2010中国泡沫混凝土行业发展报告
李应权 闫振甲 徐洛屹 段策 扈士凯 王明轩
泡沫混凝土分会,北京,100024
回眸2010,在国家建筑节能与墙体改革政策的推动下,经过泡沫混凝土行业全体人士的共同努力,泡沫混凝土作为一种不燃、节能建筑材料,得到了全社会越来越广泛的认知、重视和大量应用,泡沫混凝土产业也因此得到了快速发展,泡沫混凝土在各个领域得到了大量应用。
一、行业发展概况
1.1 泡沫混凝土总量
2010年我国应用泡沫混凝土浇筑的建筑保温层面积超过1亿m2,其中,现浇地暖泡沫混凝土绝热层约8750万m2,屋面保温隔热层约2000万m2。我国泡沫混凝土产量预计约达700万m3,其中,泡沫混凝土地暖绝热层约350万m3,屋面保温隔热层约200万m3,地面垫层约50万m3,各类回填约20万m3,特种功能应用30万m3,制品类约50万m3。现场浇筑量约占总量的80%以上。我国泡沫混凝土年产量2008年已达500万m3,2009年突破600万m3,发展快速。
1.2 企业分布
目前,我国泡沫混凝土企业总数约有1000家上下,其中以现浇为主的企业约占60%以上,以制品为主的企业约占20%左右,设备加工企业约占10%左右,发泡剂为主的企业不足10%。据泡沫混凝土分会2010年度不完全统计,企业的地域分布为:江苏、山东、北京(含外地在京注册企业)各占企业总数的12%,河南9%(部分在京注册),河北8%,上海6%,四川、广东、浙江占总数的4%,辽宁、陕西、湖北、安徽各占总数的3%,重庆、贵州、湖南、福建、天津、山西、黑龙江各占总数的2%,江西占总数的1.4%,吉林、云南、甘肃各占总数的1%,广西、宁夏、新疆、内蒙古企业占总数的百分比不足1%;西藏、青海、海南等省区地处边远,泡沫混凝土最不发达,企业数量很少,有待今后发展。
1.3 应用情况
1.3.1 泡沫混凝土
泡沫混凝土最大的应用领域是现浇地暖绝热层、屋面保温隔热层、垫层、回填等,现浇施工量已居世界首位。屋面、地面现浇泡沫混凝土保温层施工技术已经成熟,并逐渐形成了河南华泰公司、驻马店永泰公司、河南昌惠公司、广东俊瑞集团、辽宁欣宽公司等一大批知名企业。公路回填、隧道回填、地基回填、油田固井浇筑等已在我国成功应用。
近年来,很多企业已将研发的重心转向泡沫混凝土墙体现浇,包括承重泡沫混凝土现浇墙体、钢结构现浇墙体、框架结构泡沫混凝土墙体、砖混结构夹芯泡沫混凝土墙体等,它是我国拥有自主知识产权的创新技术,对推动泡沫混凝土技术进步具有不可估量的意义。
北京广慧精研泡沫混凝土科技有限责任公司在闫振甲教授的技术指导下开发成功现浇泡沫混凝土防火自保温复合墙体。该系统采用优质轻钢龙骨作为框架,用纤维水泥板为覆面,在龙骨与纤维水泥板所形成的墙体空腔中,浇筑密度≤500kg/m3、导热系数0.06~0.10w/m.k的泡沫混凝土,硬化后形成夹心型轻质复合墙体。本墙体传热系数0.35~0.6w/m2.k(墙体厚度370~120mm)防火可达A级,隔声量大于45Db,可满足我国各气候区建筑节能的要求及防火要求,同时又具有抗震、隔声、耐久等综合性能,且施工速度快,墙体造价低,生产能耗低,符合我国建筑保温向防火自保温发展的方向。
与现浇相比,我国的泡沫混凝土制品和国外相比,整体规模偏小,技术水平不高,没有大宗应用的主导产品。制品可分为块、板两类:
① 块材
随着国家墙材改革政策的推进,禁止实心粘土砖的生产和使用在全国各省、市逐步得到贯彻实施。泡沫混凝土正是替代实心粘土砖材料之一。广东省江门天风墙体材料有限公司生产蒸压泡沫混凝土砖是一种利用工业废料----矿渣粉为资源生产出来的性能较好的轻质墙材,逐步得到重视和欢迎。
2007年,我国就制定了建材行业标准JC1062-2007泡沫混凝土砌块,但至今没有规模化生产应用的产品,主要是因为泡沫混凝土强度低、收缩开裂、吸水率大,影响了推广应用。自然养护的泡沫混凝土产品由于后期干缩大,墙体裂缝,很多厂家已停产。目前,国内企业已转向填芯泡沫混凝土砌块、陶粒泡沫混凝土砌块的开发。将轻集料(如陶粒、陶砂、沸石)加入泡沫混凝土中,制成轻集料泡沫混凝土,可有效克服收缩开裂等顽症,并提高强度,效果良好,已成为泡沫混凝土的发展方向之一。填芯砌块给泡沫混凝土穿上坚硬的外壳,可有效克服泡沫混凝土自身存在的弱点,开发应用的热潮正在形成。
② 板材与集成化房屋
虽然我国泡沫混凝土制品方面的整体技术水平还不高,但在某些方面,仍有技术创新和领先性。这些领先技术如:泡沫混凝土外墙保温板、泡沫混凝土与聚苯复合墙板、纤维水泥泡沫混凝土夹芯复合墙板与屋面板、泡沫混凝土集成化房屋等,均受到国际关注。其中,生产泡沫混凝土复合板和集成化房屋的北京太空板公司、北京华丽联合公司,已成为泡沫混凝土行业最大的两家企业,产品已出口美俄等10多个国家,为泡沫混凝土行业树立了榜样。
