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烧结墙材应发展空心砖及砌块
时间:2015年01月31日    点击:次    来源:隧道窑
 

 

摘要:建筑结构的发展决定烧结墙材的抓到产品,建筑节能限制烧结墙材的应用,烧结制品墙体材料应调整产品结构,在城市重点发展以空心砖及砌块为主导产品,限制多孔砖生产,农村重点改造实心砖为多孔砖,即禁止实心砖、限制多孔砖、发展空心砖。

目前什么样的烧结墙材产品才能够适应于建筑市场的发展需要,烧结墙材的主导产品应该发展哪些产品?烧结墙材行业的产品结构如何调整?这是行业共同关心的问题,下面笔者根据行业的实际情况,就建筑结构与烧结墙材的主导产品关系谈点看法,供参考。

1 烧结墙材的主导产品是什么?

所谓主导产品是指在行业中产量大、市场容量大、效益好的产品,也有指性能比较好、用量大且有发展前景的产品。虽然是产品中的优等品、尖子生,但数量较少的特种产品不能成为主导产品,如清水墙砖、符合保温砌块目前还不是主导产品。属于落后、即将淘汰的产品也不能作为主导产品,如黏土实心砖、GRC墙板等。

主导产品是行业的生存和发展,必须认准方向,通过政策引导、技术革新、降低生产成本、提高产品质量,扩大市场,促进主导产品的发展,行业才能发展。确定墙体行业的主导产品非常重要,既要适应当地原料、生产技术、建筑应用,还有和建筑体系、经济发展紧密结合,准确的主导产品关系着行业的生存和发展。

1.1 墙材成为“主导产品”的影响因素

形成墙材主导产品的影响因素很多,与产品组织、产品的成熟度有密切关系。主要由三方面(也有称三要素)决定:技术性、政策性(或社会性)和经济性。

首先考虑政策性。是否符合政策和可持续发展要求。如:国家有关强制性政策、法规、墙改政策等,符合可持续发展;符合节地、节能、节材、环保要求。其次考虑经济性。是否有经济效益和符合市场经济规律。主导产品要经济效益好,市场竞争力强。第三考虑技术性。技术性符合产品技术成熟度。即产品原料来源,生产设备、工艺技术,产品原料配制技术,产品性能,应用的功能性,设计施工性能,产品质量标准、应用技术标准(规范、规程)等。

按政策性、经济性、技术性要求开发的新型墙材产品,才能满足市场需求,发展成主导产品。

1.2 主导产品具有地方性、时间性、政策性和市场性

虽然主导产品是用量大,形成主流的产品,但具有地方性、时间性、政策性和市场性。即同一时间,不同地区的主导产品不同,同一地区,不同时间的主导产品会发生变化。主导产品随着建筑体系、科技创新、国家政策的变化而变化。

1.3 烧结空心砖及砌块在烧结墙材行业,尤其是西部地区具有主导产品的特征

政策性:在财政部77号文《新型墙材目录》中遭西部地区黏土烧结多孔砖、空心砖为新型墙体材料,属鼓励发展的产品,符合政策和可持续发展要求。

经济性:利用西部黄土高原的资源、成本、市场优势,在西部地区的大多数市州烧结墙材已作为主要墙体材料,产品具有良好经济效益和发展前景。

技术性:烧结墙材产品具有得天独厚的资源及悠久的生产历史,建筑应用标准、规范齐全,具有成熟的产品标准、生产工艺,产品成熟度高,应用广泛。

从目前砖瓦行业的发展来看,烧结空心砖及砌块在烧结墙材行业具有抓到产品的条件。

2 烧结墙材产品的主导产品由建筑结构决定

2.1 建筑结构的主要类型

人类文明离不开建筑的发展,在远古时代,人类就开始研究一个可以栖身的建筑设计,走出山洞,用自己的智慧构造自己的安乐窝,那时候出现的是最基本的竹木构架建筑。建筑结构随着社会的额发展在发生变化。烧结砖、混凝土、钢材在建筑上的应用,是建筑结构发展过成的关键节点。

建筑结构根据应用材料的不同一般分为四大类:木架构建筑、砖混结构建筑、框架结构建筑、空间结构建筑。每类建筑内又根据应用材料、建筑形式不同又细分,为了更好地理解建筑结构对墙体材料的影响,简单介绍建筑结构分类:

