混凝土隔牆板

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對輕質混凝土隔牆板發展方向的思考

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對輕質混凝土隔牆板發展方向的思考

發布日期:2020-12-16 作者: 點擊:

建築隔牆板是我國推進建築工業化進程的一種重要的建築構配件,2017 年我國 《新型牆材推廣應用行動方案》 中明確提出,到 2020 年裝配式牆板部品需達新型牆材產量的 20%。相比於磚、 砌塊類等傳統的牆體材料,隔牆板具有尺寸大、 規格標準、 整體性好等優點。陳福廣認為,按照目前的施工條件,使用預製牆板裝配的效率是砌塊施工的 3 倍以上。此外,輕質混凝土隔牆板的表麵平整,可以減少大量砂漿抹麵,降低建築材料的消耗量。建築隔牆板的推廣使用,除了可在一定程度上解決我國人口紅利逐漸消失造成建築工人短缺以及人工貴的問題,還能促進裝配式建築的發展。但是,隔牆板的行業準入門檻不高,企業間存在惡性競爭,隔牆板生產技術難點、 安裝等所需的配套技術少有人研究,造成市麵上的隔牆板普遍存在麵密度波動大、 強度不達標、 幹縮值

較大等質量問題,曾造成市場普遍排斥使用隔牆板的局麵。隨著我國隔牆板生產廠家提高生產技術水平,產品的質量得以改善,隔牆板的優點重新得到人們的重視,隔牆板市場開始複蘇,2017 年我國的隔牆板的銷售額達 1.8 億 m2。節約能源、 固廢利用、 滿足建築工業化發展是中國建築材料聯合會在 2012 年對新型牆體材料提出的發展要求。要真正實現隔牆板的推廣使用,除了保證隔牆板滿足使用和質量要求外,隔牆板的製備還需滿足綠色、 環保要求。隔牆板可根據其規格分為厚板和薄板 2 大類。其中,厚板指的是不需要使用輕鋼龍骨固定的板,屬於 “成品牆板” ,板厚就是牆體的厚度,例如陶粒混凝土隔牆條板、 工業灰渣混凝土空心隔牆條板等。薄板屬於 “半成品牆板” ,施工較複雜,例如紙麵石膏板等,需與輕鋼龍骨固定才能成為牆體,而且,一般需要在薄板裝成的牆體中間填充芯材,以保證其隔聲效果。我國的建築(特別是住宅)對牆體的隔聲要求較高(隔聲量在 40dB 以上),不加芯材的薄板難以滿足要求。為此,我國使用的隔牆板主要是厚板。為實現用輕質混凝土製備的隔牆板滿足綠色、 環保的新型牆體材料發展要求和提高其市場競爭力,本文從原材料、 生產技術兩大方麵對我國建築牆板(厚板)的現狀進行分析,並對未來發展方向提出建議。

1 輕質混凝土隔牆板生產現狀

1.1 輕質混凝土品種

    用於製備隔牆板的輕質混凝土可大致分為輕集料混凝土、 輕質多孔(封閉孔)混凝土以及輕集料多孔混凝土3大類。其中,輕集料混凝土比較常用的是陶粒混凝土,但在製備密度較低的陶粒混凝土時,容易因為漿體與陶粒的密度差較大造成陶粒上浮的現象。為此,在使用陶粒混凝土製備隔牆板時,一般會采取使用預濕後的陶粒以及在漿體中引入適量氣體的方式降低漿體與陶粒的密度差,形成輕集料多孔混凝土——陶粒泡沫混凝土,以改善陶粒上浮的現象。而輕質多孔混凝土主要是指狹義上的泡沫混凝土以及加氣混凝土。

1.2 輕質混凝土隔牆板的質量要求

混凝土隔牆板的主要作用是分隔空間,從美觀的要求看,隔牆板應不出現開裂、 表麵平整性好,而從使用要求來看,需要滿足一定的強度、 隔聲和隔熱要求。我國隔牆板的種類豐富,不同類型的隔牆板質量基本都有相應的標準要求,表 1 為 4 項相關標準對隔牆板強度及麵密度的性能要求。

 從表 1 可以看出,JG/T 169—2016 對我國多種輕質條板有較為具體的質量要求,但該標準在定義輕質條板上與 GB/T23451—2009 存在著一些差異。例如,GB/T 23451—2009 中,對板厚為 90 mm 的隔牆板,要求其麵密度≤90 kg/m2 以及其抗壓強度≥3.5 MPa;而 JG/T 169—2016 則根據製備隔牆板的材料分為水泥、 石膏條板,混凝土條板和複合條板 3 大類,而對板厚為 90 mm 的混凝土條板要求其麵密度≤110 kg/m2 以及其抗壓強度≥5.0 MPa。GB/T 23449—2009、 JC/T 2214—2014 均涉及使用陶粒、陶砂製備的輕質隔牆板,但兩者性能要求也存在差異,GB/T23449—2009 對板厚為 90 mm 的隔牆板,要求其麵密度≤120kg/m2 以及其抗壓強度≥5.0 MPa;而 JC/T 2214—2014 對板厚為 90 mm 的隔牆板,要求其麵密度≤90 kg/m2 以及其抗壓強度≥7.5 MPa。