1.3.2 泡沫剂
泡沫混凝土的核心组分是泡沫剂,目前我国市场泡沫剂的种类主要有:
(1) 松香类:几十年来松香皂或松香热聚物类的泡沫剂在国内应用十分普遍,但其稳定性较差,为第一代泡沫剂,直至目前仍在大量使用。
(2) 合成类:二十世纪八十年代后,随着我国表面活性剂工业的兴起,合成类泡沫剂开始应用,这类泡沫剂易起泡,发泡倍数高,但是存在泡壁薄、稳定性差的以及影响水泥强度等缺点,目前已经成为主要品种之一。
(3) 蛋白类:20世纪末,随着国外泡沫剂技术的发展,德国、意大利、美国等国开发成功蛋白类发泡剂,并开始进入我国市场,逐渐显示了其高稳定性的优势,得到了客户的广泛认可和应用,这是第三代泡沫剂。我国的动物蛋白泡沫剂和植物蛋白泡沫剂也逐渐兴起,特别是在沿海一带得到广泛应用。
(4) 复合型:随着水泥基泡沫材料应用要求的提高,复合型泡沫剂也应运而生,泡沫剂不再是单一的组分、单一的功能,而是多种功能组分的复合,第四代的泡沫剂则是各种功能组分复合而成,可以达到优势互补已成为第四代泡沫剂。
(5) 最新型:生物酶水解蛋白类,目前在德国等发达国家开始兴起,目前(国家)建筑材料工业技术监督研究中心、西南科技大学进行了探索性研究。
据不完全统计,我国目前生产泡沫剂的企业数以百计,市场上几代泡沫剂并存,种类、牌号繁多,质量参差不齐。用户对泡沫剂质量也无法判断,在选择和使用上陷入盲目和困惑,优质泡沫剂与劣质泡沫剂龙鱼相混,廉价伪劣产品横行,优质优价泡沫剂难以畅销,严重妨碍了泡沫混凝土产业的良性发展。泡沫剂标准的制定与实施对规范和引导行业的良性健康发展意义重大。
1.3.3 机械设备
我国泡沫混凝土生产装备以现浇成套机组为主,是在借鉴韩国等国家设备的基础上加以国产化改进而成的。设备以中小型为主。由于这种设备适应了中国泡沫混凝土企业以小企业居多的现状,因而获得了快速发展,基本取代了进口机型,具有小型化、模糊化、操作简易等特点,驰龙、赛地、蓝海等几家龙头企业年产达到200~300套。我国泡沫混凝土生产装备加工,已发展到一定规模,生产厂家已从10年前的几家发展到今天的近百家,发展速度惊人。在发泡机方面,早期制取泡沫的方式大多为桨叶搅拌方式,近年来随着机械工业的发展,压缩空气发泡机发泡渐成主流,但是目前的发泡机存在发泡稳定性差、产生气阻造成不吸液、数字量化控制难等问题有待解决。
二、 取得的成就
2.1 推动国家新的扶持政策出台
一年来,全行业和协会积极推动国家新的扶持政策出台,积极向国家有关部委申请鼓励泡沫混凝土发展的政策,努力营造一个有利于泡沫混凝土行业发展的宏观环境。今年,泡沫混凝土分会代表行业与国家有关主管部门进行沟通,向住建部提出三项提案:“现浇泡沫混凝土防火自保温复合墙体”、“泡沫混凝土填芯保温复合砌块”、“(外墙外保温防火隔离带专用)泡沫混凝土保温板”,力争将技术成熟、性能稳定的泡沫混凝土现浇系统与制品列入《墙体保温系统与墙体材料推广应用使用技术》。
近年来,国家、地方出台了一系列政策,鼓励泡沫混凝土等节能建材的发展:
2010年9月19日国家科技部、中国建材联合会将泡沫混凝土列入国家科技支撑计划重点项目--“节能绿色建筑材料开发与集成应用示范”。项目通过开展节能玻璃、门窗、加气混凝土、泡沫混凝土、储能材料等新型绿色节能材料性能、制备关键技术及产业化生产技术研究示范,实现综合性能最优化,满足我国节能减排、发展低碳经济的迫切需要。我会挂靠单位--建筑材料工业技术监督研究中心与西南科技大学、四川金和新型建筑材料有限公司结成产学研联合团队,共同承担高性能泡沫混凝土的研究课题。
2010年5月21日住建部和科技部联合发文,将泡沫混凝土列入《村镇宜居型住宅技术推广目录》和《既有建筑节能改造技术推广目录》。我会两家副理事长单位--河南华泰建材开发有限公司与驻马店市永泰建筑节能材料设备有限公司被列为技术咨询单位。
2010年3月15日北京市住房和城乡建设委员会公布了新版的《北京市推广、限制、禁止使用的建筑材料目录》草案。泡沫混凝土具有轻质性、低弹减震性优点,被目录列为推广类。“模塑聚苯乙烯保温板”和“挤塑聚苯乙烯保温板”由于燃烧性能达不到A级,易发生火灾事故,被列入限制目录。2010年8月天津市住房和城乡建设委员会将天津市丙辉建材科技开发公司开发的泡沫混凝土列为四新技术,加以推广。
2.2 行业和协会推动大批标准、规程、图集出台
目前,我国正在制定的有关泡沫混凝土的各种标准与技术规程主要有:
建材行业标准《泡沫混凝土用泡沫剂》,由分会挂靠单位--建筑材料工业技术监督研究中心牵头制定,分会收集了本行业数十种泡沫剂产品,协助进行了大量的验证试验,目前已制定出行业标准征求意见稿。
