第一节 新型墙体材料的概念
虽然我国被称为“地大物博,资源丰富”,但人均资源占有量并不高。由于人口基数大,人均能源占有量不及世界人均能源占有量的50%,属于能源相对贫穷的国家。实施可持续发展战略,发展节能、利废、环保、循环利用的产品是国家发展之路。墙体材料行业属于面广量大、资源和能源消耗较高的产业,而且墙体材料的性能对建筑物的能耗水平产生非常大的影响,当前我国通过墙体损失的能耗占建筑物能耗的28%。另外,当建筑物寿命终结后,大量的建筑废弃物能否在墙体材料生产中进行二次利用,对降低资源消耗有重要作用。为此,大力发展与传统墙体材料有别的、节约资源和能源的新型墙体材料,并正确选用新型墙体材料,是墙体材料生产、开发和消费的明智选择和责任。
一、墙体材料概念
墙体材料是建筑材料的一种,是根据材料的用途进行定义的一种材料。是用于建筑物墙体构筑的材料,其品种会随着时代进步、地域和环境等条件的变化而变化。例如,聚丙烯泡沫塑料在未使用于墙体建筑前就不属于墙体材料,随着建筑物热工性能要求的提高,有机泡沫材料被用于建筑物的墙体隔热保温用途,聚丙烯泡沫塑料也就成为了一种新型的墙体材料;黏土曾经作为夯实墙体的材料被大量使用在古代的墙体中,曾经是一种量大面广的墙体材料,当前,发达地区不再直接使用黏土作为墙体材料用于建筑,取而代之的是性能更优越的新型墙体材料。因此,墙体材料不仅具有用途属性,同时还具有时代和地域属性。
二、墙体材料种类
根据材料的不同属性,可以将墙体材料进行不同的分类。
按时代分为:古代墙体材料、现代墙体材料和未来墙体材料。
按材料物质种类分为:无机非金属墙体材料,有机墙体材料、金属墙体材料和复合墙体材料。
按照生产工艺过程分为:烧结类墙体材料、非烧结类墙体材料,非烧结类又可以分为蒸压制品和非蒸压制品类;非蒸压制品类还可以按照胶凝材料的种类进一步划分,如:水泥混凝土砌块、石膏墙板等。该分类方法是墙体材料的研发、生产者常用的分类方法。
按照墙体材料的尺寸属性由小到大分为:砖、砌块和墙板。这是从墙体材料的尺度进行的分类,这类分类方法比较方便建筑设计和施工人员,也是国内建筑行业常见的分类方法,以下分别介绍如下。
(一)砖类
砖的种类很多,按制作工艺不同,分为烧结砖和非烧结砖两类:按制作材料不同,分为黏土砖和非黏土类砖(水泥混凝土砖、灰砂砖、粉煤灰砖、陶粒砖、玻璃砖等)两类;按砖的结构划分,分为普通砖(实心砖)、多孔砖(孔洞率≥25%)和空心砖(孔洞率≥35%)等。常用的品种如下。
(1)烧结普通砖 其尺寸为240mm×115mm×53mm,按抗压强度划分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个强度等级。按尺寸偏差、外观质量等可划分为优等品、一等品、合格品三个质量等级。
(2)烧结多孔砖 其尺寸有190mm×190mm×90mm(M型)和240mm×115mm×90mm(P型)两种规格,孔洞率大于25%。根据抗压强度、抗折荷重可划分为30、25、20、15、10、7.5六个强度等级,按照尺寸偏差、外观质量和物理性能指标,可划分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个产品等级。
(3)烧结空心砖 其尺寸有290mm×190mm×90mm和240mm×180mm×115mm两种规格,孔洞率大于35%。按其表观密度可分为800、900、1100三个密度等级。每个密度级别又根据孔洞及其排数、尺寸偏差、外观质量及物理性能等划分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个产品等级。
(二)砌块类
砌块的体积大于砖。有实心砌块和空心砌块两类。按制作工艺和原料特性来分,有加气混凝土砌块、混凝土小型空心砌块、粉煤灰砌块、泡沫混凝土砌块、膨胀珍珠岩砌块、混凝土炉渣实心砌块等;按规格来分,有小型砌块、中型砌块和大型砌块。常用的品种如下。
