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2016年度泡沫混凝土行业发展现状及进展

1 行业现状

2016年是我国泡沫商品混凝土行业调整产业结构,实现产业转型的重要一年。在经历了过去3年政策法规与市场态势的复杂变化,行业开始进入深度调整和加快转型的关键时期。虽然核心产品——泡沫商品混凝土保温板在有机保温材料的挤压下正经受市场急剧萎缩的困境,但在行业同仁的共同努力下,通过开辟多元化发展道路,研发新型泡沫商品混凝土保温制品,拓展现浇泡沫商品混凝土应用领域,仍然实现了年增长率20%以上,全年泡沫商品混凝土总产量已超过3500万m3,居全球第一位。企业数量仍维持在1000家以上规模,广东盛瑞土建等大型企业年产量已超过100万m3,河南华泰、山东天意等施工和设备企业已将业务延伸至海外市场,形成了一定数量的海外工程案例,设备出口至全球几十个国家和地区。

相比于现浇泡沫商品混凝土应用领域逐渐拓宽、应用量逐年上升的良好势头,泡沫商品混凝土保温制品的发展速度明显放缓,保温板产品的产销量相比于2013年以前下降约60%。在这种情况下,制品行业开始由单一的保温板产业向多元化产业发展。在行业协会的指导下,目前,制品行业正在进行战略性产业结构调整,大多数企业都在向自保温砌块、泡沫商品混凝土墙板、保温装饰一体化板、有机无机复合保温产品、小型墙板等产品转移,保温板也在进行产品的升级换代,由低性能产品向高性能产品发展。一场新的产业革命已拉开了序幕,预计在2-3年内将形成新的产业发展高潮。

保证泡沫商品混凝土产业成功转型的核心因素不是市场,而是生产技术。没有坚实的技术支撑,转型升级将无法实现。而目前,泡沫商品混凝土行业在转型中所缺乏的恰恰是技术,如今对许多新产品,企业还了解不多,技术准备不足,在转型中感到力不从心,极大地阻碍了转型的成功。2013年后的市场萎缩有很多因素,但不可否认,泡沫商品混凝土行业技术底子薄,技术力量弱,难以为市场提供高品质产品,应该是最重要的因素之一。目前,行业内企业已充分认识到夯实技术基础,提高创新能力才是生存和发展的根本,也是每个急于转型的企业所面临的首要任务。

2 标准规范

随着近年来泡沫商品混凝土的快速发展和广泛应用,相应领域的标准规范也陆续制定发布。泡沫商品混凝土标准体系正逐步趋于完善,目前已发布的国家标准、行业标准、工程协会标准近20项,涵盖GB/T29062-2012《蒸压泡沫商品混凝土砖和砌块》、JC/T1062-2007《泡沫商品混凝土砌块》、JC/T2200-2013《水泥基泡沫保温板》等制品标准,JC/T2240-2014《地面辐射供暖绝热层用泡沫商品混凝土》、JC/T2125-2012《屋面保温隔热用泡沫商品混凝土》等现浇形式泡沫商品混凝土标准,GB/T24763-2009《泡沫商品混凝土砌块用钢渣》、JC/T2199-2013《泡沫商品混凝土用泡沫剂》等原材料标准,以及JGJ/T341-2014《泡沫商品混凝土应用技术规程》、CJJ/T177-2012《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》、CECS406-2015《现浇泡沫商品混凝土轻钢龙骨复合墙体应用技术规程》等技术规程,为泡沫商品混凝土材料在不同领域的推广应用提供了重要的技术支撑。另外,辽宁、上海、北京、安徽、湖南等省市也相继出台了一系列地方标准,涉及预拌现浇、外墙外保温、自保温砌块、隔墙板等方面,丰富了我国泡沫商品混凝土行业的标准体系组成。

泡沫商品混凝土行业的标准化工作仍在持续的进行当中,目前正在编制中的重要标准有:《泡沫商品混凝土墙板、屋面板》、《泡沫商品混凝土施工用发泡机》、《泡沫商品混凝土填芯砌块》、《泡沫商品混凝土制品性能测试方法》、《聚苯乙烯颗粒泡沫商品混凝土》、《陶粒泡沫商品混凝土》、《泡沫商品混凝土保温装饰板》和《无机防火门芯板材》等,这些标准的制定将进一步促进泡沫商品混凝土新产品、新技术的推广应用,规范市场秩序,提升产品质量,推动泡沫商品混凝土行业的快速健康发展。