建工行业标准《泡沫混凝土》由中国建筑科学研究院牵头制定,2010年11月20日通过标准审查。
国家标准《蒸压泡沫混凝土砖》由江门天风墙体材料有限公司和广州市建筑材料工业研究院有限公司牵头制定,2010年3月通过标准审查。
建材行业标准《屋面保温隔热用泡沫混凝土》由中国建筑材料科学研究总院牵头制定。
l中国工程建设标准化协会标准《乡村屋面泡沫混凝土应用技术规程》由中国建筑科学研究院牵头制定,近期通过标准审查。
辽宁省地方标准DB21/T2009《现浇轻质复合墙体应用技术规程》征求意见稿由大连市建筑科学研究设计院主编。
江苏省工程建设标准DGJXX/XXXX-2010《现浇轻质泡沫混凝土应用技术规程》(征求意见稿)
国内外已经发布实施的有关泡沫混凝土的各种标准、技术规程、图集主要有:
美国标准ASTM796-2004生产泡沫混凝土用发泡剂的标准试验方法
美国标准C869-91R99-QZG20Q制备泡沫混凝土用发泡剂的标准规范
国家标准GB/T 7462一94《表面活性剂发泡力的测定改进Ross-Miles法》
国家标准GB/T24763-2009《泡沫混凝土砌块用钢渣》
建材行业标准JC/T1062-2007《泡沫混凝土砌块》
建工行业标准JGJ142-2004《地面辐射供暖技术规程》
石油天然气行业标准SY/T5350-91《钻井液用发泡剂评价程序》
河北省地方标准DB13/T569-2004《地板采暖发泡水泥绝热层技术规程》
广东省标准DBJ/T15-43-2005《非承重蒸压泡沫混凝土砖墙体工程技术规程》
辽宁省地方标准DB21/T1684-2008《地面辐射采暖泡沫混凝土绝热层技术规程》
河南省工程建设标准DBJ41/T091-2009《现浇泡沫混凝土墙体技术规程》
华北标-建筑构造通用图集10BJ2-11建筑外保温(防火隔离带)
辽宁省地方标准图集DBJT05-220《芯核发泡混凝土保温砌块墙体构造》
山东省《低密度发泡水泥隔热层,低温热水地面辐射地暖工程建设技术导则》(JD14-001-2005)
中南地区建筑标准设计推荐图集《泡沫混凝土屋面保温隔热建筑构造》(07ZTJ205)
中国建筑标准设计研究院编制的《钢结构住宅(二)》(05J910-2)
泡沫混凝土标准、规程与图集的制定和实施,标志着我国泡沫混凝土行业告别了无序发展的时代,并逐步走向规范化生产。
2.3 形成一批骨干企业
在我国泡沫混凝土产业快速发展过程中,涌现出一批知名企业,为行业发展做出了突出贡献,简介如下:
北京华丽联合高科技有限公司主要开发轻钢结构-泡沫混凝土板集成节能房屋,最高年产量50万m2,近年来已销往俄、美等十多个国家以及国内大部分省市和地区。援建四川汶川地震灾区、什邡福利中心“北京节能屋”,广受赞誉。
北京太空板业股份有限公司主要产品--发泡水泥复合板,太空板装配式住宅产品及建造技术于2008年5月通过由北京市建委组织的“科技成果鉴定”,广泛应用于大跨度工业厂房、大型公用设施及装配式住宅,至今已向市场提供产品总量近500万m2,主要应用工程有:长江三峡左右岸电厂厂房、沈阳飞机(苏一27)项目、921卫星火箭组装厂、西航发动机430厂房、昌河武装直升机厂房等。
北京广慧精研泡沫混凝土科技有限责任公司是我国泡沫混凝土行业一家高技术公司,研发的泡沫混凝土机场跑道阻滞系统2010年7月通过国家民航组织的技术鉴定。本产品实现国产化,有望在我国数百个机场投入使用,还具有良好的出口前景。此外,该公司研发的轻钢龙骨外挂免拆模板泡沫混凝土现浇墙体在哈尔滨、长春、呼和浩特等地推广应用。
河南华泰建材开发有限公司,主要从事泡沫混凝土现浇施工。主要工程案例:国家博物馆、郑州国贸中心、巴基斯坦核电站项目屋面保温等。现浇泡沫混凝土技术被住建部和科技部列入《村镇宜居型住宅技术推广目录》和《既有建筑节能改造技术推广目录》。
河南驻马店永泰建筑节能材料设备有限公司,主要从事墙体现浇、砌块、设备生产,公司研发的YT泡沫混凝土应用技术,2005年9月15日通过了河南省建设厅、省建筑科学研究院组织的技术鉴定,列入建设部第143号令鼓励发展建筑节能技术和产品项目,被列入建设部(2006)38号文件中。
北京中建国信科技开发中心、上海豪升化学有限公司、河南昌惠建筑节能工程有限公司专门从事泡沫剂的生产制造,产品经过(国家)建筑材料工业干混砂浆产品质量监督检验测试中心检测,达到了国内同类产品的先进水平。
沈阳沈阳欣宽发泡水泥地暖工程有限公司是一家引进韩国先进技术和设备专门从事地暖施工的企业。公司徐立新董事长编着有《建筑施工技术问答》、《地暖工程问答150例》,深受业内人士欢迎。该公司在2009年10月国家泡沫混凝土协会成立后,发起成立了辽宁省泡沫混凝土发展中心,召开了泡沫混凝土墙体现浇、屋面保温技术研讨会,对泡沫混凝土技术的推广起到了积极作用。
