蓬勃发展的加气混凝土工业
加气混凝土工业在我国已经有40年的发展历史,据不完全统计,2007年全国已有生产企业约596家,总设计能力超过4650万m3,成为主要的节能墙体材料。回顾1978年,我国加气混凝土企业仅有28家,设计能力不足190万m3,实际产量约80万m3,固定资产形成正常生产能力的仅占52%。因此,可以说加气混凝土的发展成果主要是在改革开放30年里取得的。我国加气混凝土工业已经成为工艺装备、应用技术配套齐全的新兴行业。回顾行业发展的历程,加气混凝土行业是随着国家改革开放,经济发展而逐步发展壮大的。是各级领导的支持和全行业以及热爱加气混凝土事业的各方人士共同努力的结果。
1978年的回顾
我国从1958年开始组织加气混凝土的研究工作,1965年从瑞典引进西波列克斯(Siporex)技术专利,建设我国第一家加气混凝土生产企业———北京加气混凝土厂。此后,从1970年到1976年,翻版设计西波列克斯装备并建成了北京矽酸盐厂,建设了齐铁工程处、沈铁工程处及上海市杨浦煤渣砖厂等手工切割生产线,其中上海市杨浦煤渣砖厂自行研制并装备了预铺钢丝卷切式切割机,成为我国早期自行设计并得到一定推广的小型切割机。在原建筑材料工业部的组织领导下,1973年起,由东北建筑设计院负责设计,陕西玻璃纤维机械厂制造(第一台该机型由哈尔滨市建筑工业加工厂自行制造)的16台6m地面翻转切割机,开始逐步装备各地企业,这一工作持续到1980年,最后完成建设并投入使用的生产线为12条,其中,新疆(乌鲁木齐)、兰州、西安、郑州、武汉、长春等企业沿用至今。
1978年以前,从建厂到投产约29%的企业用了3年~4年,44%的企业用了5年~6年,47%的企业用了7年~8年;平均单位投资为120元/m3(与目前相当),平均规模为6.79万m3,平均产量为2.86万m3,单位产品平均能耗为75kg标煤(煤耗波动在18.3kg/m3~369kg/m3,电耗波动在7kWh/m3~100kWh/m3),劳动生产率波动在15.8m3/人·年~725m3/人·年之间。
产品质量情况,干密度500kg/m3的制品,实际波动在490kg/m3~628kg/m3之间,出釜强度波动在1.5MPa~3.5MPa之间,平均抗压强度波动在2.2MPa~2.5MPa之间;干密度700kg/m3的制品,实际波动在700kg/m3~800kg/m3之间,出釜强度波动在3.5MPa~4.8MPa之间;大多数企业对外观尺寸偏差规定为机械切割允许偏差为±5mm、±3mm、±3mm(长、宽、高),手工切割允许偏差为±5mm、±5mm、±5mm(长、宽、高),实际偏差最大者超过±10mm(当时尚无统一的国家标准或行业标准)。
1978年前的加气混凝土行业,是我国加气混凝土的起步阶段,许多企业基建程序紊乱,施工无检查(当时尚未建立监理制度),竣工无验收,投资有缺口,收尾无期限,成为边建设、边投产、边改造、边攻关的四边工程。年产3万立方米以上的企业,除北京加气混凝土厂外,没有一家能够达到设计能力,有13%的企业经营亏损。在质量、装备技术上基本是北京加气混凝土厂一枝独秀,这得益于其引进的先进技术装备和管理、应用技术,而其他企业尚处于探索阶段,包括6m地面翻转式切割机也处于有待改进和完善的状态。除北京加气混凝土厂有比较系统的企业标准外,全行业尚无统一的国家或行业产品标准、试验方法标准和应用规范与标准图集。
改革开放30年的巨变
我国加气混凝土真正得到发展是在改革开放的30年里,在这30年中加气混凝土行业完成了从原材料标准、产品标准、试验方法标准和应用技术规范与图集的编制,建立了完善的标准体系,实现了投资主体多元化。一改过去单一国有体制,激发了加气混凝土行业的活力,使国有、集体、民营、外资得到合理发挥,形成相互补充、相互促进、共同提高的局面。装备技术发展完全实行了市场化运作,实现了多家竞争、百花齐放的局面,不仅提高了我国加气混凝土装备水平,而且行销海外成为除德国外出口最多的国家。
