通過墻體材料革新實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化
1 中國住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
1.1 住宅業(yè)粗放增長方式仍沒有改變
國務(wù)院辦公廳2005年6月6日發(fā)布的《關(guān)于進一步推進墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑的通知》(國辦發(fā)[2005]33號)講到“全國以黏士磚和非節(jié)能建筑為主的格局尚未得到根本改變”,“我國房屋建筑材料中70%是墻體材料,其中黏土磚占據(jù)主導(dǎo)地位,生產(chǎn)黏土磚每年耗用黏土資源達10多億 m3,……每年生產(chǎn)黏土磚消耗7 000多萬t標準煤”等,可見我國住宅業(yè)粗放增長方式仍然沒能得到改變,并且再次引起我國政府的高度重視。早在20世紀90年代,當時國家計委制定的建筑業(yè)節(jié)約原材料技術(shù)政策》就提出,“小塊墻體材料制品向大塊墻體材料制品發(fā)展,塊類墻體材料制品向板類墻體材料制品發(fā)展,濕作業(yè)多的墻體材料制品向濕作業(yè)少的墻體材料制品發(fā)展”。國務(wù)院《關(guān)于推進住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提高住宅質(zhì)量若干意見》(國辦發(fā)[1999]72號)明確強調(diào),“加快住宅建設(shè) 開放型向集約型轉(zhuǎn)變,推進住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”,“要開發(fā)經(jīng)濟、方便、性能良好、便于靈活分隔室內(nèi)空間、滿足住宅適應(yīng)性 要求的輕質(zhì)隔斷板材及其配套產(chǎn)品”,“積極發(fā)展通用部品,逐步形成系列開發(fā)、規(guī)模生產(chǎn)、配套供應(yīng)的標準住宅部品體系”。我國墻材的97%是黏土磚、混凝土小型砌塊等小塊類墻材,部品化墻材占墻材總量3%,人均不足0.3 m2。發(fā)展和應(yīng)用部品化墻材是我國住宅業(yè)增長方式從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵,這個目標不能實現(xiàn),住宅業(yè)粗放增長方式就不能得到根本改變。
1.2 墻體工程觀念陳舊
建筑是由墻圍護而成,墻體工程是建筑工程主要內(nèi)容。墻體材料部品化發(fā)展步伐落后于框架結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展速度,與我國落后的墻體工程觀念有密切關(guān)系。長期以來,我國習(xí)慣于墻體濕法作業(yè),習(xí)慣于“齊不齊,一把泥”的觀念。目前我國大城市的框架結(jié)構(gòu)住宅大部分填充墻仍然象施工磚混結(jié)構(gòu)住宅墻體一樣,靠小塊墻材一塊一塊“壘”,然后是大量的找平粉刷濕作業(yè)。致使墻體砌筑濕作業(yè)量和墻面粉刷抹灰濕作業(yè)量,合計占墻體工程量的50%以上,墻體工程濕作業(yè)工料成本是墻體材料成本的2倍以上。小塊類墻體材料一是砌筑量大,二是粉刷量大(不粉刷墻面就不平整),這是不爭的事實。我國墻體濕法作業(yè)量大的后果是,施工速度慢,效率低下,資源浪費嚴重,墻體成本高。我國人均住宅勞動生產(chǎn)率不足發(fā)達國家的1/5,與我國住宅建設(shè)材料以小塊類墻體材料為主和與其落后的墻體施工觀念有密切關(guān)系。墻體施工觀念不轉(zhuǎn)變,將嚴重影響我國建筑勞動生產(chǎn)率的提高。
