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開拓加氣混凝土板材在工業化住宅中的應用

2016-02-16 10:02:27

來源:預制建筑網 

我國的加氣混凝土是新型墻體材料中發展最早、產能最大的品種,經過近50年的歷程,已形成材料生產、裝備制造、配套材料供應和設計科研一套完整的工業體系。據不完全統計,全國的加氣混凝土產量已接近7千萬立方米,居世界首位。 

一、加氣混凝土在我國的發展

我國的加氣混凝土是新型墻體材料中發展最早、產能最大的品種,經過近50年的歷程,已形成材料生產、裝備制造、配套材料供應和設計科研一套完整的工業體系。據不完全統計,全國的加氣混凝土產量已接近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(發氣材料)和少量外加劑及水,經定量攪拌混合、發氣膨脹為沒有強度的坯體,經切割和蒸壓養護而硬化成型的一種輕質材料。

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,用于砌筑內外墻體。它的體積密度由500~800kg/m3,相當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,也可以經特殊結構處理用于承重墻,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;后者是工業廢料,本是變廢為寶的對象。與普通混凝土相比,生產加氣混凝土,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,在生產過程中的相關制造能耗僅為相同體積燒結磚的45%。 

3、使用節能

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是目前國內常用的幾種外墻墻體的熱工性能和物理指標。 

不同材料及構造組成的復合墻體的熱工特性  表1 

 

材料組合 

厚度 

(cm) 

熱  阻 

m2c/w 

隔  熱 

w/m2·c 

重量 

(kg/m2

抹面層 

0.022 


  


  

磚 

12 

0.133 


  


  

聚苯乙烯 

0.112 


  


  

磚 

0.140 


  


  

抹面層 

0.022 


  


  

復合墻體 

28 

1.429+0.224 

0.605 

391 

抹面層 

0.011 


  


  

加氣混凝土 

25 

1.786 


  


  

抹面層 

0.011 


  


  

復合墻體 

27 

1.808+0.224 

0.492 

189 

抹面層 

0.011 


  


  

加氣混凝土 

20 

1.471 


  


  

抹面層 

0.011 


  


  

復合墻體 

22 

1.493+0.224 

0.582 

164 

抹面層 

0.022 


  


  

聚苯乙烯 

0.741 


  


  

混凝土 

20 

0.105 


  


  

抹面層 

0.022 


  


  

復合墻體 

28 

0.905+0.224 

0.870 

566 

4、運輸節能

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品,減少了運輸次數,節約燃油,也緩和了城市的交通堵塞。 

三、加氣混凝土應由砌塊轉為板材

但是,國內加氣混凝土產品絕大比例是砌塊,用手工搬上搬下,到了現場又用人工砌筑,既不能保證墻體質量,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,內外墻板和樓板的總量,約占結構部件體積的46%~59%。換言之,如果學習國外的經驗,把內外墻板和樓板都改為加氣混凝土板材,整個建筑物的結構自重將降低1/4左右,節約的資源將是極大的數字,還要考慮因使用加氣混凝土內外墻板和樓板后對鋼筋混凝土承重結構的節約。 

不同用途加氣混凝土板材的規格及性能如下表。 

不同用途加氣混凝土板材的規格及性能  表2 

部件名稱 

長度mm 

寬度mm 

厚度mm 

荷載kg/m2 

每件重kg 

外墻板 

990~5990 

以300遞增 

600 

100~250 

以25遞增 

85 

36~540 

內墻板 

990~3490 

以300遞增 

600 

100~200 

以25遞增 

85 

30~210 

樓板 

990~5990 

以300遞增 

600 

100~250 

以25遞增 

300~400 

36~540 

屋面板 

990~5990 

以300遞增 

600 

100~250 

以25遞增 

100~250 

36~540 

由此可見,加氣混凝土板材的標準化程度是非常高的,其規格尺寸是目前加氣砌塊廠完全可以生產的。而單件部件加上吊具的重量都在1t以內,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吊車來安裝的現狀有很大的區別。 

不同規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件模具的制造、折舊和報廢問題,這又是對節能減排的貢獻。嚴格講起來,只有把內外墻板和樓板轉為使用標準化構件,而不是為特定項目“量身定做”的混凝土構件,才真正做到了標準化、定型化和工業化,而這正是加氣混凝土板材的最大優勢。

為生產加氣混凝土板材,砌塊廠已有的攪拌系統、模型、切割機完全可以使用,只需增加相應的鋼筋處理環節就可以了。而加氣混凝土板材內的配筋,由于成品的重量小,切割后的脫模吸附力幾乎為0,所以在板材內的配筋完全是結構需要,絕不會發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象。

四、加氣板材的吊運和安裝

  

以上Fig.3是板材的吊運,Fig.10是板材的安裝。由于加氣板材經過高壓養護,其體積穩定性絕對好過普通混凝土,所以只要保護得當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,看來并不復雜。

 

從上圖可見,加氣混凝土外墻是由標準化的條板拼成的,并非普通混凝土外墻板那樣在工廠內整間制造,因而配筋和模具費用極高。據筆者對武漢某項目混凝土外墻板的分析,每立米產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+養護費用占15%。而加氣混凝土砌塊每立米產品包括模具和養護費用,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,僅為鋼筋混凝土墻板的1/6,由此大大降低工業化住宅的成本。



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?當然像混凝土整間墻那樣鋪飾面磚符合當前使用習慣,但是筆者參與編寫的深圳市《非承重砌塊墻體設計規范》SJG 13-2004早就規定“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慣,國內有的高層設計也照樣學樣,其實是學習了錯誤的榜樣,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。在許多發達國家和地區從環保角度出發,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設專門車間,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,將硅膠模在澆注混凝土前貼附在鋼模內表面,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,凸顯工業化建筑的特色外表。

至于內墻板和樓板則用通常的方法處理就行了。

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。

 

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