開拓加氣混凝土板材在工業(yè)化住宅中的應(yīng)用

一、加氣混凝土在我國的發(fā)展

我國的加氣混凝土是新型墻體材料中發(fā)展最早、產(chǎn)能最大的品種，經(jīng)過近50年的歷程，已形成材料生產(chǎn)、裝備制造、配套材料供應(yīng)和設(shè)計科研一套完整的工業(yè)體系。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國的加氣混凝土產(chǎn)量已接近7千萬立方米，居世界首位。

加氣混凝土是由水泥、石灰（含鈣材料）、粉煤灰/磨細砂（含硅材料）、鋁粉（發(fā)氣材料）和少量外加劑及水，經(jīng)定量攪拌混合、發(fā)氣膨脹為沒有強度的坯體，經(jīng)切割和蒸壓養(yǎng)護而硬化成型的一種輕質(zhì)材料。

在墻材革新的歷程中，加氣混凝土砌塊成了代替小塊粘土磚的主力軍。全國98%的加氣混凝土是塊狀的，用于砌筑內(nèi)外墻體。它的體積密度由500~800kg/m³，相當(dāng)于普通砂石混凝土的1/3~1/5，粘土實心磚的1/2.5~1/3.5。當(dāng)然其抗壓強度不可能高，只有2.5~10MPa，可以用作非承重的填充墻，也可以經(jīng)特殊結(jié)構(gòu)處理用于承重墻，甚至配以防銹處理過的鋼筋用于承重墻。

二、加氣混凝土的特點

加氣混凝土有諸多特點：

1、原料易得

主要原材料為石灰和砂/粉煤灰，前兩者國內(nèi)不缺，在沒有天然砂的地方完全可用機制砂代替；后者是工業(yè)廢料，本是變廢為寶的對象。與普通混凝土相比，生產(chǎn)加氣混凝土，可以減少3/4的天然資源，

2、制造能耗低

密度為600kg/m³的加氣混凝土制品，在生產(chǎn)過程中的相關(guān)制造能耗僅為相同體積燒結(jié)磚的45%。

3、使用節(jié)能

加氣混凝土用于外墻，熱阻及隔熱性能均高于其他不同材料組合的復(fù)合墻體。墻體的重量和厚度卻比其他墻體低。

表1是目前國內(nèi)常用的幾種外墻墻體的熱工性能和物理指標(biāo)。

不同材料及構(gòu)造組成的復(fù)合墻體的熱工特性  表1

4、運輸節(jié)能

加氣混凝土成品密度小，一定載重量的汽車可以運輸更大體積的產(chǎn)品，減少了運輸次數(shù)，節(jié)約燃油，也緩和了城市的交通堵塞。

三、加氣混凝土應(yīng)由砌塊轉(zhuǎn)為板材

但是，國內(nèi)加氣混凝土產(chǎn)品絕大比例是砌塊，用手工搬上搬下，到了現(xiàn)場又用人工砌筑，既不能保證墻體質(zhì)量，也提高了人工成本。而在國外，加氣混凝土砌塊與板材之比幾乎達到6：4，高層建筑則常用加氣混凝土板材，不僅用于內(nèi)外墻體，連樓板和屋面板也用配筋的加氣混凝土板。筆者曾與深圳市建筑設(shè)計研究院合作，分析過不同戶型的住宅建筑，除了鋼筋混凝土框架體系之外，內(nèi)外墻板和樓板的總量，約占結(jié)構(gòu)部件體積的46%~59%。換言之，如果學(xué)習(xí)國外的經(jīng)驗，把內(nèi)外墻板和樓板都改為加氣混凝土板材，整個建筑物的結(jié)構(gòu)自重將降低1/4左右，節(jié)約的資源將是極大的數(shù)字，還要考慮因使用加氣混凝土內(nèi)外墻板和樓板后對鋼筋混凝土承重結(jié)構(gòu)的節(jié)約。

不同用途加氣混凝土板材的規(guī)格及性能如下表。

不同用途加氣混凝土板材的規(guī)格及性能  表2

由此可見，加氣混凝土板材的標(biāo)準(zhǔn)化程度是非常高的，其規(guī)格尺寸是目前加氣砌塊廠完全可以生產(chǎn)的。而單件部件加上吊具的重量都在1t以內(nèi)，和目前普遍推崇的普通混凝土整間外墻板和樓板動輒5t，乃至不得不使用10t吊車來安裝的現(xiàn)狀有很大的區(qū)別。