(1)普通混凝土小型空心砌块 分为单排孔砌块和多排孔砌块两种,主要规格尺寸是390mm×190mm×190mm,此外还有规定的辅助规格,按其抗压强度可分为MU5.0、MU7.5、MU10.0、MU15.0、MU20五个强度等级,MU7.5及以上称为承重砌块,MU5.0称为非承重砌块。
(2)蒸压加气混凝土砌块 按其抗压强度分为A1.0、A2.0、A2.5、A3.5、A5.0、A7.5、A10.0七个强度级别。按其外观质量、尺寸偏差分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个产品等级。按其表观密度分为B03、B04、B05、B06、B07、B08六个级别。
(三)墙板类
分为空心隔墙板、轻质复合墙板和薄板类轻质板材三类。空心隔墙板主要包括水泥空心条板、蒸压加气混凝土条板和石膏空心条板;轻质复合墙板主要包括复合外墙板、复合内墙板、外墙外保温板、外墙内保温板,如钢丝网架水泥夹芯墙板、水泥聚苯外墙保温板、GRC复合外墙板、金属面夹芯板、钢筋混凝土绝热材料复合外墙板、玻纤增强石膏外墙内保温板、纤维增强水泥平板、陶粒无砂大孔隔墙板、水泥/粉煤灰复合夹芯内墙板、铝合金压型板;薄板类轻质板材有纸面石膏板、纸面石膏复合墙板、GRC薄板、植物纤维石膏复合板、植物纤维水泥复合板等品种。薄板类材料一般需要与龙骨复合制作墙体用于隔墙。
三、新型墙体材料
(一)新型墙体材料的内涵
怎样的墙体材料属于新型墙体材料呢?视角不同答案各异。一般认为新型墙体材料要体现“新”字,而且要符合环境保护的要求。具体包括:①原料为非黏土类,这是基本条件;②要固废利用,各种工业和生活废弃物占原材料的比例在30%以上,实现资源利用减量化;③产品施工过程损耗小,且无二次污染;④产品可回收循环再利用,二次利用率高;⑤可满足和改善建筑物功能,如强度高,抗震,抗冻融,防水,防火,隔声,保温节能,易施工装饰(装配式);⑥使用寿命长;⑦采用清洁生产工艺技术,生产中低三废排放;⑧产品对环境和人体无毒无害,不会释放有害物质,能满足安全、节能、舒适的要求。此外一些学者认为:凡是有利于保护土地并不对自然环境造成破坏的无污染的原料,有利于回收利用,采用清洁的生产工艺,在结构强度、保温隔热、轻质隔声等方面满足建筑现代化要求的墙体材料属于新型墙体材料。在具体界定时,通常是以墙体材料改革部门公布的产品目录为准。
综上所述,新型墙体材料的内涵必须具备以下基本属性。
1.功能属性
墙体材料的功能性系指满足建筑物墙体建筑功能要求的特性。墙体材料的功能属性包括强度、体积稳定性、耐久性、保温隔热性、燃烧性、施工性、装饰性等方面。这些性能要求会随建筑物的类型、用途、所在地域和社会发展状况等条件而定,具体要求体现在各种施工规范和国家标准中。例如对热工性能的要求,夏热冬暖地区与严寒地区就有较大的差异,可以作为南方使用的新型墙体材料在北方就不能列入新型墙体材料的范畴;再如,冷库墙体材料要求的性能与住宅建筑墙体要求的性能是不相同的,框架建筑物外墙与内隔墙的性能要求也是不同的。
2.最小环境影响负荷属性
每一种材料在生产、使用和寿命终结的过程中,在给人类生活带来便利、满足生产和生活要求的同时,均会对人类生活环境造成或大或小的有害影响,如果这种影响是环境可承受的、社会发展可持续的或最小环境影响负荷,自然就可以将该材料归属于新型材料。墙体材料同样如此。
3.时效性
新型墙体材料的时效性是指墙体材料的生产消耗和使用性能要求随着人类社会的发展变化而变化的特性。所谓“新”就是时效性的体现,符合当时人类社会进步和可持续发展要求的墙体材料方能称得上新型墙体材料。功能属性除了与使用环境有关外,还与时代相关。即使是同样的墙体材料,在相同类型的建筑物中的相同部位使用,也就有可能此时能满足墙体的建筑要求而彼时不能满足墙体的使用要求,从而出现同一种材料此时是新型墙体材料而随着社会发展的要求,彼时已经不再是新型墙体材料的状况。例如,在我国墙体材料革新之初,把相对传统黏土实心砖而言的那些具有“节能”、“节土”和“利废”功能的,并能改善建筑功能的各类墙体材料统称为新型墙体材料。但随着墙体材料革新的发展,新型墙体材料的含义有了新的发展,一是以黏土为原料的产品,如黏土空心制品,不再列入新型墙体材料的产品目录中;二是对墙体材料的生产规模、生产方式和自动化水平也提出了较高的、具有时代性的要求;三是在非黏土烧结多孔和空心制品方面对孔洞率给出了明确规定。这些都是新型墙体材料时效性的具体表现。
