混凝土空心砌塊的用途以及發(fā)展前景

　　一、 國內(nèi)外空心砌塊的發(fā)展概況

　　1. 空心砌塊及廢渣空心砌塊的概念

　　(1) 空心砌塊的概念

　　高摻量廢渣空心砌塊是混凝土空心砌塊的一種。混凝土空心砌塊是以水泥為基料、以砂石或廢渣為集料，經(jīng)加壓振動成型，空心率在30%~50%之間，取代傳統(tǒng)粘土實心磚的新型墻體材料。

　　(2) 廢渣空心砌塊的概念

　　廢渣空心砌塊是指以粉煤灰、爐渣及其他廢渣、水泥、各種輕集料、外加劑、水等主要組分，拌合制成的小型空心砌塊，其中，粉煤灰和各種廢渣不低于70%。

　　2. 空心砌塊發(fā)展簡介

　　(1) 空心砌塊在國外的發(fā)展

　　空心砌塊最早由美國人發(fā)明。1866年美國人哈契遜(C?S?Hutchinson)獲得了美國第一份生產(chǎn)空心砌塊的專利證書。1874年魯?shù)浪?T?B?Rhodes)獲得的專利，用混凝土制成了多種形狀的空心砌塊。1890年帕爾墨(H?S?Palmar)的生產(chǎn)技術(shù)，使混凝土砌塊在世界上最先成為商品，并于1897年用30㎝×8㎝×10㎝的空心砌塊建成了一幢房屋。1900年帕爾墨發(fā)明了世界上第一臺空心砌塊成型機，為空心砌塊的工業(yè)化生產(chǎn)開辟了道路。此后，各種機械和手動的空心砌塊成型機相繼出現(xiàn)。美國各地開始建立大批空心砌塊工廠，砌塊建筑開始普及。到二戰(zhàn)結(jié)束以后，美國的空心砌塊產(chǎn)量已到5億塊?？招钠鰤K在美國的成功生產(chǎn)和應(yīng)用，帶動了歐美、亞洲、澳洲、非洲等各國空心砌塊的發(fā)展，并逐漸成為世界性新型墻體材料，得到普遍應(yīng)用。

　　目前，混凝土空心砌塊已成為世界各國的主導(dǎo)性墻體材料。在發(fā)達國家其應(yīng)用比例已占墻體材料的70%。美國的年產(chǎn)量已達45億塊、韓國27億塊，俄國9億塊、日本3億塊。美國的砌塊品種已達2000多個，大部分建筑都使用空心砌塊建造。從全世界發(fā)展趨勢看，空心砌塊將會得到更大規(guī)模的發(fā)展，其成為第一大墻材已是不爭的事實。

　　(2) 空心砌塊在國內(nèi)的發(fā)展

　　我國的空心砌塊生產(chǎn)也已經(jīng)有近80年的歷史。1923年我國從美國引入空心砌塊生產(chǎn)技術(shù)，在上海延安中路銅仁路口建成了25幢砌塊建筑，其外墻還使用了裝飾砌塊。上世紀(jì)60年代，由于新中國水泥工業(yè)的快速發(fā)展，帶動了混凝土砌塊的生產(chǎn)，我國的砌塊廠迅速增多，貴州省都勻市和水城市都建起了砌塊廠。我國1973年湖南臨澧縣生產(chǎn)出多種規(guī)格的墻用砌塊，隨后，湘西土家族苗族自治州開發(fā)空心砌塊成績輝煌。但我國空心砌塊的真正大規(guī)模發(fā)展是在改革以后。為了保護土地，節(jié)約能源，實現(xiàn)建筑的輕型化節(jié)能化，國家把發(fā)展空心砌塊列為基本國策，并成立了國家空心砌塊協(xié)會，各級政府都設(shè)立了墻體材料改革辦公室，推動空心砌塊產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。目前，我國砌塊年產(chǎn)量已達5000萬m3，已建成砌塊建筑近1億㎡，浙江紹興、四川崇慶等地80%的住宅都采用了空心砌塊。我國最近頒布的“十五”建筑砌塊發(fā)展規(guī)劃要求，到2005年，爭取縣鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的建筑砌塊與砌塊建筑都能達到全國建筑砌塊與砌塊建筑總量的1∕2，我國城鄉(xiāng)建筑砌塊建造的房屋要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上翻一番，達到2億㎡，總產(chǎn)量達到9500萬m3，砌塊年增長率要達到15%左右。這一宏偉規(guī)劃將開辟我國空心砌塊生產(chǎn)的新時代?？梢灶A(yù)見，我國未來的建筑，將大多使用空心砌塊建筑。