不同規(guī)格的加氣混凝土條板是用大塊坯體切割而成的，根本不存在鋼筋混凝土構(gòu)件模具的制造、折舊和報廢問題，這又是對節(jié)能減排的貢獻。嚴格講起來，只有把內(nèi)外墻板和樓板轉(zhuǎn)為使用標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，而不是為特定項目“量身定做”的混凝土構(gòu)件，才真正做到了標(biāo)準(zhǔn)化、定型化和工業(yè)化，而這正是加氣混凝土板材的最大優(yōu)勢。[Page]

為生產(chǎn)加氣混凝土板材，砌塊廠已有的攪拌系統(tǒng)、模型、切割機完全可以使用，只需增加相應(yīng)的鋼筋處理環(huán)節(jié)就可以了。而加氣混凝土板材內(nèi)的配筋，由于成品的重量小，切割后的脫模吸附力幾乎為0，所以在板材內(nèi)的配筋完全是結(jié)構(gòu)需要，絕不會發(fā)生鋼筋混凝土外墻板那種配筋成本接近或超過混凝土成本的現(xiàn)象。

四、加氣板材的吊運和安裝

以上Fig.3是板材的吊運，F(xiàn)ig.10是板材的安裝。由于加氣板材經(jīng)過高壓養(yǎng)護，其體積穩(wěn)定性絕對好過普通混凝土，所以只要保護得當(dāng)，板材的收縮變形較小，接縫只要灌以專用砂漿，就可以保證不開裂、不漏水。

下圖是外墻板和鋼筋混凝土柱和屋面梁的連接，看來并不復(fù)雜。

從上圖可見，加氣混凝土外墻是由標(biāo)準(zhǔn)化的條板拼成的，并非普通混凝土外墻板那樣在工廠內(nèi)整間制造，因而配筋和模具費用極高。據(jù)筆者對武漢某項目混凝土外墻板的分析，每立米產(chǎn)品不計利潤和稅金為3000元，而混凝土成本僅占12%，鋼筋和埋件則高達30%，模具+養(yǎng)護費用占15%。而加氣混凝土砌塊每立米產(chǎn)品包括模具和養(yǎng)護費用，不計利潤和稅金不超過200元，制造外墻條板僅需加入配筋費用30～50元，所以估計加氣混凝土條板的出廠價可以在500元/m³以內(nèi)，僅為鋼筋混凝土墻板的1/6，由此大大降低工業(yè)化住宅的成本。

五、加氣板材的表面處理

有人懷疑，加氣外墻板的外飾面如何做？當(dāng)然像混凝土整間墻那樣鋪飾面磚符合當(dāng)前使用習(xí)慣，但是筆者參與編寫的深圳市《非承重砌塊墻體設(shè)計規(guī)范》SJG 13-2004早就規(guī)定“高層建筑的外墻不宜貼面磚”。香港公屋外墻板仍有貼面磚的習(xí)慣，國內(nèi)有的高層設(shè)計也照樣學(xué)樣，其實是學(xué)習(xí)了錯誤的榜樣，徒然提高了造價，也增加了面磚從高處落下的風(fēng)險。尤其是保障性住房，外墻貼面磚是毫無意義的。外墻貼面磚是高耗能材料，形成的垃圾是永遠不能分解的。在許多發(fā)達國家和地區(qū)從環(huán)保角度出發(fā)，盡量避免使用貼面磚。

加氣混凝土另一個特點，就是易加工性。外墻板可以在工廠內(nèi)設(shè)專門車間，加工出要求的效果，特殊情況下甚至“雕刻”出花紋，然后做表面處理，其費用比貼面磚低得多。此外，深圳市某公司有一項技術(shù)，將硅膠模在澆注混凝土前貼附在鋼模內(nèi)表面，然后在脫模后將硅膠模剝離，板材表面就可以非常漂亮的造型，凸顯工業(yè)化建筑的特色外表。

至于內(nèi)墻板和樓板則用通常的方法處理就行了。 [Page]

六、加氣板材的接縫處理

下圖是不同用途的板材的接縫形狀。

第一行是外墻板的接縫方式。豎向板材最高6m（可兩層樓一板），用專門的砂漿灌入（見上圖右Fig.12），橫向板則上公槽下母槽，用鋪灰器均勻鋪上砂漿，甚至用12mm的膠薄膜覆蓋，上層條板壓上后被壓成10mm，防水效果非常好。