贵州遵义县中远环保建材有限公司,在当地世纪花园、盛世豪庭、富华国际等计50万m2的建筑使用了泡沫混凝土产品。上海建延节能建材有限公司专门从事泡沫混凝土现浇工程,用于屋面、垫层、回填等部位,年产量超过6万m3。
烟台驰龙建筑节能科技有限公司自主研制开发的系列发泡机体积小、重量轻、性能独特,配套生产的泡沫剂具有性价比好、泡沫稳定等特点。烟台赛地机械制造有限公司、烟台蓝海新型建材有限公司专业从事发泡混凝土设备的研发、制造及销售,年产各类机械300台套左右。
北京中科筑诚建材科技有限公司、烟台市三源建材有限责任公司、绍兴市中基建筑节能科技有限公司、山西泓钰节能建材有限公司、及时雨保温隔音材料有限公司等单位近年来专注于化学发泡产品的技术开发,针对《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》,推出了泡沫混凝土防火保温板,具有防火、保温、耐久等特点,非常适用于外墙外保温及其防火隔离带,满足了市场的急迫需要。
北京神州绿星公司与国外某公司合作,正在大规模开发填芯砌块产品。贵州晨煦新型建材科技发展有限公司、辽宁丹东阳光公司、江苏镇江伊斯特公司、江苏江阴华而特新型建材有限公司、衡阳萤石矿建材厂开发的填芯砌块产品均通过了省级鉴定。贵州晨煦公司建成了年产10万m3复合自保温砌块生产线。这类产品给泡沫混凝土穿上了坚硬的外壳,克服了强度低、吸水等缺点,预计会有广阔的应用前景。
2.4 研发出一批新产品、新技术
2.4.1 泡沫混凝土块材
节能、防火、耐久是墙体材料发展的主导方向。泡沫混凝土砌块是满足这一要求的最重要的产品之一。
(1) 蒸压泡沫混凝土砖
在我国南方地区,一般用密度等级为900-1300kg/ m3的泡沫混凝土砌块作为框架结构的填充墙,尤以广东省应用最多,目前该省泡沫混凝土砌块的年用量达60万m3。由广东省江门天风墙体材料有限公司生产蒸压泡沫混凝土砖是一种利用工业废料----矿渣粉为资源生产出来的性能较好的轻质墙材。近年,随着国家越发重视节能减排工作,墙体改革政策的大力推行,蒸压泡沫混凝土砖行业也得到了快速的发展,该公司和广州市建筑材料工业研究院有限公司共同起草的国家标准《蒸压泡沫混凝土砖》,对规范蒸压泡沫混凝土砖产品的生产制造,稳定和提高产品的质量水平有着重要意义。
(2) 填芯砌块
在北方,泡沫混凝土砌块主要用作墙体自保温,这就需要使用更低密度的产品。以往由于轻质泡沫混凝土砌块存在吸水率高、强度低、收缩开裂等问题,致使本产品始终没有规模化生产应用。
填芯砌块给泡沫混凝土穿上坚硬的外壳,可有效克服泡沫混凝土自身存在的弱点,开发应用的热潮正在形成。目前国内的填心技术,有些采用快硬水泥化学发泡,强度相对较高,但成本也高、工艺要求高。也有些企业开发成功采用普硅水泥物理发泡填心技术,芯材泡沫混凝土干密度为200kg/m3左右,实现了泡沫混凝土对空心砌块低成本填心的技术突破。另外,它像混凝土小型空心砌块一样,不燃、保温、隔热、耐久、可与建筑同寿命。
目前,填芯砌块产品通过省级鉴定的有4家公司,它们是:辽宁丹东阳光公司(产品名称“芯核发泡混凝土保温砌块”)、江苏镇江伊斯特公司(产品名称“无机发泡自保温砌块”,省经信委项目)、江苏江阴华而特新型建材有限公司(产品名称“发泡填充混凝土空心砌块自保温墙体”江苏省建设厅组织鉴定。);贵州晨煦新型建材科技发展有限公司(产品名称“ZBW自保温砌块”,贵州省建设厅组织鉴定)。由省立项,正在研发的有多家,如湖南省节能办的项目正在衡阳萤石矿建材厂进行中试;江西省建设厅项目由江西省建材研究院方春霖教授主持。项目正在申报省科技奖的为内蒙赤峰高环建材节能有限公司;其它正在开发的重要企业有:日本虎牌公司、北京神州绿星公司等。
填芯砌块产品技术已渐趋成熟,相关标准图集已经或陆续出台。目前,辽宁省已编制、颁布地方标准和图集,辽宁省地方标准图集DBJT05-220《芯核发泡混凝土保温砌块墙体构造》;内蒙古正在编制标准图集,即将颁布;预计明春北京也将颁布实施;湖南、江西等省建委也都把它列为重点开发推广项目。
(3) 陶粒砌块
轻集料泡沫混凝土砌块是用轻粗集料与轻砂、普通砂或无砂配制成的轻质泡沫混凝土砌块。目前我国轻集料泡沫混凝土砌块主要有以下几类:①陶粒砌块,如轻集料页岩陶粒、粉煤灰陶粒等;②浮石(火山渣)砌块;③煤矸石砌块、煤渣砌块、粉煤灰砌块等工业废渣砌块。此外,不少企业采用膨胀珍珠岩作轻集料,或采用两种或两种以上轻集料生产轻集料泡沫混凝土砌块。
陶粒泡沫混凝土砌块是我国的自主创新产品,它是将轻集料(如陶粒、陶砂、浮石)与泡沫混凝土有机结合,形成了新的复合轻质材料,用陶粒集料的抗缩性、增强性弥补了泡沫混凝土干缩大、强度低两大不足,用泡沫混凝土的固结性将陶粒由散粒状产品变成了块状、板状产品,达到优势互补的效果,复合产品性能远远超过了二者单一材料的性能。