3 行业新进展

3.1 新型泡沫商品混凝土保温制品

泡沫商品混凝土保温制品近年来由单一的保温板产品向多种类发展,墙体、屋面、楼层、楼栏板、隔断等已成为新的应用领域,总的趋势是由非结构保温向建筑结构自保温的方向发展,并且逐步以结构自保温产品为支柱产品。近来开发出的新型建筑保温制品包括:

3.1.1 自保温砌块

泡沫商品混凝土自保温砌块是一种自身具有优良保温性能的砌块,其主要技术特征是用其砌筑的墙体、屋面在不采用其他保温形式的情况下,结构自身热工指标即可达到现行建筑节能标准要求,是节能与结构一体化建筑体系的重要一员。

泡沫商品混凝土自保温砌块的种类比较多样。根据外部形状,可分为企口型和非企口型,企口型安装时不采用砂浆砌筑,而采用榫头与榫槽的插接拼装,非企口型安装时则需砂浆砌筑;根据产品结构,可分为单一材料型、填芯复合型及夹芯复合型,单一材料型是以泡沫商品混凝土(通常含有膨胀聚苯颗粒、陶粒等轻集料)为主材直接成型的块体,填芯复合型则是将泡沫商品混凝土料浆浇注到商品混凝土空心砌块内形成的复合块体,而夹芯复合型是由泡沫商品混凝土芯层和双面保护层(或装饰面层)所组成的复合块体。泡沫商品混凝土自保温砌块密度通常低于500kg/m3,导热系数低于0.11W/(m·K),厚度为200~400mm 时可满足不同气候地区建筑节能标准要求,实现自保温。此外,自保温砌块还具有降低建筑自重、增加建筑使用面积、减少墙体开裂、易施工等优点,具有良好的推广前景。

3.1.2 自保温墙板、屋面板

泡沫商品混凝土自保温墙板、屋面板是以钢网、玻纤网为增强材料,或另加轻钢材料或钢框为骨架,以泡沫商品混凝土为基体材料,所制成的具有结构自保温功能的轻型建筑墙板或屋面板。也可以复合无机硬质面板或填充于预制外壳,形成夹芯型产品和填芯型产品。主要应用于框架建筑结构非承重自保温墙体及屋面自保温结构,异型产品还可以应用于楼层阳台栏板等建筑部位。按产品结构可分为泡沫商品混凝土单结构板、硬质面层复合夹芯板、预制外壳填芯板、内置轻钢龙骨复合板以及钢框增强复合板等。

泡沫商品混凝土自保温墙板、屋面板凭借其轻质、保温、防火、隔音、抗震、耐久等特点,已经在轻钢装配式住宅体系中扮演愈发重要的角色,在未来住宅产业化的发展浪潮中将发挥出更大的作用和潜能。

3.1.3 保温装饰一体板

泡沫商品混凝土保温装饰板是将泡沫商品混凝土裸板与加强层、防水层、装饰层进行深加工结合,制成的集保温、防水、装饰等多功能于一体的新型墙材,实现了产品的预制化、标准化、组合多样化、施工装配化,可以干挂、粘贴或粘锚施工。保温装饰一体化体系克服了传统外墙外保温系统手工施工效率低、容易破损、开裂、装饰性差等缺点,是一种综合性价比优良的外墙外保温节能产品,具有很好的市场发展前景。

保温装饰一体板的结构设计不仅赋予保温产品装饰性,而且装饰面层对泡沫商品混凝土基层起到加固和增强作用,提高了产品的整体强度,克服了单一泡沫商品混凝土材料易开裂、破碎的缺点。保温装饰一体板的另一主要优势是能够显着降低建筑工程造价,经济性突出。该产品的使用使保温、装饰施工一次完成,缩短了工期,减少了人工费用,且省去了粉刷层的材料费、施工费,以及装饰层的施工费,可降低外墙保温装饰层总造价10% ~ 30%,因此在建筑工程中备受欢迎。