  在輕質混凝土中,混凝土的強度與密度呈正相關關係,而且混凝土的密度越低,其幹燥收縮也在一定程度上增大。隔牆板質量越輕,對建築的建造成本、 施工效率均有利,但考慮到隔牆板的使用及質量要求,我國的建築隔牆板根據 JG/T169—2016 進行隔牆板的質量檢測和研發新種類的隔牆板較為適宜。

 建築隔牆板的質量可從外觀質量、尺寸偏差、幹燥收縮及強度4 個方麵進行控製:( 1)外觀質量。指板麵是否露筋、存在蜂窩或貫穿裂縫。板麵露筋的現象一般是由於鋼筋網放置位置不合適或混凝土振搗不規範造成的。板麵蜂窩的出現與混凝土的質量 (工作性能)密切相關,混凝土的流動性不好容易造成蜂窩麻麵現象,每塊板中,蜂窩的存在不能大於 3 處。而隔牆板的貫穿裂縫主要是混凝土自身幹燥收縮或隔牆板成型後的脫模、運輸過程中的人為因素造成的。對於人為因素造成隔牆板出現貫穿裂縫,需通過保證養護時長或改善養護方式,以保證脫模前混凝土的強度和規範運輸操作流程,避免裂縫的出現。

 (2)尺寸偏差。尺寸偏差主要包括隔牆板的長、寬、厚、對角線差、側向彎曲以及板麵平整度,偏差主要由成型的模具造成,一般能通過保證所使用模具的尺寸精度使隔牆板的尺寸偏差得以保證。板麵平整度好是實現牆體薄抹灰或免抹灰工藝的前提,根據 JG/T 169—2016,隔牆板的平整度偏差需≤2mm。而對於使用加氣混凝土砌塊砌築的牆體,例如萬科等大型房地產開發公司,砌築的牆體的平整度偏差控製在 4 mm以內。可見,隔牆板在牆體平整度上存在著較大的優勢。

(3)幹燥收縮。混凝土的幹燥收縮是造成牆體裂縫的一個重要原因,對於混凝土隔牆板,其幹燥收縮應≤0.50 mm/m。

(4)強度。主要包括隔牆板的抗壓強度、 抗衝擊性能、 抗彎破壞荷載以及懸掛力。盡管隔牆板屬於非承重構件,但為了保證日常在牆麵懸掛物品的使用需要,根據 JG/T 169—2016,隔牆板的抗壓強度≥5 MPa,懸掛力≥1000 N。而隔牆板的抗擊、 抗彎性能是保證隔牆板在運輸、 安裝過程中不出現貫通裂縫等質量問題的前提條件,其抗衝擊性能≥5 次,抗彎破壞荷載≥1.5 倍自重(板厚≤150 mm 時)。

1.3 輕質混凝土隔牆板的生產工藝

根據成型的方式,建築隔牆板的製備方式主要有擠壓和澆築 2 種方式。采用擠壓成型時,生產設備容易老化,在生產過程中會出現漏料現象,隔牆板的平整度難以保證,甚至出現龜裂現象。目前,我國的隔牆板生產主要是使用輕質混凝土澆築成型,采用蒸壓養護的方式,其生產工藝流程大致如圖 1所示。圖 1 為使用預發泡方式製備的泡沫混凝土生產隔牆板,若使用加氣混凝土(化學方式發泡)製備隔牆板,則取消圖 1

中的發泡機的流程,並將 “壓型、 靜停” 改為 “靜停及坯胎切割” ,其餘步驟類似。生產混凝土輕質隔牆板質量控製要點有(1)通過使用輕質多孔混凝土以及摻入陶粒等輕集料實現隔牆板輕質化。其中,加入陶粒等輕集料的目的除了實現輕質外,還能減小混凝土的幹燥收縮值。

    (2)利用蒸壓釜,通過高溫高壓的二次養護工藝保證隔牆板的強度等質量要求。

1.4 生產輕質混凝土隔牆板存在的問題

    我國的隔牆板生產中主要存在以下幾點問題:

