近年來社會、經濟高速發展,環境和資源問題也日益凸顯。2020年9月,在二十國集團領導人利雅得峰會“守護地球”主題邊會上,中國宣布將提高國家自主貢獻力度,力爭二氧化碳排放2030年前達到峰值,2060年前實現碳中和。據統計,我國建筑領域碳排放量占到全國總碳排放量的近1/3。伴隨城市化程度不斷提高,我國新增建筑的工程建設每年產生的碳排放仍在不斷攀升,建筑領域的節能減碳是實現我國碳達峰、碳中和目標的‘關鍵一環’。
墻體材料,作為主要建筑材料,起著圍護、承重等至關重要的作用,是建筑設計中最重要的元素之一。隨著生活水平提高,人們對居住環境舒適度也有越來越高的要求,高品質墻材的需求日益增加。如何在綠色低碳發展的前提下,保障墻材行業高質量發展?今天我們就一起了解一種新型墻材——加氣混凝土墻板。
第一期
歷史沿革
在我們的日常飲食中,經常會吃到饅頭、面包或發糕之類的食物。這類食品都是用發酵粉加入面粉中經蒸或烤制成的。于是有人就開始思考:像混凝土這樣的建筑材料能不能也象發糕那樣,制出多孔體輕的建筑材料呢?這就是多孔混凝土的由來。
多孔混凝土主要有泡沫混凝土和蒸壓加氣混凝土(簡稱加氣混凝土),它們都是建造房屋不可缺少的建筑材料,具有良好的保溫、隔音、耐熱和容量輕等優點,常用作地面、屋頂和墻體的保溫隔熱材料。加氣混凝土中還可以配入鋼筋,作承重的樓板和屋面板結構,其強度要超過泡沫混凝土,也因此其用途更加廣泛。
加氣混凝土墻板安裝效果
加氣混凝土橫截面
一、國外發展簡述
蒸壓加氣混凝土砌塊
1889年,一個叫霍夫曼(Hofman)的捷克人最先取得了制造加氣混凝土的專利。1923年,瑞典人埃克森(J·A·Eriksson)以鋁粉為發氣劑(類似于發酵粉)制造出能夠大規模工業化生產的加氣混凝土,并于1929年在瑞典建成世界首座加氣混凝土廠。隨后,加氣混凝土工業得到了很大發展,在瑞典形成了“伊通(Ytong)”和“西波列克斯(Siporex)”兩大專利及相應的工廠。如今,加氣混凝土的生產和應用更是早已遍及五大洲60多個國家。
二、國內發展歷史
1.我國開始重視對加氣混凝土的研究和應用
1958年,原建工部建筑科學研究院開始研究蒸壓粉煤灰加氣混凝土,1962年起建筑科學研究院與北京有關單位研究并試制了加氣混凝土制品。并很快在北京市硅酸鹽制品廠(北京加氣混凝土二廠前身)和貴陽灰砂磚廠半工業性試驗獲得成功。
1965年引進瑞典西波列克斯公司專利技術和全套裝備,年設計能力13.5萬立方米,在北京北郊清河鎮建成我國第一家加氣混凝土廠——北京加氣混凝土廠,標志著我國加氣混凝土進入工業化生產時代。
2.加氣混凝土拼裝大板的廣泛應用及技術規程的制定
70年代中期,北京在廠橋、東大橋、安定門、西二環路和雙井等處興建一批9-14層的高層住宅,約12萬平方米。這些高層住宅采用框架剪力墻結構,其內外填充墻都是以加氣混凝土條板為材料,外墻一般采用200㎜的條板,內隔墻一般采用厚100㎜的條板,分戶墻則用雙層條板。
最初,加氣混凝土條板是在現場拼裝成整間大板,隨著拼裝大板的應用越來越廣泛,加氣混凝土廠便建立了拼裝大板生產線,還配置專門的拼裝大板運輸車,進一步促進了拼裝大板的應用。應用量最大的工程,則是1994年建成的西壩河國際展覽中心,25000平方米的鋼結構工程,其外掛墻板全部采用了加氣混凝土工廠拼裝大板。
拼裝大板安裝過程
到80年代末,加氣混凝土制品的生產和應用技術已基本成熟,在北京的各類建筑,特別是框架結構建筑中,得到了廣泛應用。通過對上述加氣混凝土板結構建筑的調研,實踐證明加氣混凝土建筑具有較好的耐久性和耐候性。
同時,北京市住建委組織行業單位,經過數年的努力,調查了近10萬平方米加氣混凝土建筑的使用情況,于1984年編制發布了我國第一部《蒸壓加氣混凝土應用技術規程》JGJ 17--84,對各種加氣混凝土制品應用的設計、施工、構造、裝飾及工程質量驗收均作出了規定,對加氣混凝土行業和技術的發展,具有指導和推動作用。
3.推進加氣板發展,促進墻材轉型升級
2011年起,為滿足建筑產業化的需求,改進建筑外墻保溫、防火安全問題,推動墻材綠色高質量發展,以問題為導向,北京市住建委用新型墻體材料專項基金支持開展了居住建筑預制加氣混凝土外墻板框剪結構體系研究與工程試點項目研究與應用。
(1)研發了完整的AAC(蒸壓加氣混凝土的英文縮寫)圍護系統,包括高性能墻板主材和連接節點及拼縫輔材,構造防水+材料防水構造(多重防水),為北京市輕質墻板的選型提供了更多的選擇,包括AAC板單一自保溫外墻、AAC板+保溫裝飾一體化板組合外墻、AAC板夾心保溫組合外墻等。
(2)研發了AAC板組裝單元體技術產品,將多塊AAC條板采用預應力緊固技術和加強骨架組裝而成的單元式大板,提高墻體安裝效率的同時,可以有效避免板縫開裂。
(3)為滿足結構安全,研究并提升了AAC外墻板的材料性能、配筋模式、連接節點、構造措施,將AAC外墻板的適用高度突破24m限值、提高到100m,拓展了AAC外墻板的應用范圍,外墻應用擴展到高層建筑。
(4)從造價上看,居住建筑預制加氣混凝土外墻板框剪結構體系與現澆混凝土剪力墻聚苯乙烯板或巖棉板保溫體系造價相當,保溫效果提高,與建筑同壽命。
項目取得了突破性進展之后,就開始了AAC墻板的應用推廣工作。在市住建委的大力推動下,北京市AAC墻板的使用需求和應用范圍得到了大幅度提高。
課題組成員在多次學術交流會議上進行了AAC墻板的宣傳,共召開專題推介會、邀請設計師參觀在施項目百余次,與設計院及施工單位溝通兩千余次。課題組十三五期間共計為700余個項目提供深化設計等技術服務。
其后課題組總結十三五期間AAC墻板的研發和應用,編制并出版了國家標準圖集《裝配式建筑蒸壓加氣混凝土板圍護系統》(19CJ85-1),為AAC墻板的推廣和應用提供了依據和指導。