顧同曾:我國加氣混凝土制品發(fā)展之路

　　作者簡介：

　　顧同曾，1956年畢業(yè)于上海同濟大學(xué)建筑系，1957年起在北京市建筑設(shè)計研究院工作至今。教授級高級建筑師、國家一級注冊建筑師，長期從事建筑技術(shù)科研工作，上世紀70年代以來，主要承擔(dān)原建設(shè)部和北京市下達的科研任務(wù)，重點是墻體材料改革和建筑節(jié)能以及編制國家和北京市地方標準、圖集等方面的工作。曾在各類報刊發(fā)表文章40多篇，獲部級和市級獎勵30多項。近年來主要研究項目有：一是圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能體系的研究，如剪力墻外模內(nèi)置節(jié)能體系和單一墻體保溫節(jié)能體系的研究；二是主編國家和地方的相關(guān)標準、圖集，如《蒸壓加氣混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/TA17-2008；北京市地方標準《模板內(nèi)置保溫板外保溫體系》DB11/TG44-2009；國家標準圖《蒸壓加氣混凝土砌塊建筑構(gòu)造》03J104；國家標準圖《公共建筑節(jié)能構(gòu)造》（嚴寒和寒冷地區(qū)）06J908-1等。曾歷任北京市人民政府專家顧問團顧問；北京市土木建筑學(xué)會常務(wù)理事、副秘書長；北京市建筑師學(xué)會秘書長。現(xiàn)任住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部新型建材制品應(yīng)用技術(shù)專家委員會和建筑節(jié)能專家委員會兩個專家委員會委員、北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會科技委員會委員、中國建筑材料聯(lián)合會科教委顧問以及全國工程建設(shè)標準設(shè)計專家委員會委員等社會職務(wù)。

　　我國早期加氣混凝土制品的應(yīng)用

　　北京市墻體材料改革與建筑節(jié)能工作在國內(nèi)起步較早，其中墻體材料改革工作始于上世紀70年代，早于建筑節(jié)能工作。對建筑節(jié)能工作的實施，北京市歷經(jīng)三個發(fā)展階段，第一個階段是1988年4月1日頒布實施第一步節(jié)能30﹪標準；第二個階段是1997年7月29日頒布實施第二步節(jié)能50﹪標準；第三個階段是2006年2月1日頒布實施第三步節(jié)能65﹪標準。按照一般的傳統(tǒng)觀念，建筑物外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能是把不同的墻體（或屋面）材料和保溫材料組合起來，就能夠達到節(jié)能效果。在市場上推廣應(yīng)用的各種節(jié)能材料中，有一類具有保溫性能和構(gòu)件結(jié)構(gòu)雙重優(yōu)勢的產(chǎn)品沒有受到應(yīng)有的重視，這類產(chǎn)品就是加氣混凝土制品。

　　加氣混凝土是一種硅酸鹽制品，由硅類材料如粉煤灰、磨細砂和鈣類材料如石灰、水泥等，其中加入發(fā)氣劑鋁粉和其他外加劑，經(jīng)高溫蒸壓等工藝制作成各種輕質(zhì)節(jié)能型制品，如砌塊（承重砌塊、非承重砌塊、保溫砌塊等）和構(gòu)件（屋面板、內(nèi)外墻板等各種配筋板材），用作建筑物外圍護結(jié)構(gòu)主要是砌塊、屋面板和外墻板。這些制品本身具有一定強度，又具有保溫性能，不需要同其他保溫材料復(fù)合，各地區(qū)只要根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jié)能標準選擇不同密度、不同厚度的制品即可。同復(fù)合墻體（或構(gòu)件）相比，加氣混凝土制品是當(dāng)前最經(jīng)濟又合理的圍護結(jié)構(gòu)成品材料，在北京市場的應(yīng)用已有近40年的歷史。

