西歐燒結(jié)墻體屋面材料生產(chǎn)及建筑應(yīng)用

1、西歐燒結(jié)墻體屋面材料生產(chǎn)及建筑應(yīng)用1.赴西歐考察的背景節(jié)能、減排作為我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變增長方式的突破口，既是當前一項極為緊迫的任務(wù)，也是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針。溫家寶總理在全國節(jié)能減排工作電視電話會議上用“相當嚴峻”來形容當前的節(jié)能減排形勢。建筑節(jié)能是我國節(jié)能減排中的重點領(lǐng)域，發(fā)展節(jié)材、節(jié)能、環(huán)保的自保溫墻體材料是實現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)之一，高孔洞率燒結(jié)保溫隔熱砌塊、保溫裝飾磚陶板及清水墻裝飾磚構(gòu)成的“夾心墻”體系是目前國際上流行的高保溫隔熱性能、高強度、高附加值的產(chǎn)品，在西歐已形成了完整的生產(chǎn)、應(yīng)用體系，有非常成熟的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備及建筑應(yīng)用體系。這些產(chǎn)品也是綠色建筑必不可少

2、的基本建筑材料，對西歐建筑節(jié)能起到了非常重要的作用，在德國被認為是綠色的墻體材料。我國與西歐在高保溫隔熱性能的燒結(jié)制品的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)上存在著巨大差距，直接引進西歐成熟的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系和建筑應(yīng)用體系，可以大大加快我國節(jié)能建筑體系的建立，通過單塊外墻自保溫墻體結(jié)構(gòu)達到節(jié)能65的目標，可以使新建建筑免去“穿棉衣”的高成本、低壽命的浪費方式；同時也對我國400多億面既有建筑的節(jié)能改造意義重大。陜西省目前的燒結(jié)磚廠約有2300家，除陜北及陜南地區(qū)少數(shù)磚廠使用頁巖外，基本都是以粘土原料為主，產(chǎn)品為實心磚、空心磚和多孔磚，產(chǎn)業(yè)規(guī)模以小型私有企業(yè)為主。為了貫徹執(zhí)行國家“禁實限粘”，關(guān)閉粘土實心磚廠的政策，需要

3、對陜西省燒結(jié)磚瓦行業(yè)進行整體技術(shù)改造及燒結(jié)磚瓦產(chǎn)品的升級換代。陜西省是燒結(jié)制品原料的資源大省，除大量粘土資源外，頁巖、煤矸石、高嶺土、紫砂土、陶土、耐火土等非金屬資源豐富，儲量巨大，特別是銅JiI市，資源優(yōu)勢明顯，省政府將建材產(chǎn)業(yè)作為該市的支柱產(chǎn)業(yè)，給予了高度的重視。目前銅川市的建材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)急需調(diào)整。通過開發(fā)新型建材產(chǎn)品改變“水泥產(chǎn)業(yè)一枝獨秀”的格局，在銅川市培育、發(fā)展新型燒結(jié)制品產(chǎn)業(yè)，對銅川區(qū)域經(jīng)濟、環(huán)境保護、提高資源綜合利用率具有重要的意義。陜西工業(yè)技術(shù)研究院經(jīng)過一年的技術(shù)、市場調(diào)研，與西安市藍田縣、銅川市就新型燒制品產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)進行了大量的前期工作，為了保證該項目技術(shù)上的科學(xué)性和經(jīng)濟上的

4、可行性，由陜西工業(yè)技術(shù)研究院牽頭，陜西省科技廳、財政廳、中國重型機械研究院、中國建材西安墻體研究設(shè)計院、西安交通大學(xué)等單位共同組成“燒結(jié)墻體屋面材料生產(chǎn)工藝設(shè)備及在節(jié)能建筑中的應(yīng)用技術(shù)考察團”赴西歐五國進行生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備及產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)和市場進行為期14d的考察，以便確定產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和項目實施的技術(shù)路線。2.考察目的（1）了解西歐主要國家在節(jié)能建筑、綠色建筑領(lǐng)域的進展及政策，包括應(yīng)用節(jié)能建筑的優(yōu)惠、鼓勵政策（2）節(jié)能建筑、綠色建筑的結(jié)構(gòu)體系及圍護材料；歐洲在燒結(jié)墻體材料產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝、設(shè)備的最新成果。（3）燒結(jié)綠色墻體屋面材料的種類及用途，重點為燒結(jié)保溫隔熱砌塊、內(nèi)隔墻用砌塊、燒結(jié)外墻干掛磚陶板