( 1)部分研發人員和廠家對隔牆板的“質輕”及“強度”的認識存在誤區。首先,隔牆板並不是越輕越好,不能盲目追求 “質輕”。隔牆板實現質輕的方式主要有 2 個:一是使用密度低的輕質混凝土,二是提高抽空率。輕質混凝土的強度與其密度成正相關關係,密度較低的輕質混凝土難以保證隔牆板的強度,而且,輕質多孔混凝土的密度降低,其幹燥收縮會增大。JG/T 169—2016 規定混凝土類隔牆板的抗壓強度≥5 MPa,隔牆板的強度太低,隔牆板的表麵容易起灰,對粉刷及後續的裝修帶來不必要的麻煩。隔牆板的強度,還包括其懸掛力、 抗衝擊、 抗彎性能。其中,隔牆板的抗衝擊、 抗彎性能是保證其在運輸及安裝過程中不損壞的重要性能。而抽空率的設置不合理,除了影響隔牆板的抗衝擊性能、 抗彎性能,還影響其隔聲效果、 懸掛力等使用性能。

( 2)生產工藝問題

    混凝土輕質隔牆板的生產中主要使用泡沫混凝土或加氣混凝土。其中使用預發泡方式製備泡沫混凝土時,需要利用發泡機製備泡沫後,與已經攪拌好的料漿進行二次攪拌混合。而使用化學方式發泡的加氣混凝土,盡管不需要二次攪拌,但發泡結束後會形成 “蘑菇頭” ,需使用特定的工具進行 “坯體” 切割工序。優化輕質混凝土的製備方式是改善隔牆板生產工藝的一個重要研究方向。而從隔牆板的生產工藝可知,蒸壓養護是保證產品質量的關鍵。但要實現蒸壓養護必須依靠鍋爐供能的蒸壓釜。但隔牆板中使用的蒸壓釜所需的投資大、 存在一定的安全隱患,在目前綠色低碳的發展要求下,很多地區已經限製為高壓釜供能的鍋爐的使用,清潔能源的推廣使用也使得采用鍋爐的生產工藝成本大幅上升。為此,隔牆板在推廣生產或擴大產能時不僅需解決資金問題,還麵臨著政策的約束。

( 3)材料問題

  混凝土輕質隔牆板生產中麵臨的材料問題可從使用的輕質混凝土性能以及製備混凝土的原材料兩方麵進行闡述。相比於加氣混凝土,預發泡方式製備的泡沫混凝土工序較多。若要製備質量(強度、 密度)穩定的泡沫混凝土,需注意攪拌過程中的泡沫穩定性和靜止時的泡沫穩定性。攪拌過程的泡沫穩定性與所使用的骨料的粒徑、 攪拌製度(攪拌方式、時間、 速度)有關,而靜止時的泡沫穩定性主要與料漿的黏度和凝結時間有關。而使用化學方式發泡製備加氣混凝土生產隔牆板時,其材料及漿體性能需嚴格控製。例如,需使用磨細的石膏、 石灰,而且,需保證氧化鈣含量在 80%以上的中性石灰保證加氣混凝土穩定發泡;需要磨細且二氧化矽含量在 90%的矽砂,以保證加氣混凝土製品在蒸壓養護過程中的水化反應順利進行。要保證隔牆板的質量,必須嚴格控製原材料的質量。不管使用何種輕質混凝土,河砂都是一種重要的原材料,但目前我國建築市場上河砂的價格越來越高,這對隔牆板行業的發展造成比較大的困難。

 此外,陶粒是一種比較常用的輕集料,但我國陶粒的生產技術水平仍需提高,市場上的陶粒存在質量差異性大,部分陶粒仍利用黏土等不環保的材料製備,質量好的陶粒產量低且價格貴。為此,需摻入陶粒製備的隔牆板容易因為陶粒質量問題造成隔牆板質量的不穩定。如何解決河砂貴、 陶粒質量問題是推廣隔牆板的難點。

2 輕質混凝土隔牆板發展方向探討

2.1 引氣方式的優化

    在混凝土中引入氣體主要有 4 種方式[19,22]:泡沫劑物理發泡、 充氣發泡、 化學發泡和攪拌發泡。

  (1)泡沫劑物理發泡指的是預發泡方式,需依賴發泡機,是目前製備泡沫混凝土中較為常用的方式。

  (2)充氣發泡的原理是利用壓力設備(空氣壓縮機或鼓風機)產生壓力將空氣壓入液相中實現兩相的均勻混合,主要通過控製充氣壓力和充氣時間 2 個因素控製引入的空氣量。

 (3)化學發泡也稱作後發泡方式,是加氣混凝土製備方法,指的是在料漿中加入發氣劑(例如鋁粉膏或過氧化氫等),發氣劑與料漿混合均勻後發生化學反應實現在混凝土中引入氣泡。料漿的溫度、 稠度等均會影響發氣時間、 發氣量

