淺談石膏材料在裝配式建筑中的應(yīng)用及成功案例2016

1、淺談石膏材料在裝配式建筑中的應(yīng)用及成功案例分析Chaper 1 裝配式建筑將成為主流2016年2月21日中共中央國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見提出，力爭用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部有關(guān)人士透露，根據(jù)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要的要求，到2020年，裝配式建筑占新建建筑的比例20%以上，直轄市、計(jì)劃單列市及省會(huì)城市30%以上，保障性安居工程采取裝配式建造的比例達(dá)到40%以上。新開工全裝修成品住宅面積比率30%以上。直轄市、計(jì)劃單列市及省會(huì)城市保障性住房的全裝修成品房面積比率達(dá)到50%以上。到2020年，基本形成適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的市場(chǎng)機(jī)制

2、和發(fā)展環(huán)境、建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)體系基本成熟，形成一批達(dá)到國際先進(jìn)水平的關(guān)鍵核心技術(shù)和成套技術(shù)，建設(shè)一批國家級(jí)、省級(jí)示范城市、產(chǎn)業(yè)基地、技術(shù)研發(fā)中心，培育一批龍頭企業(yè)。到2025年，建筑品質(zhì)全面提升，節(jié)能減排、綠色發(fā)展成效明顯，創(chuàng)新能力大幅提升，形成一批具有較強(qiáng)綜合實(shí)力的企業(yè)和產(chǎn)業(yè)體系。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國已有30多個(gè)省市出臺(tái)了裝配式建筑專門的指導(dǎo)意見和相關(guān)配套措施，不少地方更是對(duì)裝配式建筑的發(fā)展提出了明確要求。越來越多的市場(chǎng)主體開始加入到裝配式建筑的建設(shè)大軍中。在各方共同推動(dòng)下，2015年全國新開工的裝配式建筑面積達(dá)到3500萬平方米4500萬平方米，近3年新建預(yù)制構(gòu)件廠數(shù)量達(dá)到100個(gè)左右

3、。伴隨著該項(xiàng)政策的推行，不難看出，住宅產(chǎn)業(yè)化正大范圍推向市場(chǎng)，“像搭積木一樣造房子”的新型綠色節(jié)能建造方式正逐步取代傳統(tǒng)的混凝土現(xiàn)澆建筑模式，是整個(gè)建筑業(yè)一次深刻的技術(shù)革新。我國房屋建筑材料中45-75%是墻體材料，作為建筑行業(yè)中重要的組成部分墻材行業(yè)，這一變化就顯得極為明顯，墻材的自身屬性必須適應(yīng)裝配式建筑的需要。墻體材料發(fā)展趨勢(shì)是由小塊向大塊，大塊向板材發(fā)展。板材裝配采用干作業(yè)，相對(duì)磚和砌塊來講，施工效率可以成倍提高。隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，對(duì)墻體材料功能的要求和裝配工藝的要求越來越高，只有向板材方面發(fā)展，由濕作業(yè)向干作業(yè)的方向發(fā)展，才能滿足現(xiàn)代建筑的需要。2014年5月中國建筑材料聯(lián)合會(huì)制定

4、了中國建筑材料工業(yè)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要，確定了建材新興產(chǎn)業(yè)七大領(lǐng)域，其中包括新型多功能節(jié)能環(huán)保墻體產(chǎn)業(yè)，提出以“重點(diǎn)發(fā)展輕質(zhì)高強(qiáng)、多功能復(fù)合一體化、安全耐久、節(jié)能環(huán)保、低碳綠色、施工便利的新型多功能墻體材料。堅(jiān)持技術(shù)含量高、產(chǎn)品新型、質(zhì)量好、節(jié)能環(huán)保、低碳綠色和舒適的原則；堅(jiān)持產(chǎn)品性能優(yōu)異、功能多元且復(fù)合功能強(qiáng)的原則；堅(jiān)持制品化、部品部件產(chǎn)業(yè)化與組合組裝的發(fā)展原則；堅(jiān)持美觀、適用、安全、無污染的發(fā)展原則?！盋hapter 2 石膏作為裝配式建筑主要材料的可行性水泥作為我國應(yīng)用最為廣泛的膠凝材料，各類型水泥制成的墻板從上世紀(jì)90年代末開始一撥撥地進(jìn)入市場(chǎng)，如：大家熟悉的玻璃纖維增強(qiáng)水泥多孔輕質(zhì)隔墻條