3.1.4 有机无机发泡结构复合保温板

泡沫商品混凝土结构复合保温板是泡沫商品混凝土与有机发泡材料通过结构复合的形式,形成的以泡沫商品混凝土为面层,有机发泡材料为芯层或底层的新型保温制品。它充分利用了泡沫商品混凝土材料的不燃特性与有机保温材料的轻质、低导热优势,弥补了各自的不足,实现了防火与保温较好的统一。根据泡沫商品混凝土包覆面层的数量,可分为单面复合结构、双面复合结构以及五面、六面复合结构,其中前两种较为常见。

泡沫商品混凝土保温层的密度既不能太低,也不能太高。太低,则不能起到理想的保护作用,太高,则不能发挥保温作用以及火灾中阻隔热辐射的作用。因此,泡沫商品混凝土的绝干密度宜设计为300~400kg/m3。

3.1.5 小型自保温墙板

小型自保温墙板是具有我国自主知识产权,尺寸规格小于建筑条板而大于建筑砌块的最新一代高性能墙体材料。它兼具条板和砌块的产品特点,既有条板厚度小、块形大、砌筑安装快、板缝少的优点,又具有砌块易搬运、可错缝砌筑、分散干缩应力、减少砌缝干裂等优点,可看作是条板的截短和石膏砌块的翻版及普通砌块的放大,用其砌筑的墙体不 需二次保温处理。按外形可分为企口榫型和平口无榫槽型,按结构可分为单板型、夹芯型及包壳型。

3.2 现浇泡沫商品混凝土自保温复合墙体

现浇泡沫商品混凝土复合墙体分为承重泡沫商品混凝土现浇墙体、钢结构现浇墙体、框架结构泡沫商品混凝土墙体、砖混结构夹芯泡沫商品混凝土墙体等体系。其中,免拆模板泡沫商品混凝土现浇复合墙体已有企业累计完成建筑面积60万m2的施工,内蒙古呼和浩特东方君座小区、建设银行大厦、北京平谷新农村住宅等成为其代表性的工程。北京优耐德新型建材有限公司、大连达鹏达建材装饰有限公司、大连天一建筑保温工程有限公司、北京天舒广慧工程有限公司、北京建材泡沫砼科技有限公司等几十家企业成为专门从事这一领域工程施工的典范。

目前已得到成功应用的墙体现浇系统主要有以下几种:

(1)现浇泡沫商品混凝土轻钢龙骨复合墙体系统

这种墙体是以轻钢龙骨(C 形钢或方管组合格子结构形钢)和横向断桥龙骨为纵横支撑,以固定于龙骨上的免拆除无机面板为覆盖材料,形成墙体空腔,然后向空腔内现场浇筑泡沫商品混凝土浆体,浆体硬化后与龙骨面板一起,形成完整一体的夹心复合墙体。主要应用于高层框架结构非承重外墙和内隔墙、低层轻钢结构住宅承重外墙和内墙以及钢结构工业化厂房非承重外墙及内隔墙。这种体系中断桥结构,开口龙骨提高了建筑性能,实现了建筑自保温,解决建筑保温及防火的矛盾。按施工工艺分类可分为物理制泡现浇复合墙体和化学发泡现浇复合墙体。

(2)泡沫商品混凝土现浇薄壁型钢低层住宅

这种建筑是泡沫商品混凝土现浇复合墙体技术的发展和延伸。以薄壁型钢为主要受力支撑体,以固定在薄壁型钢两侧的覆盖面板为辅助受力支撑体并传递载荷,以浇注于型钢和面板组成的空腔内的泡沫商品混凝土为保温隔声防火功能结构层,三者共同形成这种新型住宅的主体。主要技术特征:墙体、楼层、屋面三大部分均由泡沫商品混凝土浇筑而成。是一种新型自保温防火抗震生态低碳建筑,国内外唯一的全泡沫商品混凝土结构保温住宅。