1)木架构建筑:木架构建筑经过几千年的发展,配合使用各类砖瓦及石块的原料,加之巧夺天工的石木雕刻技术,构造出各类非常有价值的历史宝库。其构造原理非常的简单,就是通过竹木柱子或者石柱子配合木梁,支撑整个建筑。

天然木材并非一种理想的建筑材料,随着使用的时间逐渐增长,所出现的问题也会逐渐增多,例如有容易遭白蚁侵蚀、防火性能差、受潮变形、风吹日晒木材质不断变脆变霉、风化消失等缺点。目前除部分仿古建筑、农村老建筑外,城市几乎没有木架构建筑。

2)砖混结构建筑:砖混结构是指建筑物中竖向承重的墙、柱等采用砖或者砌块材料砌筑,横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。砖混结构是混合结构的一种,是采用砖墙来承重,钢筋混凝土梁柱板等构件构成的混合结构体系。19世纪中叶以后,随着水泥、混凝土和钢筋混凝土的应用,砖混结构建筑迅速兴起。砌块材料有砖、普通混凝土砌块、请混凝土砌块等,当前烧结墙材仍是建筑墙体的一种重要基本材料。

3)框架结构建筑

框架结构又称构架式结构。按所用材料分为钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。其中最常用的是混凝土框架(现浇整体式、装配式、装配整体式,也可根据需要施加预应力,主要是对梁或板)、钢框架。框架建筑的主要优点:空间分割灵活,自重轻,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期。目前的居住建筑基本上全部采用框架结构。墙体材料在框架结构中实现围护、隔离功能。要求墙体材料具有自承重、轻质、防火、隔音、保温等性能。

4)砖混结构与框架结构的对比。框架结构住宅的承重结构是梁、板、柱,而砖混结构的住宅承重结构是楼板和墙体。

框架结构能够达到的牢固性要大于砖混结构,所以砖混结构在做建筑设计时,楼高一般不超过7层,而框架结构可以做到几十层。由我国人口众多、土地紧缺的现状决定,城市建筑中低层建筑逐步减少,砖混结构建筑逐渐退出城市居住建筑。

5)空间结构建筑

空间结构指结构构件三向受力的大跨度、中建不放柱子、用特殊结构解决的叫做空间结构。常见的有以下五种类型:网架结构、悬索结构、管桁结构、膜结构。通常应用于公共建筑,很少应用于居住建筑,墙体材料的应用相对较少。

2.2 烧结墙材产品的发展由建筑结构决定

当建筑物以砖混结构为主时,烧结墙材主要起承重、围护结构、保温隔热功能;当建筑物以中高层、框架结构等为主时,墙体材料主要起空间围护和填充作用、保温隔热功能;当建筑物以框架结构、轻钢结构等为主时,墙体材料主要起空间围护和填充作用,以墙板、空心砖砌块等轻质材料为主,保温隔热功能由保温材料完成。

显然多孔砖(无论是粘土还是非粘土)很难适应此类建筑应用的需要,如果墙材产品不赶上建筑发展的趋势,肯定会被市场淘汰。

2.3 烧结墙材的发展必须满足建筑结构要求的墙体功能

从目前建筑结构的发展看,城市居住建筑结构逐渐淘汰砖混结构,以框架结构为主,高层建筑增多,烧结墙材中承重多孔砖的用量在减少,非承重、低容重墙体材料需求增加。从建筑结构对烧结墙体材料的要求来看:

内隔墙体材料以容重低、高强度、大体积、隔音为主要指标。

外保温墙体的结构为保温材料+空心砖及砌块的符合结构墙体;

夹芯保温的结构为空心砖及砌块+保温材料+空心砖及砌块的符合结构墙体,外围护结构材料以低容重、大体积、强度为主要指标。

建筑结构的发展要求烧结墙材的主导产品应以空心砖及砌块为主,以高强度、低容重、大体积、具有装饰功能、隔音等为主要功能指标。

3 建筑节能限制了烧结墙材产品的市场应用

3.1 节能65%设计标准要求外墙传热系数

节能指标最终落实到墙体的技术指标是外墙传热系数。北京市节能75%设计标准《居住建筑节能设计标准》(DB11-891-2012,也有称第四步节能的)已经实施,外墙传热系数由2004年实施的节能65%标准(外保温)0.45-0.6降低到0.45W/m2.k。山东省居住建筑节能75%设计标准(DBJ14-037-2012)也要求外墙传热系数为0.45W/m2.k。甘肃省目前执行还是节能65%水平的地方标准《采暖居住建筑节能设计标准》(DBJ62/T25-3033-2006)规定第三步节能完全由建筑物围护结构承担,兰州市外墙传热系数根据体型系数不同,外墙外保温为0.5-0.6W/m2.k