5、板（GRC板），具有節(jié)能環(huán)保的灰渣混凝土建筑隔墻板，具有節(jié)能保溫的硅酸鈣復(fù)合夾心墻板等，在1999年全國墻板生產(chǎn)總量已達(dá)到2.41億平方米，占全國墻材的1.41%。但由于板材接縫技術(shù)及收縮開裂問題未能得到很好的解決，加之低劣產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，對(duì)墻板行業(yè)造成了惡劣影響，使得建筑開發(fā)應(yīng)用及設(shè)計(jì)部門對(duì)建筑隔墻板產(chǎn)品產(chǎn)生了較差的印象。2006年和2007年生產(chǎn)與應(yīng)用萎縮到不足2800萬平方米，企業(yè)已不足300家，全國隔墻板生產(chǎn)總值不足20億元，生產(chǎn)廠家主要集中在北京、上海、河南、陜西等地。在我國對(duì)建筑輕質(zhì)隔墻條板產(chǎn)品進(jìn)行的幾次監(jiān)督抽查結(jié)果中可以看出，產(chǎn)品普遍存在的問題:干燥收縮值普遍偏大、面密度控制不好、

6、力學(xué)性能如抗沖擊性，抗折破壞荷載性，抗壓強(qiáng)度，吊掛力檢測(cè)結(jié)果等普遍偏低等問題。由于現(xiàn)有的水泥制成的建筑隔墻板面臨大板易開裂、容重大等問題，所以選擇一種新型的墻體材料也成為建筑行業(yè)的一大難題。石膏是以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料，屬單斜晶系，解理度很高，容易裂開成薄片。將石膏加熱至100200C，失去部分結(jié)晶水，可得到半水石膏。具有 和 兩種形態(tài)，都呈菱形結(jié)晶，但物理性能不同。 型半水石膏結(jié)晶良好、堅(jiān)實(shí)； 型半水石膏是片狀并有裂紋的晶體，結(jié)晶很細(xì)，比表面積比 型半水石膏大很多。生產(chǎn)石膏制品時(shí)，型半水石膏比型需水量少，制品有較高的密實(shí)度和強(qiáng)度。通常用蒸壓釜在飽和蒸汽介質(zhì)中蒸煉而成的是 型半水石

7、膏，也稱高強(qiáng)石膏；用炒鍋或回轉(zhuǎn)窯敞開裝置煅煉而成的是型半水石膏，亦即建筑石膏。工業(yè)副產(chǎn)品化學(xué)石膏具有天然石膏同樣的性能，不需要過多的加工。半水石膏與水拌和的漿體重新形成二水石膏、在干燥過程中迅速凝結(jié)硬化而獲得強(qiáng)度，但遇水則軟化。作為一種傳統(tǒng)的膠凝材料，石膏自古以來就很受到人們的青睞，在藝術(shù)品界如雕塑、模型等方面，擁有無可撼動(dòng)的地位。以石膏為主要原料制成的各種石膏制品，具有輕質(zhì)、防火、保溫、隔音、體積穩(wěn)定、無蟲害、微膨脹性的特點(diǎn)，同時(shí)具有一定的調(diào)溫、調(diào)濕，循環(huán)利用等特性，被世界建筑業(yè)公認(rèn)的生態(tài)材料、環(huán)保材料。世界不同國家對(duì)石膏的消費(fèi)結(jié)構(gòu)不同，發(fā)達(dá)國家石膏深加工產(chǎn)品的消費(fèi)占較大比重，其石膏消費(fèi)結(jié)構(gòu)

8、為：墻材制品占45%，水泥生產(chǎn)占45%，其它各領(lǐng)域占10%。發(fā)展中國家多偏重于礦石的初級(jí)應(yīng)用，依賴于水泥工業(yè)，石膏制品的比重隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展有逐步增大的趨勢(shì)。中國的消費(fèi)結(jié)構(gòu)大致為：84%用作水泥生產(chǎn)的緩凝劑，6.5%用于陶瓷模具，4.0%用于石膏制品、墻體材料，5.5%用于化工及其它行業(yè)；隨著中國水泥產(chǎn)量的不斷增大，對(duì)石膏的需求相應(yīng)增大，同時(shí)隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速增長，石膏產(chǎn)業(yè)尤其是石膏制品將存在著一個(gè)極大的發(fā)展空間，各種石膏產(chǎn)制品及石膏墻體會(huì)得到高速的發(fā)展，石膏的需求量必將猛增，隨著傳統(tǒng)的陶瓷及其它特種行業(yè)的發(fā)展，優(yōu)質(zhì)石膏資源不斷減少，石膏資源的開發(fā)利用將被愈加重視。根據(jù)德國OneStone咨詢公司的