2.4.2 泡沫混凝土外墙保温板
泡沫混凝土外墙保温板多采用硫铝酸盐水泥、以化学发泡方式制成,具有防火、保温、耐久等特点,非常适用于外墙外保温及其防火隔离带,符合公安部和住建部颁布的[2009]46号文《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》,采用粘贴或干挂工艺固定于外墙面,满足了外墙外保温市场的急迫需要。目前,不少企业已在开发此类产品,准备取代或部分取代泡沫聚苯板,用于外墙外保温薄抹灰系统或外墙内保温薄抹灰系统。由于这种保温板已在北京、上海、山东、山西、四川、浙江等地得到成功应用,引起了国内很多泡沫混凝土企业的兴趣。目前这一技术已逐渐成熟,随着建筑防火力度的加大,这一产品将会逐步得到推广应用,成为未来建筑保温的主导产品之一。
2.4.3 泡沫混凝土夹芯复合墙板
这类墙板多采用双层硬质纤维水泥板+泡沫芯材制成。其成型工艺形式有先制高强外壳,后浇筑泡沫混凝土芯层;先制泡沫混凝土芯层,再复合高强面层等。泡沫混凝土芯材干密度通常为300-600kg/m3,可采用化学发泡或物理发泡方式预制,然后涂覆抹灰砂浆网格布或粘贴(饰面)硬质面层,包括单侧复合有饰面层或保护层的泡沫混凝土复合墙板、双面复合有饰面层或保护层的泡沫混凝土夹芯墙板。也可以在两侧硬质面板中间后浇泡沫混凝土。该夹芯墙板的研发已成为泡沫混凝土业界的一大热点,仅北京市就达10多家。这类墙板可实现外墙自保温,安装后不需另做保温处理,且防火、耐久、隔音性优异。适用标准:建材行业标准JC1055-2007纤维水泥夹芯复合墙板。
2.4.4 泡沫混凝土现浇墙体
在泡沫混凝土屋面及地面现浇持续发展的同时,我国泡沫混凝土现浇墙体技术亟待突破。建筑保温节能的主要部位是外墙,建筑隔声的主要部位是内墙。泡沫混凝土用于外墙现浇可实现自保温,用于内墙现浇可实现自隔声、自吸音,在内墙、外墙的应用均有优势。近来国内许多泡沫混凝土企业,如已开始发展现浇自保温外墙、承重隔音内墙、非承重隔音内墙等,而且已形成了开发热潮,一大批应用技术正在各地紧张研发中。北京广慧精研泡沫混凝土科技有限责任公司研发的轻钢龙骨外挂免拆模板泡沫混凝土现浇墙体主要应用于钢结构或混凝土框架结构自保温外墙或隔音内墙。这种现浇体系的最大优点是施工速度快,墙面无裂纹,可直接刮腻子涂装。目前,这种墙体在国内已大面积推广应用,典型工程有:哈尔滨节能工程、呼和浩特住宅楼工程、长春市好望角大厦内墙工程等,已成为各地的重点示范工程。
2.4.5 泡沫混凝土集成化住宅
根据我国资源和住宅需求特点,建设部提出住宅产业化,即以工业化、规范化工厂生产方式取代传统现场作业、粗放式施工的建筑方式,从而实现节地、节材、节水、节能和环保的住宅生产方式和住宅功能。住宅产业化,常常被生动地解释为“像生产汽车一样生产住宅” ,工厂化生产,装配化施工。集成化住宅是世界性发展潮流,泡沫混凝土自保温节能集成化住宅更是一个开发热点。
泡沫混凝土集成化住宅多采用“轻钢屋架-泡沫混凝土复合板” 结构体系,组装速度快,抗震性强,可实现自保温,造价较低。目前,国内不少企业均致力于开发这种自保温装配住宅,如北京华丽联合高科技有限公司、北京太空板业股份有限公司、乌鲁木齐绿地公司等。主要用于中高档别墅、小康村住宅等低层建筑。
2.4.6 泡沫混凝土机场跑道阻滞系统
泡沫混凝土具有极强的抗冲击性能。利用它的这种吸能性,美国已将泡沫混凝土应用于飞机场安全防护,当飞机因失控冲出跑道时,进入发泡块防护带,由于泡沫块的冲击力吸收性能,使其停滞并保护飞机无损。泡沫混凝土铺设跑道安全区这项技术目前在美国已经成熟应用(美国已铺设缓冲跑道超过30条)。2010年7月21日泡沫混凝土机场跑道阻滞系统通过了国家民航局组织的技术鉴定,泡沫混凝土分会专家闫振甲教授作为鉴定专家委员会主任,主持了技术鉴定。该阻滞系统在国际上具有先进水平,是我国第一个高附加值、高技术含量的泡沫混凝土产品,现在国际上只有美国能生产,我国黄龙机场进口美国产品耗资1亿元左右。本产品实现国产化,可为我国节约资金数百亿元,还具有良好的出口前景。有望在我国数百个机场投入使用。
三、存在的问题
总体来讲,我国的泡沫混凝土行业技术水平不高,整体规模偏小,没有大宗应用的主导产品,至今没有规模化生产应用的产品。由于技术水准、管理水平、经济利益驱使等原因造成了我国泡沫混凝土行业存在诸多问题,不利于产业的健康快速发展。存在的主要问题有:
3.1 设备问题