(3)空心砌模浇注泡沫商品混凝土自保温复合墙体系统

大连正锐建筑节能股份有限公司开发出“空心砌模浇注泡沫商品混凝土自保温复合墙体系统”,简称空心砌模自保温墙体,是采用空心砌模错位砌筑成墙体,并在其相互贯通的内腔中现场浇注泡沫商品混凝土浆料,梁、柱部位采用无机保温材料喷涂处理,进而形成具有自保温功能的墙体系统。采用现场浇注的方式,解决了传统外墙保温存在的脱落、防火、耐久性等问题,一劳永逸,具有良好的经济效益和社会潜力。

3.3 泡沫商品混凝土在其他土建工程中的应用

现浇泡沫商品混凝土在我国的应用最初主要集中于建筑屋面、地面节能保温工程,而随着其他领域对该材料优良特性认知度的逐渐提升,其应用范围正在迅速扩大,在我国市政道路、地下结构、港口水利、矿山回填等工程中的应用量逐年上升。

3.3.1 市政道路工程

(1)道路新建工程

泡沫商品混凝土在道路新建工程中主要应用于软土路堤、桥头路堤、台背填筑等。利用泡沫商品混凝土的轻质特性,在深厚软土地区修建路堤,可有效降低基底附加应力,减少路基沉降,使路基沉降被控制在允许范围内;应用于桥头路堤时,可减少桥梁与桥头路基的沉降差,提供较舒适的行车条件;在挡墙台背填筑工程中,利用泡沫商品混凝土的轻质性及自立性,能够减小挡土墙的侧向压力,可减小挡土墙的墙身尺寸,降低挡土墙对地基承载力的要求。

(2)道路改扩建工程

泡沫商品混凝土在道路改扩建工程中一般用于软土地区的高等级道路路基拓宽,利用泡沫商品混凝土的轻质性,减少新路基与老路基的沉降差异。

(3)道路维修养护工程

在道路维修养护工程中,泡沫商品混凝土因自身的轻质性、流动性、耐久性、易施工性等优点,可用于路堤滑移治理、桥头跳车治理、基础脱空区治理、管涵基础病害治理、废弃管道回填等。

3.3.2 地下工程

在城市地下工程中,利用泡沫商品混凝土轻质性可发挥补偿基础作用,减小地下结构的附加应力,保证工程结构的安全性。如在地下隧道工程中,隧道结构设计要求其覆土荷重必须在结构能够承受的范围内,如实际覆土荷重超过结构承受能力,则必须对上覆填土进行减荷。采用现浇泡沫商品混凝土进行换填,则较对地下隧道结构进行再次加固要简单便捷得多,且造价低廉,具备明显的技术经济优势。

3.3.3 港口水利工程

采用泡沫商品混凝土作为港口重力式码头挡土墙材料,不仅能够满足基床顶面抗滑稳定要求,而且能够满足对挡墙前趾的抗倾覆稳定要求,同时泡沫商品混凝土挡土墙基底应力更小,对于承载力较小的地基,尺寸较大的挡土墙具有较好的应用性。在水利工程护岸墙加高加固工程中,泡沫商品混凝土近来成为墙后回填材料的热门选择,充分利用其容重小、强度高、施工速度快、施工简单的特点,有效减少了墙后填土对护岸墙的荷载,把加高加固处理对护岸墙的影响降到了最低。

3.3.4 充填工程

在土建工程中,对于一些狭小地下空间,如建筑基坑及地下管道工程的周边空隙,由于人和机械无法进行作业或作业空间过于狭小无法回填密实,使其成为工程建设的一大难点。利用现浇泡沫商品混凝土可由软管泵送,浇筑施工点所占空间极小,浇筑时具有高流动性,浇筑完后可固化且不需机械碾压或振捣的优势,回填这些特殊空洞,可达到施工简便且能回填密实的效果,为解决空洞回填的难题提供了一种全新的技术手段。

采用现浇泡沫商品混凝土充填矿山采空区,发挥泡沫对流动性的特殊作用,使充填具有高结实率、高充填率和高接顶率的明显优势,可显着提高充填效率及充填体质量。这些优势,使现浇泡沫商品混凝土技术可大面积应用于充填采矿及老采空区充填治理工程领域。