1.3 住宅業(yè)高耗低效的具體體現(xiàn)
(1)住宅建設(shè)材料生產(chǎn)高耗低效。目前我國年建造15億m3左右民用建筑,其中70%墻體工程采用小塊類黏土制品。
我國目前年產(chǎn)10億m3小塊類粘土制品(包括實心磚和空心磚),年耗土10億m3,耗煤7000萬t。而如果采用部品化墻材制品墻板建設(shè)15億m2民用建筑,5億m3墻板就可以滿足需要,5億m3墻板生產(chǎn)能耗折合耗標煤不足2000萬t。1m3黏土制品(包括空心磚)的生產(chǎn)能耗通常是1m3建筑板材的3倍以上,且1m3黏土制品所能建造的建筑面積僅是建筑板材的1/3~1/2。
以磚與條板對比為例:1m3磚耗煤約為60 kg;1 m3條板生產(chǎn)耗電10 kW·h,加上原材料200 kg水泥耗電20 kW·h(1t水泥約耗電100 kW·h),無機填充料生產(chǎn)加工耗電10 kW·h,合計1m3條板耗電40 kW·h左右,折合消耗標煤14 kg(以1kW·h電需耗350 g標煤折算)。條板生產(chǎn)能耗僅是黏土制品生產(chǎn)能耗1/5左右。而1 m3黏土磚建造磚混建筑1.5~2 m2,而1 m3條板可以建造4~6 m2建筑,同樣1m3墻材(社會資源),黏土磚能耗高,而向社會提供的建筑面積少。
(2)住宅建造高耗低效。住宅勞動生產(chǎn)率就是住宅業(yè)物化勞動和活勞動的綜合。發(fā)達國家以建筑板材裝配法施工,以干作業(yè)為主,墻面普遍不抹灰粉刷,平均2個工日建造1m2住宅。我國的住宅勞動生產(chǎn)率低,以小塊類墻材為主的砌筑法施工,平均10個工日建造1m2住宅。
(3)住宅使用高耗低效。我國住宅單位面積使用能耗約為發(fā)達國家的3倍,且住宅熱工性能、舒適度不及先進國家。我國住宅使用能耗高、效益低,與我國住宅建設(shè)墻體材料以黏土磚為主也有密切關(guān)系。以黏土磚與條板相比為例,看住宅建設(shè)材料性能對住宅熱工性能的影響。620 mm厚磚墻僅相當于240 mm厚條板復(fù)合外墻(2塊條板復(fù)合,中間50 mm厚空氣層)的保溫隔熱效果。此說明無機復(fù)合輕集料條板墻比黏上實心磚墻保溫隔熱性能提高1倍以上。
2 我國正處在住宅建筑體系大變革時期
近年,從中央到地方頒布了一系列的“禁黏令”。目前全國180余個大中城市強制禁用黏土實心磚建設(shè)住宅,北京、上海等一些大城市開始限制黏土空心磚作框架結(jié)構(gòu)填充墻。城市住宅禁止使用黏土磚意味著將發(fā)展各種形式的新型結(jié)構(gòu)住宅。
2.1 強制提高熱工設(shè)計標準,推動住宅建筑體系變革
我國住宅的采暖降溫使用能耗越來越大,己引起國家高度重視。國家建設(shè)部相繼頒布了一系列國家強制性設(shè)計標準,對住宅的圍護結(jié)構(gòu),強制性提高了熱工設(shè)計標準,全國各地都根據(jù)當?shù)貧夂驐l件制定了實施該標準的細則。建筑節(jié)能法規(guī)的全面貫徹,將對我國住宅建設(shè)產(chǎn)生深遠的影響,在我國住宅建設(shè)史上具有劃時代的意義。建筑節(jié)能法規(guī)的貫徹執(zhí)行過程,就是“住宅革命”的過程、住宅建筑體系變革的過程。
2.2 我國住宅主流模式已經(jīng)凸顯