3.2 烧结墙材要达到65%节能需要砌体厚度

节能65%要求当墙体传热系数K=0.45W/m2.k时,实心砖(λ=0.81)墙体需要墙厚1682mmKPI多孔砖(λ=0.58)墙体需要墙厚1216mm,空心砖(λ=0.42)墙体需要墙厚891,mmDM多孔砖(λ=0.0.3)墙体需要厚度648mm,很明显,实际应用靠增加墙体的厚度提高保温性能是不现实的。

3.3正确认识烧结墙材产品的热工性能

单一材料烧结墙体达到节能65%K=0.45)热工性能时墙厚与节能50%K=1.1)的对照,uong实心砖(λ=0.81)砌墙,需要1682mm(达到第二步节能墙厚仅需505mm),用空心砖、多孔砖(λ=0.42)砌墙,墙厚需要659mm(达到第二步节能墙厚仅需355mm),用多孔砖(λ=0.39)多孔砖砌墙,墙厚需要615mm(达到第二步节能墙厚仅需319mm

这说明在实施节能50%设计标准时,通过提高烧结多孔砖、空心砖的热工性能,烧结墙体就能综合解决墙体的建筑结构功能和保温隔热功能。但当节能65%设计标准实现后,烧结墙体材料就无法依靠自身性能的提高实现保温隔热功能。

第三步节能要求的墙体传热系数在严寒地区、寒冷地区(即图1中棕色分界线以上)及部分夏热冬冷地区K值都没有大于0.8,烧结制品单一材料墙体达不到第三步节能的热工性能,靠增加烧结墙材的厚度降低墙体的热传系数已无实际意义。

3.4 烧结制品不是万能的,烧结多孔砖、空心砖要向功能化方向发展

节能30%设计标准时,建筑中低层砖混结构为主,要求具有承重、围护、分隔作用,还要满足强度、稳定性、保温隔热能力、隔声、防火等功能。

节能50%设计标准时,建筑框架结构为主,承重由框架承担,而烧结墙材起围护、分割、保温作用,要求具有保温隔热、隔声、防火等功能;



    节能65%设计标准,建筑以中高层结构、轻钢结构等框架结构为主,烧结墙材主要起围护、分隔和装饰作用,保温隔热功能由轻质、保温材料复合实现。

烧结制品不是万能的,烧结多孔砖、空心砖要向功能化方向发展(即墙体材料功能专一化),对烧结墙材赋予太多功能是不合理的。砖瓦行业尽可能地挖掘烧结墙材潜在功能优势,能促进焙烧制品的发展,但是要客观地认识一种产品的优势和不足,墙体材料的发展与建筑结构有着密切的联系,而且还要随建筑的发展在变化。

3.5 烧结墙材在节能65%设计标准下形势非常严峻

无论采取技术措施,还是增加墙体的厚度,单一材料的烧结墙材无法满足节能65%设计标准。

砖瓦行业已经面临一个非常严峻的问题,行业一直追求的通过提高热工性能来提高产品档次、技术含量、综合性能的发展模式,在节能65%设计标准下,烧结墙材应用市场非常有限,产品不适应建筑市场发展而被淘汰,形式非常严峻。这不是危言耸听,如果不改变产品结构,适应建筑体系发展,砖瓦行业就很难生存和发展,而且随着节能75%及更高设计标准实施,烧结墙材产品如何可持续发展、砖瓦行业出路何在?这是行业主管部门、行业协会应该认真思考的。

4 正确认识功能性产品和主导产品的区别

4.1 正确认识国内外烧结墙材在建筑上的功能不同

在介绍国外产品时都说空心砖的应用比例高,质量好,美国全国烧结砖年产量才100亿块左右,而且重点应用了烧结砖的承重和装饰灯功能。烧结砖国外的应用更倾向于装饰材料。

国内主要应用烧结砖的承重、围护、保温功能。烧结砖作为原料来源广泛、低成本、多用途、主要的基本建材产品。

因此,适应中国的实际是发展产品的前提,不能脱离国情单纯地谈产品,一方面学习国外对产品生产、应用方面扎扎实实做的基础工作,另一方面做好切合中国实际的墙体产品,提高产品质量,扩大烧结墙材功能及市场应用,促进行业的发展。

4.2 烧结墙材发展的主导产品是多孔砖还是空心砖?