　　二、 廢渣空心砌塊的優(yōu)勢

　　建筑空心砌塊之所以在全世界得到迅速的發(fā)展，并受到我國政府的高度重視，是因為它有一系列的優(yōu)越性。廢渣空心砌塊作為建筑空心砌塊中的新型產(chǎn)品，比普通空心砌塊更具有優(yōu)勢。

　　1. 保護耕地，避免毀田

　　粘土實心磚已用了幾千年，燒磚毀了大量耕地。目前，我國每年粘土實心磚的產(chǎn)量仍達6000億塊標(biāo)準(zhǔn)磚，燒磚毀田約15萬畝，減產(chǎn)糧食6000萬噸，等于砸了30萬人的飯碗。我國人多地少，人均耕地不到1畝，低于世界水平50%。在這種嚴(yán)峻的土地形勢下，發(fā)展廢渣空心砌塊有利于保護耕地。用廢渣空心砌塊代替粘土實心磚，就可以減少燒磚挖土毀田。

　　2. 節(jié)約能源，降低能耗

　　廢渣空心砌塊節(jié)約能源體現(xiàn)在兩個方面，一是節(jié)約燒磚煤耗，二是節(jié)約建筑采暖和降溫能耗。

　　(1) 節(jié)約燒磚能耗

　　傳統(tǒng)的粘土磚生產(chǎn)大量耗煤，每生產(chǎn)1萬塊磚平均耗標(biāo)準(zhǔn)煤1.3噸，每年燒磚耗標(biāo)準(zhǔn)煤達6000萬噸左右，約占全國煤炭總產(chǎn)量的5%。我國是能源貧乏的國家，如此燒磚耗煤，造成了資源的極大浪費。用廢渣空心砌塊取代粘土磚，可為國家節(jié)約大量煤炭。

　　(2) 節(jié)約取暖降溫能耗

　　我國北方地區(qū)年采暖能耗約1.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，南方及其他干熱地區(qū)，夏季降溫能耗約是采暖能耗的3倍，這部分能耗若折合成煤炭約3~4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。這一數(shù)量是十分驚人的，而采用廢渣空心砌塊建造房屋，特別是采用節(jié)能型保溫隔熱空心砌塊建造住宅，可實現(xiàn)建筑冬暖夏涼。若全國現(xiàn)在住宅全部實現(xiàn)保溫隔熱化，年將節(jié)能折合5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，人均節(jié)能0.4噸標(biāo)準(zhǔn)煤。節(jié)能效果是十分可觀的。

　　(3) 減少CO2排放，保護環(huán)境

　　實心粘土磚的燒制，磚瓦窯要排放大量的CO2，使我國的空氣質(zhì)量更加惡劣，加劇溫室效應(yīng)。因此，從保護環(huán)境的角度出發(fā)，也要大力發(fā)展廢渣空心砌塊，逐步淘汰實心粘土磚。

　　(4) 功能多，性能好

　　和實心粘土磚相比，廢渣空心砌塊具有保溫、隔音、防火、質(zhì)輕、抗震、堅固、美觀等優(yōu)點，用其建造的房屋抗地震能力強，住起來舒服，有利于實現(xiàn)建筑的輕型化、節(jié)能化、舒服化、美觀化，讓老百姓住上高性能的住宅。