加气混凝土的快速发展应从1992年算起,当时原国家建材局、建设部、农业部、原国家土地局在《加快墙体材料革新和推广节能建筑意见》中提出的“八·五”期间新型墙体材料产量占墙体材料15%的目标。随后的《全国墙材革新“九·五”计划和2010年发展规划》要求2000年新型墙材占墙体材料的20%,都为加气混凝土的发展提供了机遇。建材工业“十五”规划提出了新型墙体材料的比例要达到40%的要求,即新型墙体材料总产量为3000亿块标准砖,相应的以8部委局联合颁布的《关于推进住宅产业现代化,提高住宅质量的若干意见》、建设部颁布的《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》等一系列具体的要求,为加气混凝土的发展提供了空间。2000年10月1日起施行的《民用建筑节能管理规定》,更使加气混凝土这唯一单一材料达到节能设计标准的新型墙体材料具有强劲的生命力。2005年国务院33号文下达了《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》,要求到2006年年底全国黏土砖产量减少800亿块标准砖,严格执行建筑节能设计标准。到2010年所有城市禁止使用黏土砖,新型墙体材料占55%,全国实心黏土砖产量控制在4000亿块标准砖以下的目标,更掀起了加气混凝土的发展高潮。
[Page]
30年的发展,我国加气混凝土行业已建成并投产的企业达596家(2007年),是1978年的21倍;设计生产能力4650万m3,是1978年的24.5倍;平均规模7.8万m3,平均生产能耗34.6kg标煤,是1978年的50%,其中平均煤耗28.59kg标煤,平均电耗14.22kWh,劳动生产率是1978年最高值的1倍。目前,新建企业建设周期一般为6个月~10个月,大型企业最长在1年半。
1.我国加气混凝土的分布
我国加气混凝土生产和应用的分布较1978年发生了很大变化。1978年前,以北京及周边地区、东北地区发展较快,应用也比其他地区广泛。到了上世纪90年代加快墙改步伐后,先是在山东和广东掀起了一个发展的高潮,后在上海、江苏、浙江等地得到了极大的发展。目前,全国有约600家企业,若分别以企业个数和生产规模计算,大约有16.4%和16.7%在山东、12.6%和12.9%在广东、8.7%和9.9%在江苏、7.0%和9.5%在浙江、4.2%和7.7%在湖北、3.0%和7.0%在上海。全国范围内属江浙沪的装备水平最高、产品质量最好,仅上世纪90年代中后期以后的引进线就有7条,其中6条为翻转切割,侧立养护(不包括引进后淘汰的生产线)。国产设备中则以仿伊通的空中翻转式切割机为主,而且生产规模(单线)都在10万m3以上。生产规模最大的企业在武汉,春笋集团和华宇集团分别为年产80万m3和50万m3,武汉市是全国加气混凝土发展较好的地区,仅武汉市年用量近280万m3,这一地区则以国产的地面翻转式切割机为主。相对来说,还有一些地方拥有好几家企业,但是规模都不大(相当一部分仅配一、两台釜),装备技术自然不会太高,产品质量让人担忧。
2.标准及规范体系
1980年,原国家建材局颁布了JC265~275共11项加气混凝土试验方法标准,这是加气混凝土在我国诞生以来颁布的第一项系列标准,该系列标准分别于1989年和1997年完成修订,修订后的标准为GB/T11969~11975-1997《加气混凝土性能试验方法》。2008年,该标准按要求进行了整合修订,修订后的标准缩小了与先进国家标准之间的距离,也更有利于产品的应用。1982年原国家建材局颁布了JC315《加气混凝土砌块》标准,这是加气混凝土的第一部产品标准,该标准分别于1989年、1997年和2006年完成修订并以国家标准颁布,新的标准为GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》。