目前国内的泡沫混凝土生产施工机械,虽无统一的标准机型,但基本原理大同小异。成套现浇机组多采用连续加料方式, 水泥净浆配比、泡沫混合比例及泡沫料浆湿密度等仍靠人工凭经验来调,无法做到精确计量,浆体密度难以控制,泡沫混凝土质量波动很大。《泡沫混凝土》行业标准即将实施,标准中对干密度、强度、导热系数等做出了明确规定,设备生产企业应尽快开发可计量、可调控、经济耐用的生产施工机械,以适应新形势的要求。
3.2 原料问题
泡沫混凝土最核心的组分是水泥与泡沫剂。一些企业受经济利益驱使,使用质劣水泥和掺和料;市场上的泡沫剂龙鱼相混,低劣产品横行。某些企业生产的泡沫剂质量不佳,泡沫料浆稳定性差,出现塌模、离析、缓凝等诸多问题,即使某些进口品牌经检测发现也存在质量问题。泡沫剂的好坏是决定泡沫混凝土质量的关键因素之一,其用量很小,但作用很大,而且所占成本比例不大,没有理由不使用优质产品。为规范市场,分会正在编制行业标准《泡沫混凝土用泡沫剂》,并举办全国泡沫剂大赛,以规范市场,促进企业创优。
3.3 试配与检测
泡沫混凝土浇筑施工前必须针对不同原料进行配合比设计,通过试验确定最佳配比,浇筑施工应严格按照有关技术规程进行,施工过程中应加强质量监控与检测。国家建材工业建材机械质检中心、干混砂浆质检中心都是我国专业、权威的质检机构, 均通过国家计量认证,经授权可为全行业提供泡沫剂、泡沫混凝土、施工机械检测服务。
3.4 质量管理
目前我国在泡沫混凝土的生产和施工过程中存在很多问题,现浇泡沫混凝土屋面、地暖工程存在着空鼓、开裂、疏松、起灰、强度低下、密度波动大等诸多问题;现浇泡沫混凝土墙体出现塌模、开裂、分层离析,上部泡沫,下部水泥浆;一些企业打出的泡沫混凝土惨不忍睹,俗称“土疙瘩”,强度很低,这些现象严重败坏了泡沫混凝土声誉,十分不利于行业发展。希望相关企业提高质量意识,加强施工管理,制定合理的施工方案,对原料、配比、搅拌、泵送、浇筑、养护等各环节层层把关,建立严格的质保体系,确保工程质量。分会计划明年开展全国泡沫混凝土品质大赛,力促产品与施工质量的提高。
3.5 行业自律
加强行业自律,避免低价恶性竞争,不打价格战(分会倡导质量比赛),杜绝伪劣产品,规范市场竞争,提高全行业企业整体效益。泡沫混凝土企业要建立高度的责任心和使命感,严格按规范自律,维护行业发展。
3.6 交流、合作
研发与生产脱节:科研单位研究出的技术成果可能并不是市场所需求的,而生产施工企业迫切需要解决的技术问题对科研人员来讲又是“小儿科”。生产企业应与科研单位加强联合,携手解决生产实际技术问题。科研院所对市场急需的高性能泡沫混凝土要有针对性地进行立项研究,把科研成果通过有实力的企业进行示范转化。企业应尊重知识,尊重人才,切实保护知识产权和技术人员的权益。分会倡导相互交流,相互合作,携起手来,与时俱进,共同促进我国泡沫混凝土技术进步与质量提高。
四、发展瞻望
4.1 发展瞻望
4.1.1 我国建筑节能市场急迫呼唤不燃保温材料
近年来,我国建筑节能工程大量使用聚苯板、挤塑板、聚氨酯硬泡等有机保温材料,火灾层出不穷,央视大火、济南奥体中心、哈尔滨双子星大厦、北京大学体育馆、南京中环大楼、清华学堂、中央美院火灾……。通过百度搜索 “保温、火灾”,即可找到火灾网页约4,290,000篇,令人触目惊心!大量的保温工程火灾事故,绝非偶然!暴露出聚苯板、挤塑板、聚氨酯硬泡保温材料的重大安全隐患。央视大火,催生出 [2009]46号文《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》。最近又发生了上海“11·15”特大火灾,已有58人遇难、70余人住院。国务院调查组组长、安监总局局长骆琳说,大量使用聚氨酯泡沫保温材料,是导致大火迅速蔓延的重要原因。公安部消防局副局长朱力平指出,大楼外立面上大量聚氨酯泡沫保温材料,燃烧速度快产生剧毒氰化氢气体,是导致多人死亡的主要原因。他建议,尽快禁止上述材料使用,选出耐火替代品。
以无机材料取代有机材料进行建筑保温是历史发展及科技进步的必然。在无机不燃材料中,泡沫玻璃、泡沫铝、泡沫陶瓷的价格高,不能成为取代品;而岩棉矿棉等纤维保温材料虽然价格略低,但仍远高于泡沫混凝土,且使人浑身剌痒,污染环境。另外,它们不是硬质块状材料,应用也比较困难。膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等颗粒状松散保温材料,吸水率高,制品不抗冻融,松散不易使用,使它们的应用受到限制。而泡沫混凝土,价格低廉,原料易得,既可快速现浇施工,又可制成各种制品,同时它又具有防火性,隔声性、抗震性、耐侯性,用其取代泡沫塑料,是最合适的材料。即使它还存在密度较大、保温性不及泡沫塑料、强度较差三大不足,但综合比较,它仍是泡沫塑料取代品的最佳选择。如果国家有关部门能够出台限制或禁止使用泡沫塑料的政策,这将为泡沫混凝土创造一个蓬勃发展的大好机遇。泡沫混凝土行业人士若能抓住这一历史机遇,泡沫混凝土就有可能成为第一大建筑保温材料。