我國住宅模式以建造多層集合住宅為主,住宅結(jié)構(gòu)形式以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為主,住宅建設(shè)材料以發(fā)展部品化材料為主,住宅外墻構(gòu)造以發(fā)展復(fù)合外墻為主,住宅分室隔墻隔聲水平以40~45 dB為宜,住宅分戶隔墻和外墻隔聲水平以50 dB為宜。這些已經(jīng)成為我國建筑界的共識。我國是發(fā)展中國家,人口眾多,生產(chǎn)力水平較低,人們尚不夠富裕,人均資源比較匱乏,這一切都決定我國的大眾住宅水平要有一個適當?shù)亩ㄎ?。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)集合住宅將成為我國住宅的主流模式,既體現(xiàn)了與時俱進改善人們居住條件的時代特征,又兼顧我國國情。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)集合住宅的規(guī)模發(fā)展,為我國住宅建設(shè)填充墻材料實現(xiàn)部品化、工廠化、機械化,為住宅實現(xiàn)平面布局靈活性和個性化,為住宅外墻實現(xiàn)復(fù)合化,為住宅提高耐久性、安全性、抗震性等打下堅實基礎(chǔ)。
2.3 借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗
發(fā)達國家以獨立住宅為主,其墻體工程也主要是靠人力施工,但是發(fā)達國家的住宅勞動生產(chǎn)率是我國的5倍。其關(guān)鍵原因是墻體工程施工方式為裝配式干作業(yè)。美國人均8 m2建筑板材,加拿大人均13m2建筑板材,而日本是建筑板材應(yīng)用比率最高的國家。各類建筑板材是發(fā)達國家住宅建設(shè)的主導(dǎo)材料,墻體施工方式為裝配法,墻面普遍不用水泥砂漿找平粉刷。
近年,發(fā)展中國家也已開始對墻體材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行大規(guī)模的調(diào)整,以適應(yīng)建筑工業(yè)化的發(fā)展要求,墻板占墻材比例逐年上升,特別是條板發(fā)展速度較快,框架條板結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)開始普及,取得了成功經(jīng)驗,收到了良好的社會效果,加快了住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和工業(yè)化的進程。
3 墻材部品化是我國實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)
3.1 發(fā)展“厚板”更加符合我國國情
框架結(jié)構(gòu)集合住宅,完全不同于傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)集合住宅,也不同于發(fā)達國家的獨立住宅(別墅)。傳統(tǒng)墻體材料分別適應(yīng)不同的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),但不是框架結(jié)構(gòu)集合住宅非承重填充墻的理想材料。小塊類墻體材料作框架結(jié)構(gòu)填充墻比較突出的問題是濕法作業(yè)量大,施工效率低,資源浪費嚴重。隨著框架結(jié)構(gòu)集合住宅成為我國城市住宅的主流模式,意味著我國墻體材料技術(shù)需要創(chuàng)新,需要尋找一條符合中國住宅結(jié)構(gòu)特點的高效率填充墻發(fā)展之路。我國《墻體材料革新“十五”規(guī)劃》(國經(jīng)貿(mào)資源[2001]1021號)中的“發(fā)展重點”欄目明確提出,“非承重墻體材料應(yīng)以利廢的非承重砌快和輕板為主”,“以框架結(jié)構(gòu)為主的高層建筑,應(yīng)積極發(fā)展?jié)M足建筑功能要求、保溫隔熱性能優(yōu)良,輕質(zhì)高強,便于機械化施工的各類內(nèi)外墻板”。墻板已經(jīng)被我國政府墻改技術(shù)政策確定為墻體材料主要發(fā)展方向之一。但是發(fā)展什么樣的墻板更加符合我國住宅結(jié)構(gòu)特點、符合我國建筑生產(chǎn)率水平、符合我國資源條件等,是值得深入研究的。