(4)攪拌發泡是指在通過攪拌物理作用實現在混凝土中引氣的方式,在攪拌前將表麵活性劑或其他種類的發泡劑加入,通過控製攪拌速度、 攪拌時間控製引氣量。泡沫劑物理發泡、充氣發泡以及化學發泡在生產牆體材料中均有一定程度上的應用,但攪拌發泡方式目前隻有在製備空氣含量較低、 抗凍性能較好的引氣混凝土中應用。與其它發泡方式相比,攪拌發泡的生產工序較少,在隔牆板生產中應用無需改變現有設備或添置其它輔助設備,可直接通過控製攪拌速度及時間得到所需的混凝土,是值得在隔牆板生產中

推廣使用的一種方式。

2.2 推廣應用免蒸壓養護方式

 免蒸壓養護是指在製備混凝土製品時取消高溫高壓的養護工序,隻采用常壓高溫、 常壓常溫養護達到質量要求,是一種符合綠色低碳發展要求的生產方式。工業上的免蒸壓養護主要是指蒸汽養護、 幹熱養護或自然養護,混凝土的水化產物結晶度較低,以鈣礬石和 C-S-H 凝膠為主。而通過蒸壓養護,混凝土內部的水化產物結晶度較高,以托勃莫來石和Ⅰ型水化矽酸鈣形成的致密多孔晶體連生體為主,而且,托勃莫來石對於提高混凝土的抗凍性、 降低收縮等有利。

盡管高溫高壓的養護方式可使混凝土的水化產物得到改善,但在高溫高壓的養護過程中,混凝土會出現微裂縫,郭玉順等[24]通過對比多孔混凝土經過常壓蒸汽養護和高壓蒸汽養護後的性能,認為經過常壓蒸汽養護可得到較好的孔隙率,可彌補水化產物結晶度不高的劣勢,能得到不低於經過蒸壓養護的混凝土的強度。嶽濤通過複摻外加劑和活性礦物摻合料製得強度與密度滿足 B08 級蒸壓加氣混凝土的免蒸壓粉煤灰加氣混凝土,王善冬通過配合比的調整及養護製度的優化得到與蒸壓加氣混凝土性能一致的免蒸壓加氣混凝土,但在建築隔牆板生產中探究免蒸壓養護的研究不多,值得研究人員去探究。

2.3 采用全再生細骨料取代河砂

我國建築行業麵臨建築垃圾量多且處理難度大,河砂等原材料價格貴且短缺的重大挑戰,其中,廢棄混凝土占建築垃圾總量很大一部分。若在隔牆板或其它的牆材生產中實現廢棄混凝土的再生利用,利用再生骨料取代傳統骨料,不僅能有效減少建築垃圾,還能減少河砂的消耗量。廢棄混凝土的再生利用方式主要有2種:一是將廢棄混凝土破碎後篩分使用,粒徑大於 4.75 mm 的為再生粗骨料,粒徑小於等於 4.75 mm 的為再生細骨料;另一種方式是將廢棄混凝土全部製備成粒徑小於 4.75 mm 的全再生細骨料進行使用。目前牆材的生產研究主要利用廢棄混凝土破碎後篩分的再生粗骨料和細骨料為主。佟鈺等將廢棄混凝土進行鄂式破碎處理,以通過 100 目方孔篩的顆粒為原材料製備輕質多孔混凝土。周賢文實現利用再生細骨料和粗骨料製備空心砌塊。杭州富麗華建材有限公司使用再生粗骨料和細骨料製備出質量較大的再生混凝土隔牆板

在輕質混凝土隔牆板生產中,為保證隔牆板質輕的特點,不會使用密度大的粗骨料或其使用量很少。所以廢棄混凝土同時製備成再生粗、細骨料的方式所得到的再生骨料在輕質混凝土隔牆板生產中的利用率較低。而且,傳統方式製備的再生細骨料的水泥石含量高,導致其吸水率高,造成產品的品控難度加大。相比之下,由楊醫博等提出的 “全再生細骨料” 生產技術生產的全再生細骨料由於細骨料中含有 40%左右的碎石破碎得到的細骨料,其吸水率較低,性能更接近傳統河砂,更適宜在輕質隔牆板生產中應用。

3 結 語

 建築隔牆板具有質輕、 安裝效率高等優點,是一種符合我國建築工業化、 住宅產業化的發展要求的牆體材料。但是,我國建築隔牆板生產存在一些問題,亟待解決。結合我國建築行業的發展要求,優化混凝土的引氣方式、采用免蒸壓的低耗能養護方式以及利用全再生細骨料代替傳統的河砂實現固廢利用,是提高建築隔牆板市場競爭力、 實現隔牆板綠色環保生產的重要途徑。

                                                                                                                                                                                                            來源:網絡


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