1983年原国家建材局颁布了JC351《蒸压加气混凝土板》标准,这是加气混凝土板的第一部产品标准,该标准于1995年修订,并以国家标准发布,标准为GB15762-1995《蒸压加气混凝土板》,2008年对该标准进行了较大的修订,以符合生产和应用的要求。1984年建设部颁布JGJ17-84《蒸压加气混凝土应用技术规程》,这是我国第一部加气混凝土应用技术规程(该规程目前已完成修订),在该规程颁布后,首先是北京及东北地区,然后是其他省市相继出台了加气混凝土应用图集。2006年建设部颁布了06J908-1《公共建筑节能构造(严寒和寒冷地区)》和06J908-2《公共建筑节能构造(夏热冬冷和夏热冬暖地区)》,为加气混凝土的应用提供了设计依据。在此期间,原国家建材局还颁布了JC/T407《加气混凝土用铝粉膏》、JC/T409《硅酸盐建筑制品用粉煤灰》、JC/T621《硅酸盐建筑制品用生石灰》、JC/T622《硅酸盐建筑制品用砂》等材料和试验方法标准,建立了加气混凝土的标准体系。针对产品标准与应用规范衔接,建设部以建标〔2006〕77号文下达了国家标准《墙体材料应用统一技术规范》编制任务,这一标准将起到对所有用于墙体的建筑材料标准的统领作用,弥补了标准体系的不足。我国各地相继发布或着手编制地方的《加气混凝土应用技术规程》,这是加气混凝土在地方应用的纲领性文件,将有利于加气混凝土在墙体材料改革和建筑节能政策下的推广应用。
3.加气混凝土装备技术
伴随着加气混凝土行业的发展,加气混凝土装备在这30年里也得到了极大的发展,并且机型已基本定型,以仿伊通的空中翻转式和地面翻转式为主。仿伊通的空中翻转式切割机在1996年首先由常州建材研究设计所,后由北京建都设计院在伊通技术基础上设计的,最初由常州天元机械制造有限公司(当时为常州林机三厂)制造,配套司梯码的高速顶推式搅拌机或乌尼泊尔的导流筒式搅拌机,形成仿伊通工艺装备。地面翻转式切割机最早于1973年开始试制,并装备了12条生产线。1996年,陕西农房建材设备制造有限公司在原6m的基础上进行了改进,成功推出了4m系列地面翻转切割机,配以乌尼泊尔的导流筒式搅拌机,基本形成地面翻转工艺装备。经过近10年的实践,这两种机型都有了较大的进步,并且其技术也在相互渗透(如地翻型的纵切钢丝参照了仿伊通错位排列)、日渐成熟,已被广大用户所接受,这也是许多国产切割机走出国门的重要原因。但在制造的精确性、设备的多功能、自动化和配套性上还应努力。蒸压釜是加气混凝土生产工艺中的重要设备,当初引进时即开始了消化吸收工作。目前,以常州锅炉有限公司为主的生产企业,已形成了自主知识产权,不仅满足国内市场的需求,也大量行销国外。为了满足加气混凝土生产工艺的要求,常州建材研究设计所等积极开发研制了气泡整理机、液压切割输送机(液压行车)等工艺设备,完善了加气混凝土专用工艺设备,形成了我国特有的加气混凝土装备系列。
但是,也有些企业推出了迁就低投资的设备,其最多见的降低成本的方法是:简化结构、简化工艺,出现了平底(或锥底)搅拌机,甚至出现仅采用11kW电机,搅拌转速仅300多转的搅拌机。搅拌轴与搅拌叶轮不以键连接而采用焊接连接,底板模具大量使用拼接料,不顾功能与效果地“节省”材料(如模具,由于加工粗糙、自重很轻,不能保证密封而需加设螺栓紧固)。使用再生电机、小车车轮不采用铸钢或煅件、在摆渡车上加一模具提升装置来代替人工拉钢丝的“多功能切割机”等,使设备失去许多应有的功能,失去可维修性,失去基本的加工精度,缩短了使用寿命,可以说用这类设备生产出的产品基本都是不合格的。
[Page]
4.加气混凝土生产技术