墻板的品種很多,從實質(zhì)上講分厚板和薄板2類。厚板作墻體與薄板的最大區(qū)別是不需要輕鋼龍骨固定。條形建筑板材,簡稱條板,是厚板的主要形式。如工業(yè)灰渣條形墻板、玻璃纖維增強水泥條形墻板、陶粒條形墻板、拼裝式條形墻板、工業(yè)建筑用大型條板等,自成墻體。薄板就是各種約1cm厚左右的建筑板材,如紙面石膏板、硅鈣板、水泥纖維板等。
厚板與薄板做墻體有其共同優(yōu)點:第一,濕作業(yè)少。主要表現(xiàn)在兩個方面,一方面墻板是裝配法施工,基本上屬于干作業(yè):另一方面墻板安裝出的墻體表面平整,無須用砂漿找平,減少粉刷工料消耗;第二,建筑的自重減輕,減少資源消耗。條板內(nèi)隔墻加上墻表面處理每平米(墻面積)總質(zhì)量約100~120 kg,薄板墻加上表面處理和填充料(隔聲需要)單位面積質(zhì)量約在50~70 kg/m2,而空心磚墻和混凝土小型砌塊墻加上表面處理,單位面積質(zhì)量在220~300 kg/m2左右,即各類墻板裝成墻體總質(zhì)量只是小塊類墻材隔墻質(zhì)量的1/2~1/3。墻體質(zhì)量咸輕,減少了資源浪費,同時又有利于減少“肥梁胖柱”和基礎(chǔ)投資,增加使用面積。
作為厚板的條形墻板,與薄板相比,在施工方面有其進一步的獨特優(yōu)勢:(1)條形墻板屬于“成品墻板”,施工更為簡單。條板的厚度就是墻的厚度。薄板類墻板,屬于“半成品墻板”,即單獨不能成墻,必須在施工現(xiàn)場與輕鋼龍骨組合(兩邊各1塊或各2塊)施工才能成墻板,現(xiàn)場工作量大,施工技術(shù)水平要求較高。條板更符合我國建筑工業(yè)化的發(fā)展方向(施工現(xiàn)場的工作盡可能的在工廠完成)。(2)擠壓成型的機制條板墻隔聲性能、吊掛力、抗?jié)B性能等優(yōu)于薄板。機制條板密實度高,隔聲性能優(yōu)越。薄板類隔墻的隔聲性能如要達到40 dB或以上,墻需加厚,兩面各雙層或三層板疊合裝墻并填充隔聲材料。例如北京長城飯店紙面石膏板內(nèi)隔墻,為了提高隔聲水平,隔墻總厚度達200mm,每邊2塊紙面石膏板復(fù)合,中間填充玻璃綿隔聲材料。這樣,無疑大幅度增加墻體總成本,致使難以在我國的框架結(jié)構(gòu)住宅中普及推廣使用。(3)條板填充墻技術(shù),是國內(nèi)國際近年發(fā)展起來的一項新技術(shù),比較適應(yīng)第三世界發(fā)展中國家生產(chǎn)力水平,與發(fā)達國家傳統(tǒng)的民用薄板填充墻技術(shù)相比更具意義。
更為關(guān)鍵的是厚板比薄板更加適應(yīng)我國住宅特點,適應(yīng)框架結(jié)構(gòu)集合住宅填充墻建筑功能要求。我國住宅結(jié)構(gòu)特點、住宅模式不同于發(fā)達國家。發(fā)達國家以獨立住宅(別墅)為主,居住面積大,人口少,平均1個人多間房。獨立住宅一般為2~3層結(jié)構(gòu),1幢住宅里住1戶人家。由于住宅面積比較大,所以住宅能夠做到動靜分區(qū)、功能分區(qū)、公私分區(qū)、食寢分區(qū)、居寢分區(qū)。所謂分區(qū),就是設(shè)計上根據(jù)功能不同要求,使動靜有較大距離間隔。且獨立住宅上下層結(jié)構(gòu),更有利于有效的避免底層的會客、團聚、娛樂對上層居室干擾。且獨立住宅,戶與戶之間也有距離,互相干擾小。鑒于以上原因,獨立住宅對墻體的隔聲水平要求比較低,用紙面石膏板類薄板空斗墻隔墻就能滿足要求,所以薄板類建筑板材在發(fā)達國家住宅中應(yīng)用非常普及。日本的內(nèi)隔墻隔聲標準僅30 dB。不是發(fā)達國家生活質(zhì)量標準低于中國,而是由于住宅模式不同,功能分區(qū),各功能區(qū)之間的噪音干擾隨距離的拉大而減弱,由于相隔距離遠,加之人口少,產(chǎn)生噪聲源少,隔聲指數(shù)30 dB的隔墻足以滿足要求。