目前城市建筑几乎没有多层建筑的砖混结构,基本上是以哭康佳结构为主的中高层建筑,外围护和内隔墙体材料都需要低容重、大体积、隔音等功能为主的空心砖及砌块,而不是多孔砖。烧结墙材产品主导产品应发展空心砖及砌块。

4.3 慎重发展自保温烧结空心砖砌块

从目前建筑结构来看,无论何种的墙体材料,承重墙体小于450mm,自承重墙体小于350mm才有实际应用的可能,不能仅靠材料的厚度达到热工要求。

单一材料烧结空心砖的λ=0.30W/m.k的砌体,厚度=648mm才能达到北京节能65%的设计标准外保温的要求,但达不到内保温的要求就是会所要实现自保温,烧结空心砌块的λ要小于0.2才能实际应用,即λ<0.20的烧结空心砖和砌块,才可以成Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ(寒冷地区)地区达到节能65%设计标准的自保温烧结空心砖砌块。达不到严寒地区要求、目前国内主导烧结多孔砖、空心砖的λ都小于0.3,既不具备多数地区单一材料自保温墙体条件。符合材料的自保温烧结空心砌块市场应用有限,应慎重发展。

从全国看仅区的K值大于0.8能达到节能65%设计标准,占全国比例的小部分,随着节能75%100%及更高设计标准的实施,目前国内主导的烧结多孔砖、空心砖不具备多数地区单一材料的自保温墙体条件,市场应用很有限,应慎重发展。

4.4 正确认识功能性产品和主导产品的区别

目前国内主流生产技术、工艺、工业化生产,单一材料的烧结多孔砖、空心砖都达不到节能65%设计标准子保温墙体要求的热工性能。主导产品重点应发展低容重、大体积、高强度为主要特征,以砌复合墙体应用为主的烧结空心砌块产品,保温隔热功能由保温材料完成。清水砖、复合材料的自保温烧结空心砌块可作为特殊功能的墙体产品,是作为辅助产品应用于特定场合。

5 烧结墙材产品发展必须适应建筑结构的发展

烧结墙材产品发展首先必须满足目前的建筑结构要求的功能,满足建筑热共性能要求。否则,即使政策不限制,市场也会淘汰。节能65%水平的设计标准也是从技术上淘汰黏土墙体材料的一个里程碑,也是砖瓦行业发展的转折点。实心砖(包括非黏土)、多孔砖由于容量大、热工性能差、生产时耗能高,热工性能无法达到第三步节能设计标准,已由市场淘汰出局。

因此,行业要有正确的认识,积极应对,调整产业结构,烧结墙材要综合利用其性能优势,发展功能性产品,依靠复合保温材料来达到第三步节能设计标准,只有这样才能大量应用建筑市场,企业才能生产和发展。

6 烧结墙材产品发展的重要市场在农村

6.1 加快农村地区的实心砖改造为多孔砖

烧结多孔砖应围绕村镇建设,加快多孔砖、空心砖及砌块在农村的发展步伐。到目前为止,我们一直都把多孔砖、空心砖及砌块的应用主要集中在城市。村镇、乡镇这一部分基本上没有变化,大量使用实心砖,而这部分不论是发达地区或落后地区,建设量是相当大的,在农村建筑上推广多孔砖、空心砖代替实心砖,为多孔砖、空心砖及砌块的发展提供了相当大的市场空间,另一方面,农村建筑大多数都低于6层,承重多孔砖应用的优势明显。而且烧结墙材生产的大多数还在农村,只有把农村实心砖改造多孔砖,空心砖工作做好,次啊能从总体上提高整个烧结制品的应用水平。

6.2 目前烧结墙材的结构调整方向为城市重点以空心砖及砌块为主导产品,限制多孔砖发展,农村重点改造实心砖为多孔砖

以节能65%的设计标准下为契机,以适应当前建筑结构,满足建筑节能的要求为前提,烧结墙材在城市以烧结空心砖及砌块为主导产品;限制多孔砖生产,在农村建设中逐渐改造现有实心砖生产线以烧结多孔砖为主导产品,逐步向节能、节土、利废墙体材料方向发展,实现烧结墙材的产品结构调整。即烧结墙材城市重点以空心砖及砌块为主导产品,限制多孔砖发展,农村重点改造实心砖为多孔砖。