5、、遮陽板（條）、清水墻裝飾磚、鋪地磚、劈離磚、屋面瓦等；（4）上述產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及設(shè)備，為我們引進生產(chǎn)線的設(shè)備和技術(shù)做出初步選擇；（5）與西歐研究單位建立長期合作關(guān)系，共同開展節(jié)能建筑及應(yīng)用材料的研究；用的研究機構(gòu)，是德國磚瓦工業(yè)的技術(shù)研發(fā)中心，也是德國磚瓦工業(yè)聯(lián)合會的重要成員，在世界范圍內(nèi)也享有盛譽。每年政府給予大約120萬歐元的財政支持，協(xié)會也會有一定的經(jīng)費支持，但主要經(jīng)濟來源是通過為企業(yè)有償技術(shù)服務(wù)來獲取資金。3.考察對象艾森磚瓦研究所的研究對象是整個德國的建筑陶瓷，尤其是屋面瓦、建筑磚、墻面磚、結(jié)構(gòu)磚、保溫隔熱砌塊、鋪路磚以及相關(guān)產(chǎn)品如陶管等。其研究方向為制陶工業(yè)（磚瓦）生產(chǎn)工藝、流程

6、、優(yōu)化及質(zhì)量保證的研究及各種磚瓦產(chǎn)品的研究開發(fā)；在建筑學(xué)應(yīng)用方面，主要是節(jié)能、保暖、抗震，包括以下四個方面：（1）磚瓦的研究工作：包括原材料探測；原材料測試及優(yōu)化；成型、干燥、焙燒行為研究；優(yōu)化產(chǎn)品焙燒曲線；研究磚瓦性能；調(diào)查和評估粘土礦；優(yōu)化原料混合物；產(chǎn)品鑒定；磚吸水后性能研究；磚體本身有害氣體的排放研究；添加劑測試等。（2）制磚過程（主要是干燥及焙燒過程）的研究。包括：確定最優(yōu)產(chǎn)品干燥曲線；為設(shè)計、建設(shè)、改造、優(yōu)化干燥車間及隧道窯提供咨詢；測量干燥、燒結(jié)設(shè)備的性能；焙燒溫度設(shè)置；燃燒裝置的計算機輔助設(shè)計；為干燥、焙燒過程減少能量消耗提供咨詢；為干燥、燒結(jié)過程質(zhì)量改進及質(zhì)量管理提供咨詢；分

7、析干燥、焙燒過程；出具過程專家報告。（3）制磚過程對環(huán)境影響的研究工作主要包括：廢氣排放量的測量；根據(jù)標準設(shè)計煙囪高度；測算生產(chǎn)過程中的廢氣排放量；原材料及各生產(chǎn)過程廢氣排放量的測試；原材料化學(xué)性能分析；煙氣凈化系統(tǒng)的評估。建筑物物理性能的研究內(nèi)容：（磚的導(dǎo)熱系數(shù)、墻體的傳熱系數(shù)）根據(jù)標準測定磚及砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)；根據(jù)標準確定預(yù)制件的導(dǎo)熱系數(shù)；測試建筑部件及墻壁不同條件下的抗標準測試墻壁的防火性；墻體材料彈性模量的測試；粘粘劑抗剪及抗拉性能的研究；研究水分對建筑材料的影響；研究磚在固定或可變負荷下建筑物的抗拉、抗壓性；各種磚的抗凍性測試；預(yù)制磚、預(yù)制墻的承載、變形、抗剪強度等性能的測試。除了作為