　　上世紀60年代，我國就開始對加氣混凝土制品進行研制。1965年，我國從瑞典引進第一條加氣混凝土生產(chǎn)線，當(dāng)時的初衷是將生產(chǎn)的制品作為一種墻體材料用作框架結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)墻體，剛開始主要用于生產(chǎn)125mm厚的屋面板。由于有些技術(shù)尚不成熟，在實際應(yīng)用過程中制品存在隔熱效果差、易開裂、易漏水問題，人們將加氣混凝土制品定性為“熱、裂、漏”類產(chǎn)品，致使在相當(dāng)長一段時間內(nèi)工廠產(chǎn)品滯銷，處境相當(dāng)困難。究其原因是在引進生產(chǎn)技術(shù)的同時，忽視了對應(yīng)用技術(shù)的消化吸收，加之片面追求經(jīng)濟效益，在應(yīng)用中走了一段彎路。尤其是采用125mm厚屋面板，屋面薄，剛度差，翹度大，夏天居民悶熱難忍，頂部防水層易拉裂漏水，加之板材鋼筋防腐技術(shù)不穩(wěn)定導(dǎo)致板材開裂，造成極大的安全隱患。另外，在引進時忽視了對國情的考慮，板材毫無抗震措施（因瑞典為非地震區(qū)），再加上國內(nèi)相關(guān)的設(shè)計和施工人員缺乏應(yīng)用知識，致使墻體出現(xiàn)裂縫和漏水問題較多。

　　進入70年代，北京市政府對加氣混凝土制品在建筑中存在的問題予以高度重視，組織了由北京市建筑設(shè)計研究院、中國建筑東北設(shè)計研究院、清華大學(xué)、北京市建筑工程研究所、北京市建筑材料研究所和北京市加氣混凝土廠等單位聯(lián)合協(xié)作的科研小組，從工藝、制造、制品、建筑應(yīng)用技術(shù)進行全面研究，取得了很好的成績。一是在材料研究方面解決了鋼筋防腐問題；二是在構(gòu)件研究方面對屋面板進行了長達7年的荷載試驗，積累了豐富的經(jīng)驗；三是對砌體的材性做了大量試驗，在應(yīng)用技術(shù)方面主要解決墻體開裂、屋面隔熱、漏水等問題。其中最突出的成績是采用設(shè)置預(yù)埋件方法解決了屋面板的抗裂、抗震問題。

　　70年代中期，北京市興建了一批高層框架住宅和多層磚混結(jié)構(gòu)住宅（內(nèi)墻采用震動磚板承重墻），從此外墻板開始在民用建筑上應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上探索出了多種體系和施工方法。

　　1﹒單板吊裝。第一棟建筑是1976年由北京市第三建筑工程公司承擔(dān)施工的某部隊高層住宅，由北京市建筑設(shè)計研究院設(shè)計，外墻采用17﹒5cm外墻板。該建筑經(jīng)歷了唐山地震的考驗，至今已有30多年，仍然無任何質(zhì)量問題。

　　2﹒雙板黏結(jié)吊裝。通過和生產(chǎn)企業(yè)合作，成功研制出了礦渣粉水玻璃黏結(jié)砂漿，在某部屬設(shè)計院的1棟高層框架建筑中采用雙板黏合方案，比單板的吊裝速度提高了很多，并在拼板形式、鋸板方法上取得了寶貴的經(jīng)驗。

　　3﹒現(xiàn)場組裝外墻板。為將板材向大型板方向發(fā)展，提高吊裝效率，采用現(xiàn)場組裝外墻板的做法。1978年在北京展覽路的1棟6層住宅建設(shè)過程中，用木方將板在現(xiàn)場組合成大板進行組裝。在70年代末嘗試在施工現(xiàn)場采用水玻璃砂漿黏結(jié)與構(gòu)造錨固筋相結(jié)合的做法，在框架結(jié)構(gòu)的高層住宅建設(shè)中，實施側(cè)向拼裝翻轉(zhuǎn)90°成型吊裝，獲得成功。