7 结语

    1)烧结多孔砖、空心砖在相当长的时期内还是注意建筑材料。烧结墙材的耐久性好、永不褪色、装饰功能强、无污染等综合性能的优势是其他材料无可比拟的,尤其是烧结制品的原料来源广泛、产品的多功能、低成本、多用途、生产过程的节能及三废排放少的特点都是其他建材产品无法做到的,烧结多孔砖、空心砖在相当长的时期内还是注意建筑材料。消灭秦砖汉瓦的提法是对烧结制品性能和墙材资源认识上的不足,应重点发展以节约土地为目的的页岩、煤矸石、工业废料等为原料的高性能的烧结多孔砖、空心砖。

2)发展烧结墙材必须禁止实心砖。墙体材料是消耗大量自然资源和能源的行业,也是占毁耕地的行业之一,尽管烧结黏土砖占用不是我国耕地减少的主要原因,但绝不能毁田造砖。墙材革新是可持续发展战略的重要内容。禁实施保护土地、节约能源、资源综合利用、改善环境的重要措施。实心砖(包括非黏土)块小、密实,耗用原料量大,烧成能耗高,不利于墙体保温隔热,不利于降低建筑物自重,不利于提高施工效率。因此,必须禁止实心砖。

3)非承重空心砖及砌块是烧结墙材发展的主导产品。从目前建筑结构发展来看,以框架结构为主、高层建筑增多,承重多孔砖的用量在减少,非承重、低容重墙体材料需求增加。烧结制品作为内隔墙体材料,应发展以空心砖及砌块为主要方向,以高强度、低容重、大体积、具有装饰功能、隔音为主要指标的烧结空心砖。

4)烧结墙材在墙体中定位为填充墙体

从目前建筑结构及建筑节能来看,单一墙体材料无法满足外围护结构的热工性能。外围护结构墙体材料都以复合结构墙体为主,填充墙体+保温层是外围护结构的发展方向。空心砖及砌块只能定位填充墙体材料,保温隔热功能由保温材料实现。对烧结墙材以低容重、大体积、强度为主要指标。

5)多孔砖在城市建筑体系中逐渐淘汰。建筑结构的发展限制了承重多孔砖的应用,多孔砖在框架结构为主的城市建筑体系中逐渐遭到淘汰。加快在农村建筑上推广多孔砖、空心砖替代实心砖,为多孔砖、空心砖及砌块的发展提供了相当大的市场空间,逐步加大多孔砖、空心砖及砌块在建筑节能市场应用。

6)自保温空心砌块是烧结制品发展过程的过渡性产品。自保温烧结空心砌块国外是针对别墅等多层建筑应用、国内作为达到50%建筑节能综合性能良好的产品,是烧结制品发展过程的过渡性产品。随和节能65%及更高的设计标准的实施,其历史使命已经结束。在框架结构为主导、节能65%及更高节能标准的建筑应用中,市场特别有限,不适合中国国情,因为墙体的保温性能再好,梁柱不保温还是达不到65%节能标准。

7)烧结多孔砖、空心砖要向功能化方向发展。烧结多孔砖、空心砖要向功能化方向发展,即墙体材料功能专一化。

8)烧结墙材窑适应建筑体系的发展。从建筑节能看,随着第三步建筑节能要求的实施,单一墙体材料很难满足外围护结构热工性能的要求,填充+保温层是外围护结构材料的发展的方向。从目前建筑结构发展的趋势来看,以框架结构为主、高层建筑增多,要求墙材具有自承重、低容重、大体积、隔音为主要指标。烧结墙材产品在围护结构的中只能定位填充墙材料。

9)烧结墙材“城市重点以空心砖及砌块为主导产品,限制多孔砖发展,农村重点改造实心砖为多孔砖”。烧结墙材生产的主导产品问题,关系着砖瓦生产及装备生产企业的生存与发展、影响建筑结构体系的发展、也影响着砖瓦行业的发展,因此要认真研究、正确引导,尤其政府主管部门、行业协会、设计院更应该克服急功近利,客观看待行业中存在的问题,在重点发展技术先进、规模大、利废节能的大型企业的同时,更应该以提高墙体材料产品的技术水平来满足日益发展的建筑节能和资源的综合利用,正确引导行业主导产品的发展方向,才能提高行业整体水平,促进行业发展。

---作者:甘肃省墙体材料专业委员会   姬广庆

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