料筒庫、全自動配料系統以及漿體密度自控系統,自動化程度高、能精確控制,產量大,以適應大規模使用要求。
4.2.8 在高技術領域的應用問題
泡沫混凝土是一種輕質多孔材料。它與泡沫玻璃、泡沫陶瓷、泡沫鋁并稱為四大無機泡沫材料,是四大無機泡沫材料中產銷量最大、最有發展前景的品種。泡沫混凝土目前在國內主要應用于建筑保溫和工程回填領域,而其最具有技術含量,最具有附加值的應用,當屬其作為功能材料方面的應用。泡沫混凝土具有輕質、保溫、隔熱、吸聲、隔聲、耐火、防火、抗滲、防水、抗沖擊波、抗電磁波、透水、透氣、過濾、抗腐蝕、保水、吸能等幾十種功能,且造價低廉,可應用于很多高技術領域,諸如機場阻滯系統、復合生態節能、電磁屏蔽、吸聲、抗爆、海上工程、核設施工程等方面。應加強泡沫混凝土相關基礎研究,挖掘其發展潛力,逐步向高技術領域邁進,開發新的高附加值產品,創造更多的財富。[Page]
五、分會工作計劃
(1) 進一步爭取政府扶持政策更多出臺
分會代表行業多與國家有關主管部門進行溝通,努力創造一個有利于行業發展的宏觀環境,積極向國家有關部委爭取鼓勵泡沫混凝土發展的政策。
(2) 加大標準與規程的制訂、宣貫力度,規范市場
行業標準《泡沫劑》、《泡沫混凝土》等將于明后年陸續出臺,分會將組織進行標準的學習和宣貫工作。為規范市場,擬與相關質檢部門合作開展質量檢測活動,促進行業整體質量的提升。
(3) 加快產品結構調整步伐,推動產業轉型,做大做強泡沫混凝土產業
(4) 扶持一批骨干企業壯大
鼓勵有能力的企業創新,推出更多新技術、新產品,培育名牌產品。
(5) 開展各種技術經濟交流活動
組織會員參加國內外、區域之間、行業之間、會員之間的技術經濟合作、經驗交流、參觀考察等活動。通過考察學習,有利于會員開闊視野,吸取先進經驗,加強會員單位之間的相互溝通和了解,共同促進泡沫混凝土行業的發展。
(6) 加大技術培訓,提高企業技術水平
2011年度,分會將與業界先進企業合作,創建泡沫混凝土研發培訓基地,為行業培訓技術人才、管理人才、生產施工人員,提高企業技術水平,促進我國泡沫混凝土產業發展。
(7) 擴大隊伍,發展會員。
(8) 加大泡沫混凝土宣傳力度,促進技術應用,擴大應用量和應用范圍。
(9) 著力行業自律,鼓勵企業創優,促進泡沫混凝土產業健康、可持續發展。
(10) 開展國際交流與合作
為學習、借鑒國際先進的技術與經驗,并推動國內泡沫混凝土企業做強、做大,將產品打入國際市場,分會將根據行業發展及會員單位的需求,適時組織境外考察及技術交流,引導企業將視野和業務領域進一步拓展。
六、結語
在CCPA中國泡沫混凝土分會成立一周年之際,我代表分會秘書處感謝大家長期以來對分會工作的支持!感謝大家對泡沫混凝土行業發展所作出的貢獻!展望未來,我們肩負著泡沫混凝土產業興衰的重大責任和歷史使命,讓我們攜起手來,共同努力,不斷進步,追求完美,把泡沫混凝土產業做強做大!
最后祝大家事業發達,身體健康!
【作者簡介】李應權(1964-),男,教授級高級工程師,1985年同濟大學畢業后,先后就職于中國建筑材料科學研究總院、德國亞琛工業大學建筑研究所 (IBAC der RWTH Aachen),現任建筑材料工業技術監督研究中心化學建材研究所所長,(國家)建材工業干混砂漿質檢中心常務副主任、技術負責人,中國混凝土與水泥制品協會泡沫混凝土分會秘書長。作為項目總負責人承擔了多項國家級重大科研項目,多項成果榮獲國家發明專利和科技進步獎。
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