加气混凝土在我国已实现工业化生产,其产品门类已发展到非承重砌块、承重砌块、保温块、墙板与屋面板,被广泛用于工业与民用建筑,成为一种极富生命力的新型节能建筑材料。应用于加气混凝土的原材料有粉煤灰、砂、工业尾矿砂、煤矸石、矿渣和石粉(石材加工废弃物),与国外加气混凝土行业比较,我国不仅拓展了原材料的范围,而且在为社会提供节能建筑材料的同时消纳了大量的工业废弃物,也为环保事业做出了巨大贡献。
我国加气混凝土企业采用的工艺技术比较广泛,企业生产和装备水平差距很大,从装备水平看,大体可分为3个层次。
第一个层次是以引进切割机为核心设备,采用微机程序控制,自动化程度较高,年产量在20万m3以上,产品质量稳定,能进行多品种产品生产的生产线。具有代表性的企业有上海伊通有限公司、长兴伊通有限公司、南京旭建新型建筑材料有限公司、北京加气混凝土厂、浙江开元新型墙体材料有限公司、天津天筑新型建材公司、天津爱舍新型建材公司等。这一层次代表我国加气混凝土行业最先进的技术,也标志着加气混凝土的发展方向。
第二个层次是以国产的切割机(包括仿伊通空中翻转型和地面翻转型等)为主要装备的企业,这些企业都经过正规的设计,选用标准或定型的设备,虽然大多没有采用微机控制,但普遍采用连锁自控,人机匹配较好、适应性强、能长期稳定生产。这一层次的企业应用了许多新技术,如水热球磨工艺、错层配料工艺、气泡整理机、铝粉膏自动计量搅拌机和液压输送机构(液压行车)等,这一层次的企业成为我国自主知识产权的重要载体,也因为其投资明显优于引进线,产品质量接近引进线而最具竞争力。
以上两个层次的企业构成了中国加气混凝土行业的主体力量,生产企业约占70%,生产能力约占90%。
第三个层次是因陋就简、土法上马及人工切割的生产线。这一层次中,有的仅蒸压釜为购置设备,其他均为自制的非规范设备;另一些则配备了简易切割机及不规范的搅拌机、模具等。这一层次的生产线都有一个共同的特点,就是没有经过正规的设计,生产线布置和设备选型缺少总体的规划、技术定位低、产品质量波动大、无法形成产品产量规模,有些甚至无法生产合格产品,应成为改造更新的重点。
5.加气混凝土应用
1984年,我国颁布了JGJ17-84《蒸压加气混凝土应用技术规程》,使我国加气混凝土的应用有了技术法规的支持。1987年推出了建筑试用图集87SJ139《加气混凝土砌块建筑构造》(2003年该图集修订后名称改为《蒸压加气混凝土砌块建筑构造》标准号为03J104)。此后,各地分别推出了地区的构造图集,如1987年华北西北的88J2(二)《墙身———加气混凝土》(2001年该图集修订版的标准号为88J2-3)、东北地区的《加气混凝土建筑实用构造》、北京地区于1997年推出的96SJ-01《多层节能住宅体系构造图集(加气混凝土砌块外墙)》、江苏省于1998年推出的苏J9803《蒸压轻质加气混凝土(ALC)板构造图集》和2002年推出的苏J04-2002《蒸压轻质加气混凝土(ALC)砌块建筑构造图集》、河南省于1997年推出的97YJ406《加气混凝土砌块墙及保温屋面构造(试行)》、上海市推出的推荐性图集2003沪J/T-105《YTONG轻质砂加气混凝土砌块建筑构造图》和2004沪JU/T-108《YTONG轻质砂加气混凝土板建筑构造图(一)》、2004沪J/T-128《YTONG轻质砂加气混凝土板建筑构造图(二)》,从而极大地推动了各地加气混凝土的推广运用。2006年建设部颁布的06J908-1《公共建筑节能构造(严寒和寒冷地区)》和06J908-2《公共建筑节能构造(夏热冬冷和夏热冬暖地区)》,为加气混凝土在建筑节能领域确立了地位。
