近年来社会、经济高速发展,环境和资源问题也日益凸显。2020年9月,在二十国集团领导人利雅得峰会“守护地球”主题边会上,中国宣布将提高国家自主贡献力度,力争二氧化碳排放2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和。据统计,我国建筑领域碳排放量占到全国总碳排放量的近1/3。伴随城市化程度不断提高,我国新增建筑的工程建设每年产生的碳排放仍在不断攀升,建筑领域的节能减碳是实现我国碳达峰、碳中和目标的‘关键一环’。
墙体材料,作为主要建筑材料,起着围护、承重等至关重要的作用,是建筑设计中最重要的元素之一。随着生活水平提高,人们对居住环境舒适度也有越来越高的要求,高品质墙材的需求日益增加。如何在绿色低碳发展的前提下,保障墙材行业高质量发展?今天我们就一起了解一种新型墙材——加气混凝土墙板。
第一期
历史沿革
在我们的日常饮食中,经常会吃到馒头、面包或发糕之类的食物。这类食品都是用发酵粉加入面粉中经蒸或烤制成的。于是有人就开始思考:像混凝土这样的建筑材料能不能也象发糕那样,制出多孔体轻的建筑材料呢?这就是多孔混凝土的由来。
多孔混凝土主要有泡沫混凝土和蒸压加气混凝土(简称加气混凝土),它们都是建造房屋不可缺少的建筑材料,具有良好的保温、隔音、耐热和容量轻等优点,常用作地面、屋顶和墙体的保温隔热材料。加气混凝土中还可以配入钢筋,作承重的楼板和屋面板结构,其强度要超过泡沫混凝土,也因此其用途更加广泛。
加气混凝土墙板安装效果
加气混凝土横截面
一、国外发展简述
蒸压加气混凝土砌块
1889年,一个叫霍夫曼(Hofman)的捷克人最先取得了制造加气混凝土的专利。1923年,瑞典人埃克森(J·A·Eriksson)以铝粉为发气剂(类似于发酵粉)制造出能够大规模工业化生产的加气混凝土,并于1929年在瑞典建成世界首座加气混凝土厂。随后,加气混凝土工业得到了很大发展,在瑞典形成了“伊通(Ytong)”和“西波列克斯(Siporex)”两大专利及相应的工厂。如今,加气混凝土的生产和应用更是早已遍及五大洲60多个国家。
二、国内发展历史
1.我国开始重视对加气混凝土的研究和应用
1958年,原建工部建筑科学研究院开始研究蒸压粉煤灰加气混凝土,1962年起建筑科学研究院与北京有关单位研究并试制了加气混凝土制品。并很快在北京市硅酸盐制品厂(北京加气混凝土二厂前身)和贵阳灰砂砖厂半工业性试验获得成功。
1965年引进瑞典西波列克斯公司专利技术和全套装备,年设计能力13.5万立方米,在北京北郊清河镇建成我国第一家加气混凝土厂——北京加气混凝土厂,标志着我国加气混凝土进入工业化生产时代。
2.加气混凝土拼装大板的广泛应用及技术规程的制定
70年代中期,北京在厂桥、东大桥、安定门、西二环路和双井等处兴建一批9-14层的高层住宅,约12万平方米。这些高层住宅采用框架剪力墙结构,其内外填充墙都是以加气混凝土条板为材料,外墙一般采用200㎜的条板,内隔墙一般采用厚100㎜的条板,分户墙则用双层条板。
最初,加气混凝土条板是在现场拼装成整间大板,随着拼装大板的应用越来越广泛,加气混凝土厂便建立了拼装大板生产线,还配置专门的拼装大板运输车,进一步促进了拼装大板的应用。应用量最大的工程,则是1994年建成的西坝河国际展览中心,25000平方米的钢结构工程,其外挂墙板全部采用了加气混凝土工厂拼装大板。
拼装大板安装过程
到80年代末,加气混凝土制品的生产和应用技术已基本成熟,在北京的各类建筑,特别是框架结构建筑中,得到了广泛应用。通过对上述加气混凝土板结构建筑的调研,实践证明加气混凝土建筑具有较好的耐久性和耐候性。
同时,北京市住建委组织行业单位,经过数年的努力,调查了近10万平方米加气混凝土建筑的使用情况,于1984年编制发布了我国第一部《蒸压加气混凝土应用技术规程》JGJ 17--84,对各种加气混凝土制品应用的设计、施工、构造、装饰及工程质量验收均作出了规定,对加气混凝土行业和技术的发展,具有指导和推动作用。
3.推进加气板发展,促进墙材转型升级
2011年起,为满足建筑产业化的需求,改进建筑外墙保温、防火安全问题,推动墙材绿色高质量发展,以问题为导向,北京市住建委用新型墙体材料专项基金支持开展了居住建筑预制加气混凝土外墙板框剪结构体系研究与工程试点项目研究与应用。
(1)研发了完整的AAC(蒸压加气混凝土的英文缩写)围护系统,包括高性能墙板主材和连接节点及拼缝辅材,构造防水+材料防水构造(多重防水),为北京市轻质墙板的选型提供了更多的选择,包括AAC板单一自保温外墙、AAC板+保温装饰一体化板组合外墙、AAC板夹心保温组合外墙等。
(2)研发了AAC板组装单元体技术产品,将多块AAC条板采用预应力紧固技术和加强骨架组装而成的单元式大板,提高墙体安装效率的同时,可以有效避免板缝开裂。
(3)为满足结构安全,研究并提升了AAC外墙板的材料性能、配筋模式、连接节点、构造措施,将AAC外墙板的适用高度突破24m限值、提高到100m,拓展了AAC外墙板的应用范围,外墙应用扩展到高层建筑。
(4)从造价上看,居住建筑预制加气混凝土外墙板框剪结构体系与现浇混凝土剪力墙聚苯乙烯板或岩棉板保温体系造价相当,保温效果提高,与建筑同寿命。
项目取得了突破性进展之后,就开始了AAC墙板的应用推广工作。在市住建委的大力推动下,北京市AAC墙板的使用需求和应用范围得到了大幅度提高。
课题组成员在多次学术交流会议上进行了AAC墙板的宣传,共召开专题推介会、邀请设计师参观在施项目百余次,与设计院及施工单位沟通两千余次。课题组十三五期间共计为700余个项目提供深化设计等技术服务。
其后课题组总结十三五期间AAC墙板的研发和应用,编制并出版了国家标准图集《装配式建筑蒸压加气混凝土板围护系统》(19CJ85-1),为AAC墙板的推广和应用提供了依据和指导。