　　(5) 降低建筑造價，經(jīng)濟優(yōu)勢顯著

　　使用廢渣空心砌塊建造房屋，可比粘土磚建筑節(jié)省工程造價25%，縮短工期50%，節(jié)省木材70%，節(jié)省鋼材40%，節(jié)省砌筑砂漿50%，節(jié)省抹面砂漿40%，節(jié)省人工40%、采暖耗能降低30%~50%。同時，砌塊建筑在施工中廢除了傳統(tǒng)的手工瓦刀作業(yè)，減少大部分模板和高層腳手架，免除十幾道施工作業(yè)程序，大幅度降低了勞動強度，提高施工作業(yè)的安全性和科學(xué)性。因此，廢渣空心砌塊具有較好的經(jīng)濟和社會效益。

　　(6) 擴大建筑使用面積

　　粘土實心磚墻一般厚240㎜，而廢渣空心砌塊墻體一般厚190㎜。因此，兩者相比，廢渣空心砌塊房屋的墻體比實心粘土磚墻體窄50㎜，可增加建筑面積約2%～3%。如果采用多排孔混凝土砌塊，可增加房屋使用面積約4%～5%。這對建筑開發(fā)商是十分有意義的，可增加他們的銷售面積。

　　(7) 廢渣摻量大，有利于治理環(huán)境污染

　　本產(chǎn)品廢渣總摻量可達90%左右。在空心砌塊產(chǎn)品中廢渣摻量是最高的，可同時利用粉煤灰、爐渣、磷石膏、電石渣、廢堿液或廢堿渣、廢磚粉等廢渣（液）。這對環(huán)保十分有好處。變廢為寶，利國利民。

　　(8) 容重小，降低建筑自重

　　由于產(chǎn)品大量利用輕集料，容重小，承重砌塊也不超過1000kg/m3,可降低建筑自重，有利于實現(xiàn)建筑的輕型化。

　　三、 廢渣空心砌塊的種類

　　廢渣空心砌塊，根據(jù)不同的用途和要求有許多品種，具體介紹如下。

　　1. 按密度分

　　廢渣空心砌塊可分為普通廢渣空心砌塊和輕質(zhì)廢渣空心砌塊。普通廢渣空心砌塊的密度一般為800~1000 kg/m3，輕質(zhì)廢渣空心砌塊一般為400～800 kg/m3。

　　2. 按結(jié)構(gòu)分

　　廢渣空心砌塊可分為承重廢渣空心砌塊和非承重廢渣空心砌塊。承重廢渣空心砌塊可承載建筑的全部重量，強度要求較高，用于承重墻體；非承重廢渣空心砌塊主要用于填充墻、間隔墻等只承受自重的墻體，砌塊的強度等級可適當(dāng)?shù)鸵恍?，一般不低于MU2.8即可。

　　3. 按用途分

　　廢渣空心砌塊可分為結(jié)構(gòu)型砌塊、構(gòu)造型砌塊、裝飾型砌塊、功能型砌塊。

　　結(jié)構(gòu)型砌塊用于墻體主體部位。目前大多數(shù)廢渣空心砌塊都屬于結(jié)構(gòu)型砌塊，它是廢渣空心砌塊的主導(dǎo)型產(chǎn)品。

　　構(gòu)造型砌塊主要用于墻體某些部位的特殊構(gòu)造，如過梁砌塊、圈梁砌塊、門窗砌塊、控制縫砌塊、柱用砌塊及樓(屋)面砌塊等。

　　裝飾型砌塊的表面都有藝術(shù)裝飾面層，并可制成彩色。它是目前最流行，也最有發(fā)展前景的新型砌塊，可用于建筑的任何部位。

　　功能型砌塊是為了改善建筑的某一方面性能而設(shè)計生產(chǎn)的，如提高建筑的保溫隔熱性能，可生產(chǎn)節(jié)能砌塊；要提高建筑的抗震性能，可生產(chǎn)帶有榫鉚的聯(lián)鎖砌塊；要提高建筑物的吸音性能，可生產(chǎn)吸音砌塊……功能砌塊品種繁多，并在不斷增加新的品種。

　　4. 按強度等級分

　　參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《輕集料混凝土小型空心砌塊》，廢渣空心砌塊可分為MU1.5、MU2.5、MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10.0六個等級。