我國住宅模式以集合住宅為主。所謂集合住宅就是多住戶集中在一幢建筑里。我國集合住宅人均建筑面積、人均房間數(shù)都難以達到發(fā)達國家水平,且動靜、食寢、公私談不上分區(qū),就一墻之隔,所以我國的集合住宅分室內(nèi)隔墻隔聲指數(shù)應(yīng)該為40 dB為宜。
發(fā)達國家的住宅人口少、房間多、面積大,而且公共活動與個人居寢上下層分隔著很大距離,所以隔墻隔聲性能要求很低,薄板類隔墻就能滿足隔聲要求。我國集合住宅的特點與西方住宅的差距決定構(gòu)成住宅材料的不同。由此也說明中國要發(fā)展部品化墻材,而且要發(fā)展符合我國建筑結(jié)構(gòu)特點的建筑板材。
3.2 條板作復(fù)合外墻優(yōu)勢明顯
條板作外墻,在全國各地的各種建筑上已經(jīng)有不同程度的應(yīng)用。外墻用條板標準2005年已在國家建設(shè)部立項,已形成初稿,正在征求意見,預(yù)計在今明2年內(nèi)頒布,此說明國家建設(shè)部倡導(dǎo)條板走上外墻應(yīng)用。外墻板的發(fā)展,在國內(nèi)已經(jīng)呼吁多年。外墻板和內(nèi)墻板一樣,也不外乎2種形式,一種是薄板,一種是厚板。條板可以象薄板一樣,可以生產(chǎn)水泥質(zhì)或石膏質(zhì)的,密度方面可以是高密度、中密度或低密度產(chǎn)品等,可以朝著多品種發(fā)展,以滿足不同的要求。內(nèi)隔墻板和外墻外板,由于隔聲和防水抗?jié)B的需要,可以選用水泥質(zhì)、密度較高的條板;用于保溫的條板,可以選用密度較低的條板。用于儲藏室等隔聲、防水要求低的條板,可以選擇石膏質(zhì)的條板等等。我們講發(fā)展條板是指發(fā)展這種構(gòu)造、結(jié)構(gòu)特點的墻板,并不是指只發(fā)展哪一種條扳。發(fā)達國家的獨立住宅,外墻就是各種墻板的復(fù)合。美國獨立住宅外墻內(nèi)層用紙面石膏板,中間保溫材料,外邊用防水板材。
輕集料混凝土墻板本身就屬于中檔保溫材料,有較為優(yōu)越的保溫隔熱性能。條板與條板復(fù)合,條板與絕熱材料復(fù)合,都是有效提高住宅外墻保溫隔熱性能的方法。通常200~250 mm厚條板復(fù)合墻,保溫隔熱性能達到620 mm厚磚墻的保溫隔熱水平。
(1)條板自保溫復(fù)合墻體。外墻外條板采用密度較高、防水抗?jié)B抗凍融性能優(yōu)越的條板品種,外墻內(nèi)條板采用密度較低、保溫性能優(yōu)越的條板品種,中間設(shè)3~5cm空氣層和不設(shè)空氣層。這種方法施工簡單方便,造價便宜,適應(yīng)南方氣候特點以隔熱為主的住宅。
(2)條板夾心保溫復(fù)合墻體。內(nèi)、外條板配置方法與條扳自保溫復(fù)合墻體相同,中間增加絕熱保溫板材,該種條板復(fù)合保溫墻體適應(yīng)一般保溫隔熱墻體。
(3)條板外保溫復(fù)合墻體。2塊90 mm厚、密度較低、保溫性能優(yōu)越的條板復(fù)合(或1塊120 mm厚條板),條板的外部做法與其它外保溫墻體相同,即滿覆絕熱材料,然后防水砂漿粉刷。該種方法滿足嚴寒地區(qū)住宅對墻體保溫的要求。