4.地域性
墙体材料的地域属性不仅仅指材料的使用地域,同时也包含生产地域。不同的地域,墙体材料的生产和使用环境不同,影响到材料的生产消耗和使用性能。新型墙体材料的生产和应用与当地原料资源、气候条件、地理环境、建筑结构体系特点、经济发展水平密切相关。
不同的使用地域,对墙体材料的功能要求是不相同的。例如北方寒冷地区,由于材料在冻融环境中使用,要求墙体材料不仅要满足强度、保温等性能要求,同时还要满足良好的耐循环抗冻性能要求。
不同的生产地域,原料资源状况不同,使用稀缺资源生产出的墙体材料就有可能增大对人类生存环境影响的负荷,自然就不能成为新型墙体材料。只有在满足人们日益提高生活水平要求的同时,使用的原料造成对人们生活环境的有害影响最小时,这样的地域所对应的生产方式生产出来的墙体材料才能归属于新型墙体材料。因此,墙体材料的研发生产必须因地制宜,在某一地区发展得很好的新型墙体材料不一定适宜在其他地区发展。
(二)新型墙体材料的特性
新型墙体材料一般具有保温、隔热、节能、利废、轻质、高强等特性,用新型墙体材料代替传统的实心黏土砖,既保护耕地,又节省能源资源,维护生态平衡和提高建筑性能。具体表现如下。
①新型墙体材料的生产可以减少土地资源的消耗。传统墙体材料的生产需耗用大量的耕地黏土,而新型墙体材料的生产过程完全可以不使用可耕黏土作为原材料,因而采用新型墙体材料能较好地缓解实心黏土砖生产占用耕地的问题。
②新型墙体材料可以提高能源的利用率。建材工业的能耗占全国工业能耗的13%左右,其中墙体材料行业的能耗占建材工业能耗总量的23%左右,实心黏土砖单位产品能耗高于新型墙体材料,例如相同体积的页岩多孔砖能耗是传统实心黏土砖的3/4左右,其他混凝土砌块类新型墙体材料能耗降低作用更为明显。
③新型墙体材料可以降低对环境的损害。一方面能耗的降低可以大量降低墙体材料生产过程中带来的二氧化硫、二氧化碳排放量和粉尘污染;另一方面生产中采用先进技术,消化吸收各种工业废弃物和采用脱硫工艺流程,对改善环境质量呈现出明显的作用。
④新型墙体材料应用可以推进建筑节能事业的发展。墙体材料保温隔热性能对建筑节能影响很大,外围护墙体的建筑节能主要通过使用保温隔热性能好的新型墙体材料实现,而传统墙体材料的热工性能相对较差。
(三)新型墙体材料的外延
从新型墙体材料的内涵中,可以较好地理解新型墙体材料的指标体系,理解这些指标范畴随时代而变化、指标值变大变小的合理性。针对一个具体的墙体材料来说,不易于使用内涵来界定是否属于新型墙体材料。新型墙体材料的界定目的主要是为了国家的可持续发展和推动节约型社会建设,为建设单位提供适合的墙体材料,因此有必要在外延上对新型墙体材料进行框定。国务院及其墙体材料革新行政主管部门和省级人民政府制定了新型墙体材料目录和认定办法,这些目录和办法使得界定新型墙体材料具有可操作性。例如,广西壮族自治区住房和城乡建设厅根据《国务院关于发布实施<促进产业结构调整暂行规定>的决定》(国发〔2005〕40号)、《广西壮族自治区新型墙体材料促进条例》(自治区十届人大常委会2007年第95号)和《新型墙体材料专项基金征收和使用管理办法》(财综〔2007〕77号),制定了《广西壮族自治区新型墙体材料认定办法》,并通过发布通告的方式向社会公布新型墙体材料认定名单及其对应的企业。这样一种模式实际上是对新型墙体材料给出了一个外延的界定。
另外,一些资料、书籍也对新型墙体材料进行了不同角度的陈述,这实际上是从技术和学术的角度来阐述新型墙体材料。例如有的学者将空心玻璃砖、玻璃幕墙材料、外保温砂浆、各类有机泡沫保温墙板、墙面装饰瓷砖和各类墙面涂料等均划归为新型墙体材料范畴,这需要我们注意区别其含义。