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　　4﹒工廠拼裝大板。由于有了現(xiàn)場拼裝大板的經(jīng)驗，為工廠拼裝大板奠定了基礎(chǔ)。北京市建筑設(shè)計研究院同北京市加氣混凝土廠合作建成了加氣混凝土拼裝大板生產(chǎn)線，第1個工程是在北京勁松小區(qū)的6棟多層住宅。之后，加氣混凝土拼裝大板在北京市場得到大量使用，其質(zhì)量輕、規(guī)格靈活、價格低廉的優(yōu)越性得到充分體現(xiàn)。

　　同外墻板的應(yīng)用相比，加氣混凝土隔墻板的應(yīng)用幾乎與外墻板同步。北京市最早應(yīng)用外墻板的框架結(jié)構(gòu)幾乎都采用了加氣混凝土內(nèi)隔墻板。除對加氣混凝土墻板的應(yīng)用進行研究外，北京市建筑設(shè)計研究院還與相關(guān)生產(chǎn)廠和科研單位合作，嘗試用加氣混凝土做圍護結(jié)構(gòu)的新建筑體系，具體工程實例有：

　　1﹒北京市加氣混凝土廠3層框架全加氣混凝土辦公樓，由北京市建筑設(shè)計研究院設(shè)計，內(nèi)外墻隔墻板、屋面板和樓板都采用加氣混凝土制品，外墻4個面采用不同的產(chǎn)品和安裝方式，南面采用豎墻板，西面采用橫墻板，東面采用拼裝大板，北面采用水玻璃黏結(jié)砌塊。這是我國首次采用黏結(jié)砂漿的工程實例，至今已有30多年的歷史。

　　2﹒原北京市建筑材料工業(yè)局家屬樓，1974年由北京建筑設(shè)計研究院設(shè)計，1975年完工，是我國第1棟5層加氣混凝土承重砌體結(jié)構(gòu)建筑，其內(nèi)外墻、樓板、屋面板都采用加氣混凝土單一材料。建成后不久恰遇唐山大地震，北京波及余震，該樓附近建筑物均有不同程度的開裂，但該樓完好無損。

　　3﹒升層建房形式。這是一種從下往上提升，從上往下修建建筑的形式。其方法是如果蓋6層樓房，先是在地面重疊地做好6層樓板，然后在樓板上安裝墻體、門窗，接著將這層“樓”提升至頂層，依次安裝提升5層、4層、3層、2層。在70年代，北京市建筑設(shè)計研究院同北京市加氣混凝土廠等單位在北京市繁華地區(qū)合作建成了3棟建筑。由于相鄰建筑物距離近，無堆放場地，所以這3棟建筑采用這種特殊的建造技術(shù)，主要利用加氣混凝土質(zhì)量輕、施工場地占用小等特點，實現(xiàn)了在繁華地區(qū)建房的可能性。

　　4﹒墻改、節(jié)能、利廢、抗震新體系。80年代初期，北京市建筑設(shè)計研究院和原北京市加氣混凝土三廠承擔(dān)了一項在多層住宅中同時實現(xiàn)墻改、節(jié)能、利廢又滿足8度抗震標準要求建筑體系的課題任務(wù)。課題組選擇以工業(yè)廢料為原材料的制品，承重墻采用粉煤灰磚，圍護結(jié)構(gòu)采用粉煤灰加氣混凝土砌塊和屋面板。該建筑的利廢量達到每平方米600公斤，經(jīng)實際測算，外墻實際傳熱系數(shù)為0﹒62W/㎡·k，遠遠超過節(jié)能50﹪的標準，接近節(jié)能65%的標準。

　　我國加氣混凝土制品的創(chuàng)新發(fā)展

　　進入90年代，是加氣混凝土制品的快速發(fā)展時期，生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展較為成熟，相應(yīng)的標準、規(guī)程和試驗方法比較齊全，在南方地區(qū)的發(fā)展尤其迅速。歷經(jīng)40年的發(fā)展，個人體會如下：