9、資料，全球天然石膏開采量約45%被加工成熟石膏。世界熟石膏年產(chǎn)量大約6650萬噸，其中60%即4000萬噸來自于天然石膏，40%即2650萬噸來自于合成石膏及回收重復(fù)利用的廢石膏。據(jù)估計(jì)世界合成石膏年產(chǎn)量大約16000萬噸，其中，大約3500萬噸來自于發(fā)電站脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)的脫硫石膏，約11000萬噸是磷肥生產(chǎn)的副產(chǎn)品磷石膏，約1500萬噸是鈦石膏及其它化學(xué)石膏。石膏工業(yè)所利用的合成石膏有90%來源于化學(xué)石膏。對(duì)于石膏工業(yè)來說，大約有80%的熟石膏被用來生產(chǎn)建筑墻板。約20%用來生產(chǎn)石膏抹灰料或其它石膏產(chǎn)品。利用建筑石膏生產(chǎn)的建筑制品主要有紙面石膏板，纖維石膏板，裝飾石膏板，石膏空心條板及石膏砌塊

10、等一系列的石膏墻體材料，使石膏在建材上的應(yīng)用更加多元化。也快速的占領(lǐng)了建筑內(nèi)隔墻及室內(nèi)裝飾材料的大片市場(chǎng)。而如今隨著裝配式建筑的推行，對(duì)建材不僅是產(chǎn)品力學(xué)物理指標(biāo)的要求，更有環(huán)保、節(jié)能、零污染的需求。石膏建材具有生產(chǎn)能耗低、凝結(jié)硬化快，快硬早強(qiáng)的特點(diǎn)，還具有回收循環(huán)利用特性，是百分百的綠色建材，從理論上來講，是一種非常理想的裝配式建筑中應(yīng)用的原材料。但是石膏同樣具有它不可忽視的問題，如強(qiáng)度低，不密實(shí)，遇水易溶蝕等不足，使得石膏一直在建筑上得不到真正大規(guī)模的應(yīng)用，如果我們能夠解決這些問題，是否就可以真正跟上住宅產(chǎn)業(yè)化的東風(fēng)，讓石膏成為今后的主流建材呢？Chapter 3 案例分析及導(dǎo)向其實(shí)，在國

11、內(nèi)的很多高校科研院所及企業(yè)都一直在做攻克石膏強(qiáng)度低、不密實(shí)、遇水易溶蝕的研究，希望把石膏的優(yōu)點(diǎn)能夠得到更充分的利用。從而使石膏應(yīng)用到具有廣闊市場(chǎng)前景的建材中。都說它山之石可以攻玉，接下來就簡單談?wù)勎夜驹谑喔魤Π鍛?yīng)用上的一些經(jīng)驗(yàn)。通過我公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)工業(yè)副產(chǎn)石膏應(yīng)用攻關(guān)，研發(fā)出對(duì)工業(yè)副產(chǎn)石膏進(jìn)行改性的獨(dú)特配方技術(shù)。我們不僅解決了石膏強(qiáng)度低，不密實(shí)，遇水易溶蝕等問題，還攻克了工業(yè)副產(chǎn)石膏的雜質(zhì)多，可控范圍小，凝結(jié)時(shí)間不穩(wěn)定等難題，并且對(duì)全國多地的工業(yè)副產(chǎn)石膏進(jìn)行試驗(yàn)，都能達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。通過機(jī)械化的生產(chǎn)流程，對(duì)石膏板的各種指標(biāo)、產(chǎn)品配比做到了較為嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)和控制。從產(chǎn)品配方以及生產(chǎn)工藝

12、上雙重把關(guān)，使石膏條板在各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)上真正做到了水泥條板的強(qiáng)度。我公司已獲得3個(gè)國家發(fā)明專利，22個(gè)國家實(shí)用新型專利。成都上筑建材有限公司以工業(yè)副產(chǎn)石膏為基材，摻入自制的改性激活劑，制備的改性石膏輕質(zhì)隔墻板，是集輕質(zhì)、高強(qiáng)、防火、隔音、保溫節(jié)能、安裝快捷等多功能一體化的新型墻體材料。該產(chǎn)品多項(xiàng)性能指標(biāo)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)，做到了石膏的輕質(zhì)、水泥的強(qiáng)度。可廣泛應(yīng)用于各類建筑物的墻體材料領(lǐng)域。隨著建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型，綠色建筑的快速推廣，多功能一體化的裝配式墻板將有廣闊的市場(chǎng)前景。改性石膏輕質(zhì)隔墻板產(chǎn)品的研制成功，解決了磷石膏應(yīng)用的世界級(jí)難題，同時(shí)利用石膏材性的特點(diǎn)，解決了墻板行業(yè)存在的板縫易開裂、吊掛力