3.3 產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)具備基礎(chǔ)
我國條板產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近10余年的發(fā)展,生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)基本成熟,已經(jīng)具備大規(guī)模發(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。在裝備方面,我國墻板擠壓機械化生產(chǎn)線已經(jīng)趨于成熟,墻板擠壓主機的墻板擠出速度和擠壓力已經(jīng)達到發(fā)達國家同類設(shè)備先進水平,國產(chǎn)墻板擠壓機生產(chǎn)的條板與芬蘭、德國、意大利、加拿大等國家的擠壓機生產(chǎn)的同類條板相比,連國外同行都承認質(zhì)量上已經(jīng)沒有差異。條板的規(guī)格、型號、品種以及配套生產(chǎn)工藝方面,這些年進行了廣泛的探討,可以說國內(nèi)條板品種比國外更多。
為了條板工業(yè)的發(fā)展和條板建筑的大力推廣,國家建設(shè)部以及原國家建材局等近年頒布了JG 3029—95《住宅內(nèi)隔墻輕質(zhì)條板》、JG 3063—1999《工業(yè)灰渣混凝土空心隔墻條板》、JC/T 829—1998《石膏空心條板》、JC 666—1997《玻璃纖維增強水泥輕質(zhì)多孔隔墻條扳》、JC/T 893—2001《玻璃纖維增強水泥外墻內(nèi)保溫條板》和新修編的JG/T169—2005《建筑隔墻用輕質(zhì)條板》、《條板內(nèi)隔墻建筑構(gòu)造》(03J113)等。系列的條板標準、建筑應(yīng)用構(gòu)造圖集等生產(chǎn)、應(yīng)用法規(guī)。2006年《外墻用建筑條板》標準又已經(jīng)在建設(shè)部立項,不久也將頒布。現(xiàn)有的條板標準和應(yīng)用圖集,已經(jīng)基本涵蓋了各種密度、原材料、生產(chǎn)制造工藝及用途的條板品種。
應(yīng)用方面,全國各地都有相當一批工程應(yīng)用了條板,積累了條板應(yīng)用經(jīng)驗。近兩年我國條板應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)了重大突破,將對我國改變落后的墻體施工方式,進而大幅度提高我國住宅勞動生產(chǎn)率產(chǎn)生重大影響。通過全國多年的條板應(yīng)用經(jīng)驗積累,各地基本上掌握控制條板墻面裂紋技術(shù),近兩年全國條板應(yīng)用普遍開始淘汰水泥砂漿抹灰工藝,直接批刮膩予,充分體現(xiàn)墻板應(yīng)用省工、省時、省料的特點,為條板下一步大規(guī)模應(yīng)用參與市場競爭提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
資源條件方面,全國各地都能找到生產(chǎn)條板的原料。條板生產(chǎn)既可以用工業(yè)廢渣輕集料、人造輕集料,也可以用重質(zhì)集料。實際上國外更多的條板生產(chǎn),就是用密度較高的原料。用密度較高的原料制造的條板,強度高、耐久性能好,同時隔聲性能突出、收縮率低、防水抗?jié)B性能好,價格便宜,具有優(yōu)越的建筑材料需要的物理力學(xué)性能,而且材料可靠、耐久。雖然重質(zhì)條板比輕集料條板重一些,但是仍然比空心磚、混凝土小型砌塊隔墻要輕得多。
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