加气混凝土不同于烧结黏土砖,具有吸水量大且吸水慢的特点。通常采用3种方法,一是分次浇水后再砌筑抹灰;二是在墙体先刷界面剂,然后再进行抹灰;三是在已完成的抹灰砂浆上喷防裂剂。现在,国际上普遍采用的是专用砂浆(包括粉刷石膏)的干法施工,其砌筑灰缝在3mm以内,德国已控制为0.8mm。专用砂浆既具有保水性,又具有黏塑性。保水性可以保证在砂浆自身水化硬化前,水分不被砌体吸走;黏塑性则保证了对头缝的砌筑质量,这一技术在江浙沪地区基本都得到了采用,北京则多使用石膏砌筑。为配合专用砂浆的应用,参照国外技术,系列开发了金属结构件和塑料连接件。但应用技术的发展还是与生产技术的发展相脱节,有个非常现实的问题摆在我们面前,到目前为止空鼓和开裂是在应用上缺陷最多的。原因固然很多,但设备开发与工艺技术脱节,工艺技术又与应用技术脱节应为主要原因,而尤以后一个脱节对行业的发展影响最大。对于加气混凝土,其最大的优势是单一材料达到节能50%的要求,而对于65%的要求,若以传统砌筑方法就难以达到了。因为,当灰缝超过3mm,则导热系数需乘以1.25的修正值。从经济上看,也只有使灰缝小于3mm,才有可能使用专用砂浆(当灰缝为3mm时,每立方米加气混凝土耗用砌筑砂浆不超过20kg,材料费在15元人民币),这就要求我们的产品必须普遍达到尺寸偏差小于1.5mm的水平。从全行业看,这一要求显然没有达到,其关键还是切割机。这就要求我们的切割机制造企业,把精力更多地放在如何提高切割精度,解决六面切割和切割时的坯体损伤及黏连,生产异型块和装饰块等。
加气混凝土发展展望
加气混凝土具有极好的保温隔热性能,是墙体材料中唯一的单一材料,即可达到节能要求的材料。加气混凝土作为墙体的保温隔热材料,若能从根本上解决建筑节能问题的优越性将更让人青睐,这也是德国、日本等国家大量使用加气混凝土的原因。
加气混凝土作为一种新型墙体材料,它的市场与黏土砖市场等同。而目前全国加气混凝土的设计生产能力仅4650万m3,相当于300亿块标准砖,占目前墙体材料产量的3.5%,占新型墙体材料(3850亿块标准砖)的8%(新型墙体材料占墙体材料总量的比例经过10余年的努力,2006年已达到46%),实际产量仅占墙体材料的1.94%,(德国为12%)。所以加气混凝土产品要依靠国家政策,提高产品质量、扬长避短、因地制宜、以优良的性能逐渐取代黏土砖,不断扩大应用领域,其发展前景非常广阔。国务院33号文下达了《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》,要求到2010年所有城市禁止使用黏土砖,新型墙体材料占55%,全国实心黏土砖产量控制在4000亿块标准砖以下,更为加气混凝土提供了市场空间。
我国加气混凝土制品绝大多数是砌块,大多用于框架建筑的填充和围护结构,而大量的钢结构建筑和农村建筑尚未普遍采用加气混凝土,这与其优良的节能节材性能是不相符的,其主要的原因是产品质量和应用技术。
加气混凝土与传统的黏土砖比较,不但具有体积密度小、块形大的特点,还具有吸水量大和吸水速度慢的特性,这就对加气混凝土的应用提出了新的要求,一旦我们的施工方法不能满足这些要求,必然会带来一系列问题,影响产品的应用。如果采用普通混合砂浆,以类似于黏土砖施工的湿法作业,容易带来墙体裂纹、抹面空鼓等问题(且不考虑产品质量引起的裂纹和空鼓)。普通混合砂浆不具有保水性,如果砌筑时加气混凝土不经淋水或者淋水不合要求,砂浆在水化硬化前,大量的水分被砌体吸走,自身不能完成水化反应,必然影响砌筑抹面质量。但加气混凝土在上墙时,含水量过大,日后又会因干燥收缩而使墙体产生裂纹。普通混合砂浆的导热系数和弹性模量与加气混凝土均有较大差别,使接缝处的热桥效应等影响到砌筑质量和砌体的使用效果,并降低了热工性能。而如果此时加气混凝土本身质量出现一些缺陷,那么以上问题将会表现得更加突出。因此,采用加气混凝土专用砂浆,能有效保证砌筑质量,而加气混凝土的尺寸偏差小于1.5mm则是使用专用砂浆(含粉刷石膏)的前提。
加气混凝土在建筑中除担负围护和填充作用外,还必须承担饰面的负荷,这就对它的抗压强度等物理力学性能提出了较高的要求。