8、磚瓦行業(yè)的技術(shù)咨詢機構(gòu)，為用戶提供技術(shù)咨詢和現(xiàn)場服務(wù)以外，艾森磚瓦研究所每年都在行業(yè)內(nèi)組織不同主題的研討會，其中磚瓦技術(shù)轉(zhuǎn)讓也是這些研討會的重要內(nèi)容之一。研討會的參加者是德國及鄰近各國的近千家燒結(jié)磚瓦產(chǎn)品制造商及相關(guān)設(shè)備制造公司。艾森磚瓦研究所還為建筑結(jié)構(gòu)及磚瓦產(chǎn)品的發(fā)展，提供優(yōu)化和測試。兩個建設(shè)性的研究課題是建筑物及其各組成部分靜態(tài)性能研究和建筑物隔熱保溫、隔音、防火性能的研究。該磚瓦研究所也是德國磚瓦協(xié)會推薦的面向國內(nèi)、國際消費者的權(quán)威技術(shù)中心，可以幫助用戶解決燒結(jié)磚瓦制造和應(yīng)用過程中碰到的所有問題。研究所還有一個分支機構(gòu)，任務(wù)是監(jiān)管磚瓦產(chǎn)品質(zhì)量，即對全德國燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗、

9、認證（相當于我國的磚瓦質(zhì)量檢測中心），這是一個被政府認可的機構(gòu)，可得到政府資金的支持，經(jīng)過研究所認證的產(chǎn)品才能夠銷售。研究所有責(zé)任跟蹤檢驗，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，通常派人到工廠去，監(jiān)管生產(chǎn)線、工藝流程，監(jiān)督取樣，樣品在研究所的實驗室進行檢驗。該磚瓦研究所多年來建立了一套完整的質(zhì)量跟蹤保證體系，是燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)企業(yè)堅強的技術(shù)后盾。最重要的研究課題之一是瓦的透氣性、防水性、方風(fēng)性及強度，都是重要的檢查參數(shù)。目前該研究所研制成功了一種發(fā)泡輕質(zhì)燒結(jié)磚，其容重僅為300kg/m3，這種磚基體內(nèi)的微孔通過發(fā)泡的方法形成，并且研究了這種發(fā)泡輕質(zhì)磚在建筑上應(yīng)用的可能性。由于這種材料高度的保溫隔熱性能，在建筑上既可作為

10、單一的保溫層使用，也可用為圍護結(jié)構(gòu)墻體用，或是與多孔磚砌體結(jié)合使用（隔熱保溫層）。在工業(yè)上這種材料可作為隔熱材料使用，由于這種材料具有典型的燒結(jié)磚的特性，其使用溫度可達到約8000C.艾森磚瓦研究所送給考察團一套燒結(jié)制品的技術(shù)資料，包括全部的產(chǎn)品標準，對我們了解歐洲磚瓦產(chǎn)品體系及標準很有意義并表示愿意開展合作研究。圖6為在艾森磚瓦研究所參觀訪問時的部分照片。4.收獲與建議此次考察任務(wù)明確，事前做了認真的準備，因此收獲和感觸很多，對西歐的燒結(jié)墻體材料的發(fā)展和建筑節(jié)能的應(yīng)用有了更深刻認識和更直觀的感受，通過交流、探討，對我國新型燒結(jié)建筑制品的發(fā)展方向提出一些想法和建議供領(lǐng)導(dǎo)和同行參考，不妥之處敬請

11、指正。4.1 收獲能源利用，廢水、廢氣治理，在新產(chǎn)品、新工藝研究開發(fā)上共擔(dān)風(fēng)險、共享成果，形成大的產(chǎn)業(yè)集群。（1）加大對建設(shè)新型燒結(jié)磚瓦廠的資助力度拉動民間資本的投入新型燒結(jié)制品生產(chǎn)線相對傳統(tǒng)工藝一次性投資大，技術(shù)門坎高，是限制該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，國家可以通過墻改基金資助、國債投資補貼、貸款貼息等多種手段來拉動民間資本的進入，對新建和改造原有磚瓦生產(chǎn)企業(yè)將會產(chǎn)生重要的推動作用。例如，對新建磚廠給予30的墻改基金資助，國家投入1000億墻改基金就可拉動3000億投資，用3000億資金可以新建5000條新型燒結(jié)制品生產(chǎn)線（6000萬元，條），我國磚瓦工業(yè)的發(fā)展將發(fā)生歷史性的轉(zhuǎn)變。這也是節(jié)約燒結(jié)磚