3.4 泡沫商品混凝土新材料

3.4.1 相变储能调温泡沫商品混凝土

相变储能调温泡沫商品混凝土是由建筑材料工业技术监督研究中心研发出的一种新型节能建筑材料,它是利用真空吸附方式使相变材料稳定担载于多孔载体内,并采用改性聚合物薄膜进行封装,确保相变材料长效存储不渗漏,然后通过材料改性及配合比优化实现与泡沫商品混凝土基材的完美结合,集储能、调温、保温、隔热、吸音等多种功能于一体。可通过化学发泡方式制备成板材、砌体等制品,也可通过物理发泡方式进行现浇施工,应用于建筑屋面、外墙面等结构部位时可在夏季有效减少传入室内的太阳辐射热量,发挥显着的隔热效果;应用于室内隔墙、地面等部位时能够通过相变材料的吸热- 放热作用调节室温,维持室内环境处于人体舒适温度范围,显着降低空调及采暖能耗。

3.4.2 碱激发矿渣泡沫商品混凝土

湖南科技大学、武汉理工大学等研究单位近期制备出碱激发矿渣泡沫商品混凝土,以一定模数的水玻璃作为激发剂,以矿渣部分或全部取代水泥进行发泡,制备出的碱激发矿渣泡沫商品混凝土抗压强度明显大于同密度等级的硅酸盐水泥泡沫商品混凝土,为高强度泡沫商品混凝土的制备提供了一条新途径。并且通过引入陶粒、聚丙烯纤维等材料,一定程度上解决了碱激发矿渣泡沫商品混凝土收缩形变大的问题,提高了该材料应用于实际工程时的可靠性。

3.4.3 再生泡沫商品混凝土

针对目前泡沫商品混凝土生产企业大量废脚料堆存,以及未来建筑工程等领域泡沫商品混凝土服役期满后将产生大量废弃物的事实,建筑材料工业技术监督研究中心、武汉理工大学等科研单位开展了废弃泡沫商品混凝土胶凝化再生利用研究。将废弃泡沫商品混凝土破碎、粉磨至一定细度,通过特殊的热处理方式使其生成β-C2S矿物相,进而使废弃粉体重新具有胶凝特性,28天胶砂强度大于20MPa,可60%替代普通水泥进行发泡,所制备的再生泡沫商品混凝土抗压强度与目前常见的30%粉煤灰:70%普通水泥配合比泡沫商品混凝土相当,但材料成本显着降低,具有可观的经济效益和社会效益。

4 前景展望

建筑产业现代化是继住宅产业化和新型建筑工业化之后我国政府提出的新的建筑业发展战略,既涵盖了住宅产业化、建筑工业化的内涵,又从更高的行业角度进行了诠释,是推进绿色建筑行动计划的重要支撑,代表了我国建筑业未来转型升级的发展方向。实现住宅构配件生产工厂化、施工现场装配化是建筑产业现代化的核心内容,应用生态节能、资源循环利用的绿色建材是发展绿色建筑的重要组成,而泡沫商品混凝土凭借其轻质、保温、防火、耐久、抗震、吸音、利废等优点,以及易于预制、便于运输等特征,必将在推行建筑产业现代化和绿色建筑的浪潮中迎来高速发展的契机。

泡沫商品混凝土在现浇施工领域则具有更加广阔的发展空间。随着泡沫商品混凝土的优良特性逐渐被认知,其应用范围将进一步获得拓展。除了目前已应用在道路工程、地下工程、回填工程等领域外,未来还将在园林工程、军事工程、海上工程、核设施工程、空港工程等诸多领域获得应用。因此,应加强泡沫商品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,充分发挥其使用价值。

泡沫商品混凝土材料自身仍存在一定的性能不足,在导热系数、吸水率、抗冻性等方面需要获得更大的改善,否则将严重限制该材料进一步的发展应用。调整产业结构,推进转型升级,坚持科技创新,寻求技术突破,是泡沫商品混凝土行业跨越发展壁垒,实现可持续发展的必由之路。建筑产业现代化和绿色建筑的不断推进,为泡沫商品混凝土行业带来了新的发展机遇,随着技术水平的不断进步、配套装备的不断升级、标准体系的逐步完善,泡沫商品混凝土必将在未来的国民经济和生活中扮演愈发重要的角色。