我们的农村市场虽然很大,但有分散和规模小、应用技术薄弱的特点,如果能在应用技术上分担责任,无疑将会极大地推动加气混凝土在农村的应用,比如以异型块和U型块来解决门窗过梁、拐角、楼梯搭接和圈梁,再以专业的施工队伍配套服务(一站式服务),就可解决加气混凝土在农村的应用,拓展我们的市场。
[Page]
钢结构建筑是加气混凝土板施展作用的舞台,目前我国加气混凝土板应用相对薄弱,其中缺少完整配套的应用技术是原因之一。当初,南京旭建在生产线开工之际,投资20余万元编制适用于自己产品的图集和规程,使产品一面世便有配套的技术规范和图集,然而这对众多中小企业就勉为其难了。
纵观加气混凝土的发展趋势,摆在我们面前的课题是以下几个方面。
1.如何树立理智的投资观念,是保证行业健康发展的前提。部分地区曾有过暴利阶段,在这阶段当然引发了投机性投资,这类企业主要考虑的是近期利益,势必忽视产品质量,其后果是导致当地加气混凝土的全面崩盘,上世纪90年代前期的长春即为典型;另一种投资行为的出发点是看好加气混凝土政策风险极小,但不愿合理投入,只是在有机会的时候赚一票,这类企业也不注重长期利益,设备配套有缺陷,产品质量难以保证;还有一种投资行为是实在没钱,但又不愿放弃机会,选择的设备只讲便宜,不讲性能,建成的生产线当然难以制出合格产品。这类企业也容易上不道德设备商的圈套。这就要求我们首先应让投资人认识到,加气混凝土是长线产品,不会在短时间内更新,同时,加气混凝土的产品质量问题虽然不是显性问题,但出现问题也难以立即解决或弥补。因此,作为理性的投资者,不必追求过低的投资回收期,不必追求过高的内部收益率,但生产线必须配套完善,并能保证产品的质量。
2.如何通过提高加气混凝土的性能,来满足建筑业对材料日益提高的要求。首要是提高抗压强度和尺寸偏差指标,这就要求我们从观念上应有所突破,原材料质量有所提高,装备更加先进。
3.异型块和U型块的提出,呼唤配套应用图集的出台,加气混凝土也应出版与农村建筑相适应的专用图集,同时装备企业也应根据产品及应用技术的要求,进一步提高装备技术水平。
4.加气混凝土企业应树立将建筑视为最终产品的观念,建立一站式服务体系,以专业化的服务配套自己的产品,使加气混凝土成为占据墙体材料主导地位的产品。
5.完善加气混凝土的应用技术,包括应用规范、设计图集、施工指导等文件及配套工具、材料标准规范。
6.实现加气混凝土生产技术的规范化。加气混凝土在几十年的发展过程中已经形成了许多适合我国国情的技术,但也有一些技术本身存在缺陷或不完善,这些技术一直困扰着许多企业,并影响着行业的健康发展,首当其冲的是“一釜三周转”,应在理论上和实际效果上作出明确的结论。
7.建立装备自律和保证体系,促进生产技术提高。目前,我国已有20多家切割机制造企业,加上蒸压釜等专有设备制造企业不下50家,所生产的切割机及配套设备可谓品种繁多,但却仅有指导性标准,而缺少控制性标准,使不规范机型随意出炉,即使成熟机型也难按标准判定或考核,造成劣质设备轻易进入市场并走出国门,给加气混凝土行业带来相当大的负面影响。今年免烧砖及有关设备已被叫停,要保证加气混凝土的健康发展,我们对装备也应提出更严格的要求。
8.建立行业的技术平台。作为一个行业,技术支撑是基础,过去这一支撑主要依靠国有科研机构,但随着体制的转变,这一支撑已无从依靠。如伊通和旭建等大企业还有能力进行生产和应用的研究开发,而许多中小企业就勉为其难了。在市场经济下,一个企业投入所形成的成果,已不可能让别的企业轻易分享,这势必制约了行业的发展。从行业的产品质量、应用技术、标准规范及技术装备,都表现出以行业为主导的技术支撑的薄弱。其实,我们拥有许多投身加气混凝土的各类人才,如何组织、如何筹措资金,应予以充分重视。
(中国混凝土与水泥制品网 转载请注明出处)
编辑:
监督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com