4.1.2 市场容量
目前,我国既有建筑约420亿平方米,95%以上是高能耗建筑;每年城乡新建建筑面积近20亿平方米,其中80%以上为高耗能建筑。到2020年,我国政府要通过各项举措,使全社会建筑总能耗达到节能65%的总目标。
根据住建部仇保兴副部长介绍,当前中国有420多亿平方米既有建筑,估计至少有1/3,约140多亿平方米需要进行保温节能改造,按改造费为200元/m2元计算,仅既有建筑的节能改造费用就高达28000亿。此外,每年城乡新建建筑竣工面积约20亿平方米,新建建筑保温节能造价按100~150元/m2计算,每年新建筑节能造价约有2000~3000亿元;预计到2020年底,全国房屋建筑面积将新增近200亿平方米,新建筑节能造价约有20000~30000亿元,也就是说,既有建筑的节能改造和新建建筑保温节能合计约有50000亿元人民币的大市场。
泡沫混凝土可应用于屋面、墙体和地面(地暖)保温等工程领域,施工方式灵活多样,适应性强,应用面广,在实现建筑节能65%以上的同时,确保防火安全和使用寿命。综观未来建筑发展趋势,泡沫混凝土必将在我国建筑节能与墙体改革中发挥更大作用。应具有广阔的市场前景。
4.2 泡沫混凝土研发方向
近年来,我国保温工程频发火灾,尤其是央视大火和最近的上海火灾的留下了惨痛教训,发展无机保温材料逐渐成为业界的共识。泡沫混凝土作为一种无机不燃保温材料也越来越受到重视。在这种背景下,从国家部委到各相关的科研单位、高校以及很多企业均纷纷加大了对泡沫混凝土技术的研发投入力度。国家十二五科技支撑项目中,专门将泡沫混凝土作为一个重点研究课题。通过多轮的论证会和答辩会,拟将该研究任务下达给协会的挂靠单位建筑材料工业技术监督研究中心化学建材研究所和西南科技大学,希望通过专项研发,扩大泡沫混凝土在建筑中的应用。从2007年起建筑材料工业技术监督研究中心化学建材研究所还在科技部专项资金的资助下,针对泡沫混凝土脆性大的弱点,通过聚合物改性技术,研究开发了聚合物水泥泡沫材料,并研究了其在屋面、地面、墙体现浇等建筑围护结构的应用技术。泡沫混凝土行业各企业也纷纷抓住机遇,推出了泡沫混凝土防火隔离带、泡沫混凝土填芯砌块等新产品,加快研究泡沫混凝土墙体现浇技术,并尝试建设墙体现浇示范工程。总结起来,国内泡沫混凝土的研发方向主要有:
4.2.1 自保温泡沫混凝土围护结构材料制造与应用技术研究
国家十二五科技支撑计划中,将通过研发高性能泡沫混凝土成套制备和应用技术,解决保温与结构一体化墙体及屋面材料制造与应用技术中存在的建筑节能与防火安全、使用寿命难以协同,轻质保温与强度难以同步等问题,实现保温与结构一体化墙体及屋面材料的规模化生产和应用。
在墙体应用技术中,重点研发两种泡沫混凝土自保温体系:①自承重墙体;②夹芯复合墙体。应进一步完善泡沫混凝土现浇墙体技术工艺体系,包括构造图集、材料选用与配比设计、浇筑流程、施工工艺、质量控制体系、验收标准、能效评估、保温系统优化等。
4.2.2 超轻泡沫混凝土产品的研发
目前,我国应用最广泛的是干密度在300kg/m3~1200kg/m3的泡沫混凝土,其主要应用领域是建筑节能。众所周知,干密度越小,导热系数越低,即保温隔热效果越好。干密度100~200kg/m3左右的泡沫混凝土,导热系数约为0.042~0.050,与聚苯泡沫板基本相当,抗压强度在0.10~0.30MPa左右,适用于填芯或夹芯结构,制成轻质防火复合保温材料。目前,建筑材料工业技术监督研究中心实验室已经研制出干密度70~80kg/m3泡沫混凝土,仍有潜力可挖。但如何进一步提高强度,实现工业化生产,就成为下一步努力的目标。这一技术能否成功,对泡沫混凝土的理论基础研究以及在建筑保温中的地位至关重要。
4.2.3 加大高性能泡沫剂的研发力度
泡沫剂是泡沫混凝土的核心关键组分。今后,应加大高性能泡沫剂的研发力度。高性能泡沫剂应具有发泡倍数大,搅拌与泵送过程中破泡率低,泡沫料浆稳定性好,不沉降、不泌水不塌模,闭孔率高,吸水率低,不影响强度或对强度影响较小,保温隔热性好,用量少,经济适用,环境友好。
4.2.4 加大基础研究, 开发经济、高强干粉料
目前,我国的现浇泡沫混凝土基本上都是用纯水泥发泡,水泥成本占整个材料成本的80-90%左右,成本较高,在与聚苯泡沫的竞争中没有经济优势。而且泡沫混凝土存在缓凝、塌模、强度低、吸水率高、收缩开裂等问题,如何降低成本、提高性能呢?出路在于加大泡沫混凝土的基础研究,优选低成本、高强胶凝材料、泡沫剂及掺加改性材料,通过试验研究,确定各组分的匹配性与最佳配方。开发泡沫混凝土专用经济、高强干粉料。在工厂将各种干粉组份预制成干粉料,运到现场发泡浇筑。只有这样,高品质泡沫混凝土才能真正应用于实际工程,到那时,泡沫混凝土才会迎来规范化、规模化、产业化的应用高潮。