　　5. 按孔的排數(shù)分

　　可分為單排孔、雙排孔、三排孔、四排孔四類。目前以單排孔為主。

　　四、 高摻量廢渣空心砌塊的主要特征

　　1. 廢渣摻量高

　　本產(chǎn)品以粉煤灰、爐渣、電石渣、磷石膏、廢磚粉、廢堿液(或廢堿渣)等工業(yè)廢渣為原料?？倱搅靠蛇_85%~95%，在混凝土空心砌塊產(chǎn)品中，本產(chǎn)品的廢渣摻量最高。這不但可以提高工業(yè)廢渣的利用率，有利于治理工業(yè)廢渣污染，還可以降低砌塊的材料成本。

　　2. 水泥用量小

　　一般的混凝土空心砌塊水泥用量都在15%~20%左右，而本產(chǎn)品的水泥用量只有5%~15%，這可以降低砌塊的總成本。

　　3. 產(chǎn)品多樣化

　　既可以生產(chǎn)承重砌塊，也可以生產(chǎn)非承重砌塊，還可以生產(chǎn)裝飾砌塊和保溫隔熱節(jié)能砌塊，產(chǎn)品多樣化。

　　4. 產(chǎn)品密度小

　　不論是承重砌塊還是非承重砌塊，都低于普通產(chǎn)品的密度，屬于輕質(zhì)型混凝土空心砌塊產(chǎn)品。這不但可以降低建筑自重，還方便運輸和使用。

　　五、 主要技術(shù)原理

　　1. 工業(yè)廢渣的活性

　　廢渣空心砌塊的技術(shù)核心是利用和提高粉煤灰、爐渣的活性。粉煤灰和爐渣的主要成分基本相近，它們都是以SiO2和Al2O3為主要成分的硅鋁質(zhì)材料，而且都以玻璃體的形態(tài)存在。但二者也略有不同，粉煤灰的形貌特征是圓珠狀玻璃體，而爐渣粉碎后則是不規(guī)則狀玻璃體。但二者的活性成分總的來說是一致的。因此，可以用相同的方法來利用和提高他們的活性。

　　凡能在常溫和有水條件下與Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的硅鋁質(zhì)材料一般均稱為火山灰材料。粉煤灰和爐渣就具有這種參與化學(xué)反應(yīng)的能力。這種能力又可稱為火山灰反應(yīng)性，通常簡稱為活性。當(dāng)粉煤灰和爐渣用作膠凝材料時，這種能力是評價其品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

　　2. 工業(yè)廢渣的活性原理

　　粉煤灰和爐渣的主要活性反應(yīng)，是與水泥熟料水化生成的Ca(OH)2反應(yīng)生成硅酸鈣結(jié)晶(xCaO·SiO2·nH2O)反應(yīng)過程如下：

　　SiO2＋x Ca(OH)2＋(n－x)H2O＝xCaO·SiO2·nH2O

　　除上述反應(yīng)外，粉煤灰和爐渣還與其他的水化產(chǎn)物進行一系列復(fù)雜的二次反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣結(jié)晶。其反應(yīng)過程如下：

　?、?1.5－2.0)CaO·SiO2·aq＋SiO2＝(0.8－1.5)CaO·SiO2·aq
　　②3CaO·Al2O3·6H2O＋SiO2＋mH2O＝xCaO·SiO2·mH2O＋yCaO·Al2O3·nH2O x≤2,y≤3
　?、跘l2O3＋xCa(OH)2＋mH2O＝xCaO·Al2O3·nH2O x≤3
　　④3Ca(OH)2＋Al2O3＋2SiO2＋mH2O＝3CaO·Al2O3·2SiO2·nH2O

　　上述反應(yīng)的水化產(chǎn)物與水泥熟料的水化產(chǎn)物基本相同。因此，粉煤灰和爐渣的水化性能和水泥是一致的。所以，粉煤灰和爐渣在活性充分發(fā)揮的情況下，可起到和水泥相同的膠結(jié)作用，而降低水泥的用量，從而降低砌塊的總成本。