12、瓦廠大量占用耕地、節(jié)能減排的最好方法，例如建設(shè)一條現(xiàn)代化的燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)線，占地約55-70畝，其產(chǎn)量相當于約10個現(xiàn)有小型的磚瓦廠（占地約500700畝），而且采用現(xiàn)代化生產(chǎn)方式其熱能消耗會大幅度降低。（2）建設(shè)節(jié)能建筑示范工程建設(shè)一批綠色、節(jié)能的城市商品住宅、公共建筑及農(nóng)村小康住宅，對推動新產(chǎn)品的應(yīng)用會起到很好的示范作用，通過示范工程引導(dǎo)消費，對于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會帶來極大的推動作用，更有利于其它資本和企業(yè)的進入。因此建議國家相關(guān)部門積極聯(lián)系國外有合作意向的國家（如奧地利），選擇合適的城市，引進西歐先進的材料、產(chǎn)品、包括設(shè)計和施工技術(shù)，建設(shè)一批節(jié)能建筑示范工程，帶動我國新型墻體材料的生產(chǎn)及建筑應(yīng)用

13、。4.2 對生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)與制造的建議（1）設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)要具有功能齊備的材料、工藝實驗室及相關(guān)機構(gòu)和人才在歐洲的設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，用戶訂單的實施是從原料分析開始的，通過試驗分析，按客戶要求的產(chǎn)品性能和各項技術(shù)指標，制定最佳原料配方、生產(chǎn)工藝流程、干燥、燒結(jié)工藝，然后才配制設(shè)備，確定設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，以確保每一套設(shè)備、每條生產(chǎn)線都能夠生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，獲得最佳經(jīng)濟效益，這樣才能將每條線都做成交鑰匙工程。能夠作到這一點的重要因素之一是這些企業(yè)都是百年企業(yè)，技術(shù)沉淀深厚，技術(shù)開發(fā)投資大，經(jīng)營理念和經(jīng)濟體制起決定性作用。這種經(jīng)營方式目前我國的設(shè)備生產(chǎn)商基本無法作到，首先是我國的磚瓦機械生產(chǎn)企業(yè)基本上是節(jié)能減排論

14、文集小型民營企業(yè)，技術(shù)和人材匱乏，研發(fā)投入很少，其次是我國多年來對燒結(jié)磚瓦產(chǎn)業(yè)認識的誤區(qū)，國家沒有投入，還沒有充分認識到磚瓦機械的研究開發(fā)對國民經(jīng)濟的重要性，沒有建立起理論研究隊伍，在國際磚瓦生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生革命性變革的時候，我們還一直停留在手工作坊式的生產(chǎn)方式。到目前為止，還沒有一家設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)能夠做到像凱樂公司、林格公司、賽力克公司和斯蒂爾公司那樣按用戶提出的產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求，承包整體生產(chǎn)線的設(shè)計和建設(shè)。我國的設(shè)備制造企業(yè)基本不具備原材料分析和產(chǎn)品性能設(shè)計的能力，特別是干燥、燒結(jié)工藝，生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)完全不管，而項目設(shè)計單位既不生產(chǎn)設(shè)備，也不會為每一個項目進行產(chǎn)品設(shè)計、原料分析和工藝設(shè)計。這種

15、狀況很不利于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此建議設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)要建設(shè)具有功能齊備的材料、工藝實驗室并配置相關(guān)機構(gòu)和人才。必要時，完全可以將國外有名的研究機構(gòu)的人員聘請到中國，幫助我們從基礎(chǔ)理論、設(shè)計理念等多方面提高整個行業(yè)的水平。（2）要發(fā)展成套裝備制造企業(yè)發(fā)展成套裝備制造企業(yè)，特別是控制系統(tǒng)的開發(fā)能力，要具有承包“交鑰匙工程”的能力，保證生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能耗等諸多指標的科學(xué)性和經(jīng)濟性?？梢赃x擇國內(nèi)大型裝備制造企業(yè)，瞄準國際先進燒結(jié)磚瓦裝備制造水平，通過引進、消化、吸收、再創(chuàng)新，實現(xiàn)我國燒結(jié)磚瓦成套裝備設(shè)計制造和系統(tǒng)集成的國家隊，力爭5.10年達到目前國外先進水平，用國產(chǎn)設(shè)備對國內(nèi)燒結(jié)磚瓦企業(yè)進行全面技