4.2.5 完善并推广陶粒泡沫混凝土技术
陶粒泡沫混凝土是在泡沫混凝土浆体内加入陶粒,经搅拌均匀,浇筑成型和养护而成的新材料。它既可以生产砌块,也可以生产墙板,还可以现浇墙体和屋顶保温层等,具有广阔的应用前景,应进一步完善并推广陶粒泡沫混凝土技术。
4.2.6 研发高性能泡沫混凝土制品及其配套材料
主要进行超轻至承重系列泡沫混凝土制品的制备技术工艺研发,其中包括填芯砌块、保温板材、轻质复合墙板、屋面板、复合干挂板、预制件等。针对多孔基材研制专门配套的干混砂浆,并进行工业化制造,配套应用。
4.2.7 生产施工设备
目前,我国泡沫混凝土现浇成套装备还以人工上料、手动操作、凭经验调控为主,泡沫混凝土浆体密度难以控制,与欧美大型化、自动化、加工精良的设备相比,差距显而易见。生产设备应可计量、可控制密度,并保持稳定;轻骨料(陶粒)泡沫混凝土的配套搅拌、泵送设备应抓紧研发,成套设备机组应向自动化、智能化方向发展,并实现工业化稳定生产施工。将来,成套装备应逐渐发展到配备有原料筒库、全自动配料系统以及浆体密度自控系统,自动化程度高、能精确控制,产量大,以适应大规模使用要求。
4.2.8 在高技术领域的应用问题
泡沫混凝土是一种轻质多孔材料。它与泡沫玻璃、泡沫陶瓷、泡沫铝并称为四大无机泡沫材料,是四大无机泡沫材料中产销量最大、最有发展前景的品种。泡沫混凝土目前在国内主要应用于建筑保温和工程回填领域,而其最具有技术含量,最具有附加值的应用,当属其作为功能材料方面的应用。泡沫混凝土具有轻质、保温、隔热、吸声、隔声、耐火、防火、抗渗、防水、抗冲击波、抗电磁波、透水、透气、过滤、抗腐蚀、保水、吸能等几十种功能,且造价低廉,可应用于很多高技术领域,诸如机场阻滞系统、复合生态节能、电磁屏蔽、吸声、抗爆、海上工程、核设施工程等方面。应加强泡沫混凝土相关基础研究,挖掘其发展潜力,逐步向高技术领域迈进,开发新的高附加值产品,创造更多的财富。
五、分会工作计划
(1) 进一步争取政府扶持政策更多出台
分会代表行业多与国家有关主管部门进行沟通,努力创造一个有利于行业发展的宏观环境,积极向国家有关部委争取鼓励泡沫混凝土发展的政策。
(2) 加大标准与规程的制订、宣贯力度,规范市场
行业标准《泡沫剂》、《泡沫混凝土》等将于明后年陆续出台,分会将组织进行标准的学习和宣贯工作。为规范市场,拟与相关质检部门合作开展质量检测活动,促进行业整体质量的提升。
(3) 加快产品结构调整步伐,推动产业转型,做大做强泡沫混凝土产业
(4) 扶持一批骨干企业壮大
鼓励有能力的企业创新,推出更多新技术、新产品,培育名牌产品。
(5) 开展各种技术经济交流活动
组织会员参加国内外、区域之间、行业之间、会员之间的技术经济合作、经验交流、参观考察等活动。通过考察学习,有利于会员开阔视野,吸取先进经验,加强会员单位之间的相互沟通和了解,共同促进泡沫混凝土行业的发展。
(6) 加大技术培训,提高企业技术水平
2011年度,分会将与业界先进企业合作,创建泡沫混凝土研发培训基地,为行业培训技术人才、管理人才、生产施工人员,提高企业技术水平,促进我国泡沫混凝土产业发展。
(7) 扩大队伍,发展会员。
(8) 加大泡沫混凝土宣传力度,促进技术应用,扩大应用量和应用范围。
(9) 着力行业自律,鼓励企业创优,促进泡沫混凝土产业健康、可持续发展。
(10) 开展国际交流与合作
为学习、借鉴国际先进的技术与经验,并推动国内泡沫混凝土企业做强、做大,将产品打入国际市场,分会将根据行业发展及会员单位的需求,适时组织境外考察及技术交流,引导企业将视野和业务领域进一步拓展。
六、结语
在CCPA中国泡沫混凝土分会成立一周年之际,我代表分会秘书处感谢大家长期以来对分会工作的支持!感谢大家对泡沫混凝土行业发展所作出的贡献!展望未来,我们肩负着泡沫混凝土产业兴衰的重大责任和历史使命,让我们携起手来,共同努力,不断进步,追求完美,把泡沫混凝土产业做强做大!
最后祝大家事业发达,身体健康!
【作者简介】李应权(1964-),男,教授级高级工程师,1985年同济大学毕业后,先后就职于中国建筑材料科学研究总院、德国亚琛工业大学建筑研究所 (IBAC der RWTH Aachen),现任建筑材料工业技术监督研究中心化学建材研究所所长,(国家)建材工业干混砂浆质检中心常务副主任、技术负责人, 泡沫混凝土分会秘书长。作为项目总负责人承担了多项国家级重大科研项目,多项成果荣获国家发明专利和科技进步奖。
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