13、差、防火性不好等問題。真正成為裝配式建筑中不可或缺的新型墻體材料。我公司為適應(yīng)市場(chǎng)的隔聲、保溫、防火等不同需求，將生產(chǎn)的墻板分為空心墻板與復(fù)合墻板（實(shí)心板）兩大類，厚度有100mm,120mm,150mm。改性石膏隔墻板的產(chǎn)品物理性能指標(biāo)如下：改性石膏輕質(zhì)隔墻板（空心） 120mm厚檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求允許偏差空心板單項(xiàng)判定尺寸偏差長度mm5-2+5合格寬度mm2-1+2合格厚度mm1.5-1.5+1.0合格板面平整度mm212合格對(duì)角線差mm605合格側(cè)向彎曲mmL/10001.52.5合格檢測(cè)項(xiàng)目單位標(biāo)準(zhǔn)要求空心板單項(xiàng)優(yōu)于值物理性能面密度Kg/m11088113%抗彎承載（板自重倍數(shù)）/1

14、.53.3220%抗壓強(qiáng)度MPa3.54.7134%軟化系數(shù)普通石膏條板/0.400.62155%防水石膏條板0.60干燥收縮值mm/m0.60.3200%抗沖擊性能/經(jīng)5次抗沖擊試驗(yàn)后，板面無裂紋經(jīng)5次抗沖擊試驗(yàn)后，板面未見裂紋非常優(yōu)異吊掛力/荷載1000N靜置24h，板面無寬度超過0.5mm的裂縫荷載1000N靜置24h，板面未見裂縫非常優(yōu)異含水率%124300%放射性IRa（內(nèi)照射指數(shù)）/1.00.4250%Ir（外照射指數(shù)）/1.00.3333%改性石膏復(fù)合隔墻板（實(shí)心） 120mm檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求允許偏差實(shí)心板單項(xiàng)判定尺寸偏差長度mm5-3+5合格寬度mm2-1+2合格厚度mm1

15、.5-1.0+1.0合格板面平整度mm212合格對(duì)角線差mm626合格側(cè)向彎曲mmL/10000.52.0合格檢測(cè)項(xiàng)目單位標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)心板單項(xiàng)優(yōu)于值物理性能面密度Kg/m11094117%抗彎承載（板自重倍數(shù)）/1.51.8120%抗壓強(qiáng)度MPa3.54.1117%軟化系數(shù)普通石膏條板/0.400.65162%防水石膏條板0.60干燥收縮值mm/m0.60.3200%抗沖擊性能/經(jīng)5次抗沖擊試驗(yàn)后，板面無裂紋經(jīng)5次抗沖擊試驗(yàn)后，板面未見裂紋非常優(yōu)異吊掛力/荷載1000N靜置24h，板面無寬度超過0.5mm的裂縫荷載1000N靜置24h，板面未見裂縫非常優(yōu)異含水率%125240%放射性IRa（內(nèi)照

16、射指數(shù)）/1.00.5200%Ir（外照射指數(shù)）/1.00.3333%在防止墻板縫開裂的問題上，我們主要從四個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化：1、利用石膏遇水硬化時(shí)體積微膨脹的特性。石灰和水泥等膠凝材料硬化時(shí)往往產(chǎn)生收縮，而建筑石膏卻略有膨脹（膨脹率為0.05%0.15%），這能使石膏制品表面光滑飽滿，棱角清晰，干燥時(shí)不開裂。 2、在產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)上做了優(yōu)化，增加了兩側(cè)面的榫頭榫槽的銜接深度，深度達(dá)1cm；榫頭與榫槽形狀為梯形，增大了榫頭榫槽的接觸面；在墻板的兩側(cè)都設(shè)有寬3cm、深3 mm的接縫槽，保證了粘結(jié)料與墻板結(jié)合達(dá)到一定的厚度。3、施工現(xiàn)場(chǎng)采用工廠配制好的袋裝石膏專用粘結(jié)料，安裝工人只需按比例加水?dāng)嚭?/p>