　　1﹒洋為中用。當(dāng)初引進國外先進技術(shù)和設(shè)備的目的是為了加速發(fā)展我國的建設(shè)事業(yè)，外國的經(jīng)驗可以借鑒，但一定要符合國情。從制品原材料的選擇、板材的鋼筋防腐處理、屋面板和外墻板的應(yīng)用技術(shù)，尤其是埋設(shè)預(yù)制件的板材和拼裝大板等，都具有獨創(chuàng)性。

　　2﹒重視科研、重視合作。作為生產(chǎn)單位，首要任務(wù)是完成工作指標，并在完成工作任務(wù)的同時不斷提高自身發(fā)展。這些年來，我們解決了產(chǎn)品應(yīng)用過程中存在的問題，使一些新產(chǎn)品不斷得到開發(fā)，都是通過科研創(chuàng)新和合作的結(jié)果。加氣混凝土制品牽涉的領(lǐng)域廣泛，如化工、機械、建筑結(jié)構(gòu)、熱工、構(gòu)造和施工等領(lǐng)域，只有重視科研，重視與有關(guān)單位的密切合作，取長補短，才能不斷創(chuàng)新發(fā)展。

　　3﹒積極致力于標準、規(guī)程和圖集的編制。發(fā)展新型建筑材料應(yīng)該在大量科研和工程實踐的基礎(chǔ)上制訂出相應(yīng)的產(chǎn)品材料檢驗標準、產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)規(guī)程和產(chǎn)品建筑構(gòu)造通用圖集或標準圖集。對于加氣混凝土制品的應(yīng)用，目前上述相應(yīng)的法規(guī)比較完善，并且這些法規(guī)多以政府法令的形式頒布實施，是相關(guān)生產(chǎn)、設(shè)計、施工等單位必須遵循的法規(guī)。

　　目前，在國家提倡建設(shè)節(jié)約型社會，大力發(fā)展節(jié)能建筑新政策的扶持下，加氣混凝土行業(yè)迎來了難得的發(fā)展機遇，應(yīng)充分發(fā)揮加氣混凝土既是保溫材料又是墻體材料的優(yōu)勢，進一步研發(fā)單一材料的節(jié)能體系，以彌補復(fù)合保溫墻體體系的不足。根據(jù)市場應(yīng)用經(jīng)驗，只有不斷擴大加氣混凝土的應(yīng)用范圍，加氣混凝土制品的良好性能才能得到更廣泛地發(fā)揮?，F(xiàn)在建筑節(jié)能市場上各種復(fù)合保溫體系如聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、擠塑聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)、發(fā)泡聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)等保溫產(chǎn)品在工程上得到廣泛的應(yīng)用，這些新技術(shù)產(chǎn)品對推動我國建筑節(jié)能發(fā)揮了積極的作用。隨著時間的推移，人們發(fā)現(xiàn)有很多保溫系統(tǒng)用的材料不是與石油有關(guān)，就是制造過程中存在高能耗，而且這些產(chǎn)品的價格隨市場波動變化大，對穩(wěn)定市場的發(fā)展極為不利。

　　加氣混凝土制品作為建筑外圍護結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)越性，雖然在制造中也有一定的能耗，但綜合能耗比復(fù)合墻體要低很多。據(jù)材料專家稱，采用加氣混凝土制品的建筑物的使用壽命可以在百年以上。另外，根據(jù)試驗測試，加氣混凝土制品還具有極好的耐火性能，200mm厚加氣混凝土砌塊墻的耐火極限達到480分鐘，這樣的耐火極限是其他類產(chǎn)品很難達到的。因此，建議根據(jù)不同的氣候區(qū)域的節(jié)能要求，開發(fā)出不同品種、不同規(guī)格的加氣混凝土制品，大力發(fā)展單一節(jié)能墻體應(yīng)該是市場的發(fā)展方向。