第二行是樓板的接縫方式?？梢允巧媳砻媪艨p灌漿，也可以預(yù)留公母槽。

第三行是內(nèi)隔墻的連接?？梢允歉蛇B接， 也可以是公母槽連接。在國外，刮膩子或抹灰后油漆，人工費用很高，不如直接貼墻紙。所以多孔加氣混凝土的表面處理并不是問題。

對比右下角加氣混凝土砌塊的連接，板材的灰縫處理是多么簡單呀。

七、鋼結(jié)構(gòu)和加氣板材攜手進軍工業(yè)化住宅

當(dāng)前國內(nèi)的工業(yè)化住宅常以鋼筋混凝土梁柱為承重結(jié)構(gòu)，人們誤認為，鋼結(jié)構(gòu)僅適用于大跨度廠房、橋梁、高層或超高層民用建筑。近年來，我國鋼產(chǎn)量的快速增加，鋼鐵產(chǎn)能過剩的問題已凸顯，而加大推廣鋼結(jié)構(gòu)是解決鋼鐵產(chǎn)能過剩的有效途徑。

鋼結(jié)構(gòu)確實比鋼混結(jié)構(gòu)造價高，這是因為我國混凝土的價格偏低，原因是砂石材料無序開采，售價低。這個現(xiàn)象將會逐漸改變。隨著環(huán)保和高性能混凝土應(yīng)用要求的提升，可以預(yù)見混凝土的價格會不斷上漲，鋼結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)的差價會逐漸縮小，

建筑物上部結(jié)構(gòu)直接造價因建筑層數(shù)不同，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相差10～15％左右；上部結(jié)構(gòu)僅占工程造價的40%左右，因此采用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的差異只占工程建價4～6％左右。

然而，鋼結(jié)構(gòu)房屋自重比混凝土結(jié)構(gòu)減輕約1/3，基礎(chǔ)的造價減少約1/4?；A(chǔ)占工程建造價的12～16%左右，采用鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)造價可節(jié)省總投資約3～4％，所以一般的住宅鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主體的造價持平或稍高1～2%。鋼結(jié)構(gòu)建筑工期為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的1/3或更低，對降低開發(fā)資金效益明顯，在高層住宅中，甚至鋼結(jié)構(gòu)可以和鋼混結(jié)構(gòu)造價持平。

加氣混凝土板材用于鋼結(jié)構(gòu)是絕配。本來鋼結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)的區(qū)別主要在于承重體系，其他墻體、樓板、門窗和設(shè)備安裝等工程量和造價是相同的?，F(xiàn)在非承重部件重量減輕，大大降低了建筑物自重，承重結(jié)構(gòu)可以減少用鋼量，所有部件全在工廠內(nèi)制造，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了廢料，是對環(huán)保綠色的貢獻。

八、結(jié)論

當(dāng)前國家大力推行住宅工業(yè)化，各地正試行各種建筑體系，但很少考慮國情，只追求大尺寸、全預(yù)制，以致花費大量投資建設(shè)預(yù)制構(gòu)件廠。在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計尚未成熟之前，各種構(gòu)件的成本常常高出傳統(tǒng)施工方法20%以上。固然，住宅工業(yè)化有提高質(zhì)量、節(jié)材環(huán)保諸多好處，但這種社會效益不能要求發(fā)展商犧牲自身的經(jīng)濟效益來換取，即使在香港，政府可以在公屋建設(shè)中強制推行預(yù)制方法，但私人項目中還是難以被認可。尤其是外墻板，在國內(nèi)被人認為是工業(yè)化住宅預(yù)制部件的首選，推行的結(jié)果立馬把住宅成本大大提高。

本文推薦的工業(yè)化住宅承重部件使用鋼結(jié)構(gòu)，非承重部件使用加氣混凝土配筋板材，既可以免除鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件廠的投資，也部分解決了當(dāng)前鋼鐵產(chǎn)能和加氣廠產(chǎn)能過剩的問題，同時讓加氣混凝土節(jié)能減排的優(yōu)點充分發(fā)揮，而板材的應(yīng)用也將大大降低建筑成本，減少工地用工。

本文撰寫時，參考和引用了中國建筑材料工業(yè)協(xié)會科技教育委員會委員陶有生的《加氣混凝土板材及其應(yīng)用》和《進一步發(fā)揮加氣混凝土制品在建筑節(jié)能中的作用》中的圖片和數(shù)據(jù)，以及他人的一些資料，在此表示謝意。