17、成漿狀，在墻板的四邊進(jìn)行滿刮就行，減少工人在現(xiàn)場(chǎng)自行配制粘結(jié)漿料，確保了粘結(jié)料的質(zhì)量。4、公司建立了工程質(zhì)量管理體系制，把工程質(zhì)量與施工班組收益、管理人員效益掛鉤。對(duì)墻板安裝工人進(jìn)行墻板安裝施工前培訓(xùn)，規(guī)范各班組人員的施工手法并嚴(yán)格要求進(jìn)行。與各施工班組簽定質(zhì)量協(xié)議，明確獎(jiǎng)懲條文。管理人員按施工現(xiàn)場(chǎng)管理流程，每日不定時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)檢查各班組墻板安裝質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，從施工管理上保證了墻板安裝的質(zhì)量。由于墻板是一種新型的安裝式施工大板，成熟的施工班組不多，同時(shí)原水泥條板在墻板安裝施工中易出現(xiàn)的問題，我公司在施工實(shí)踐中不斷摸索和優(yōu)化，最終形成了一套獨(dú)特的施工管理流程。下面我簡單加以贅述：SZ隔

18、墻施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理流程1、施工方案、人員的確定 2、施工管理內(nèi)容（1）開工前施工班組質(zhì)量及安全培訓(xùn)（2）施工管理 施工放線檢查方法：首先對(duì)安裝建施圖仔細(xì)閱讀消化，對(duì)每條安裝軸線目測(cè)檢查，對(duì)特殊區(qū)域或有疑問的部分用測(cè)量工具復(fù)查，確定每條軸線所用的隔墻板材的型號(hào)。安裝施工檢查方法：A:鋼卡固定 目測(cè)鋼卡固定位置和數(shù)量必須符合施工方案規(guī)定，檢查鋼卡是否松動(dòng)，測(cè)量鋼卡的間距，墻板與頂板灰縫必須小于3厘米；B:墻體的平整度 用2米靠尺橫向靠墻體，誤差值小于3毫米；C:墻體的垂直度 檢測(cè)誤差值小于3毫米；D:陰陽角 用直角尺檢測(cè)；E:按建施圖檢查有無漏安裝墻體；檢查接縫處灰漿飽滿、密實(shí)度。F:有豎向接板的

19、墻體，檢測(cè)相鄰接板縫錯(cuò)縫30厘米以上；G:安裝后的墻體表面光整無粘接料的粘附，接縫平整、光滑。重點(diǎn)監(jiān)督隔墻安裝時(shí)的碰頭灰，地面的座漿。出現(xiàn)質(zhì)量問題，能修補(bǔ)達(dá)標(biāo)的應(yīng)盡快要求安裝班組處理，不能修補(bǔ)的應(yīng)立刻匯報(bào)主管領(lǐng)導(dǎo)，書面通知責(zé)令安裝組返工，書面通知需由返工班組簽字認(rèn)可，返工費(fèi)及增加的材料費(fèi)用由返工安裝班組承擔(dān)，要記錄歸檔。（3）施工工期管理（4）竣工交工管理（5）工程施工管理檔案及相應(yīng)文件的歸檔。通過重重的質(zhì)量把控，我公司從接手第一個(gè)項(xiàng)目到現(xiàn)在，從未出現(xiàn)過任何質(zhì)量問題或返工等情況。在解決了墻板縫開裂的通病問題，我們又挖掘了石膏輕質(zhì)、防火的特性，改性石膏隔墻板容重為780kg/m3僅為水泥條板的2/3，為現(xiàn)有墻板種類中全無機(jī)材料組成，且勻質(zhì)性材料中是最輕的。不僅是理論，在實(shí)際案例中，我們的成績更為顯著：成都龍?zhí)豆I(yè)園區(qū)的國莎實(shí)業(yè)公司，修建結(jié)構(gòu)形式完全一樣的兩棟大樓，建筑物為地下2層，地上21層，占地3000平方米，建筑面積6萬平方米，一棟采用空心磚進(jìn)行內(nèi)墻設(shè)計(jì)，一棟采用改性石膏隔墻板進(jìn)行內(nèi)墻設(shè)計(jì)。施工完成后，采用改性石膏隔墻板的大樓，因容重輕使建筑物鋼筋混凝土減量瘦身，甲方直接節(jié)約了240萬元。廣元?jiǎng)﹂w廊橋酒店，位于劍閣新縣城下寺修城壩清江河景觀廊橋，是亞洲第二大廊橋酒店，由廣元市興和建設(shè)公司承建。為了減輕橋身荷載同時(shí)滿足防火