16、術(shù)改造，產(chǎn)業(yè)升級，目前我國每年建筑墻體材料需要量為8000億標磚，至少需要這樣的生產(chǎn)線5000條左右，不可能全部依賴進口，國產(chǎn)化會給我國的裝備制造業(yè)創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，而且會增多我國機電產(chǎn)品的出口量。（3）開展核心技術(shù)的研究目前我國磚瓦機械生產(chǎn)線的設(shè)備以前端成型設(shè)備為主，高性能的自運化切、碼、運設(shè)備還有待于開發(fā)，關(guān)鍵設(shè)備擠出機雖然可以生產(chǎn)，但與世界先進水平有較大差距，基本上還停留在“照貓畫虎”的階段，沒有真正掌握擠出機的核心技術(shù)和全套生產(chǎn)工藝，還是沒有形成理論指導(dǎo)下的設(shè)計生產(chǎn)，而僅憑經(jīng)驗（并不科學(xué)完整的經(jīng)驗）建廠。因此需要組織科研院所聯(lián)合進行技術(shù)攻關(guān)，力爭盡快掌握擠出機設(shè)計的核心技術(shù)及非常重要

17、的機電一體化設(shè)的核心技術(shù)。西歐、北美國家已大量將機器人用于燒結(jié)磚瓦產(chǎn)品的生產(chǎn)，我們不能只停留在強體力勞動上。4.3 對應(yīng)用研究的建議據(jù)德國地產(chǎn)行業(yè)的報道和聯(lián)邦建筑政策的預(yù)測，德國將在未來幾年內(nèi)經(jīng)歷一個多層公寓的熱潮，為此有專家對多層公寓建筑需要的產(chǎn)品及結(jié)構(gòu)進行了研究。由于緊湊的多層住宅有利于能量平衡，使用導(dǎo)熱系數(shù)為0.14w/m·K的多孔保溫砌塊，外墻厚度為300mm時在整體施工中實現(xiàn)K值為0.4W/mz·K，完全可以滿足我國建筑節(jié)能65以上的要求。這種墻除了堅固性和低成本外，具有保溫隔熱效果的整體外墻施工的優(yōu)勢還在于其耐用性。2005年的一項研究進一步印證了單磚墻建筑的經(jīng)

18、濟性和生態(tài)質(zhì)量。在建筑設(shè)計方面，相對于安裝復(fù)合保溫系統(tǒng)的墻體，其優(yōu)勢在于系統(tǒng)的簡單、運行維護費用低廉、及其獨一無二的使用無機建筑材料的生態(tài)評價。從德國艾森磚瓦研究所的研究領(lǐng)域和方向，可以看出其新材料、新結(jié)構(gòu)、新標準三位一體的研究體系，對推動歐洲燒結(jié)磚瓦新產(chǎn)品的應(yīng)用和建筑節(jié)能及綠色建筑的發(fā)展起到了重要的作用。據(jù)德國艾森磚瓦研究所介紹，抗震性能的研究也是該所的重要研究內(nèi)容，在歐洲有很多地區(qū)有抗震要求，燒結(jié)保溫砌塊產(chǎn)品也有針對抗震要求的產(chǎn)品。因此在應(yīng)用上應(yīng)開展以下幾方面的研究：（1）開展燒結(jié)保溫砌塊設(shè)計方法和設(shè)計軟計的研究開發(fā)燒結(jié)保溫砌塊的設(shè)計具有較高的技術(shù)含量，高孔洞率、薄壁、大尺寸的砌塊，除了熱工性能要求外，擠出模具、芯具、濕坯強度，微孔形成技術(shù)等都需要系統(tǒng)的研究，需要計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的支持，需要建立科學(xué)的計算模型和計算方法，應(yīng)組織科研院所開展專項、高水平的研究。（2）開展燒結(jié)保溫砌塊用于多層、小高層住宅的砌體結(jié)構(gòu)與抗震設(shè)計研究近十年來我國大型、特大型城市的建筑結(jié)構(gòu)體系發(fā)生了很大的變化，混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)在有些城市當年新建建筑中的比例已達4060。但是在