墻體材料工業(yè)的發(fā)展應(yīng)充分利用各地資源

　　墻體材料是建筑物的主要結(jié)構(gòu)砌筑及圍護材料，是建筑物的主體材料，我國房屋建筑材料中70%是墻體材料，幾乎占每棟建筑物主體固體材料用料的80%以上。墻體材料工業(yè)是中國建材工業(yè)的重要組成部分，也是基礎(chǔ)工業(yè)之一。

　　1 我國墻體材料發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題

　　我國墻材總產(chǎn)量大，企業(yè)數(shù)量多，但人均勞動生產(chǎn)率低，品種少，規(guī)格單一，質(zhì)量水平一般。近年來，由于墻體材料革新與建筑節(jié)能政策的推動，我國墻體材料由單一燒結(jié)粘土實心磚發(fā)展到近百種。新型墻體材料雖然發(fā)展較快，品種較多，但從總體上講，材料性能差，還不能滿足建筑節(jié)能的要求。

　　磚瓦是我國墻材工業(yè)的重要組成部分，約占我國墻體材料總量的90%以上。我國磚瓦企業(yè)數(shù)量10萬多個，占地400萬畝左右。無論是產(chǎn)量，還是企業(yè)數(shù)量及占用土地均為世界各國之首。人均年生產(chǎn)量折標(biāo)磚在15萬塊以下，而歐洲一些發(fā)達國家，如法國、德國、意大利等人均年生產(chǎn)量折標(biāo)磚可在400萬塊以上，勞動生產(chǎn)率相差25倍以上。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，墻體材料也得到快速發(fā)展，我國每年新開工建筑面積20億m2，墻體材料使用量高達8 500億塊（其中粘土磚用量約為6 500億塊），其產(chǎn)值接近建材工業(yè)總產(chǎn)值的三分之一。各類新型墻體材料產(chǎn)量達3 500億塊，約占墻體材料總量40％。實心粘土磚仍然是墻體材料的主要材料，總產(chǎn)量5 000億塊，占墻體材料總量的60%，耗能多達5 000多萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。

　　粘土實心磚主導(dǎo)墻體材料市場，不僅制約著建筑節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)，還存在著毀田取土、高能耗與破壞生態(tài)等問題。為此，2005年國務(wù)院辦公廳以辦發(fā)〖2005〗33號文件下發(fā)了《關(guān)于進一步推進墻材革新和推廣節(jié)能建筑》的通知，明確提出，到2010年底所有城市禁止使用粘土實心磚，全國實心粘土磚年產(chǎn)量控制在4 000億塊以下，今后要嚴(yán)格控制和逐步取代普通粘土實心磚的生產(chǎn)和使用，大力推廣新型墻體材料。新建建筑嚴(yán)格執(zhí)行建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，有條件的城市率先執(zhí)行節(jié)能率65%的地方標(biāo)準(zhǔn)。到2010年新型墻體材料產(chǎn)量占墻體材料總數(shù)的比重達到55%以上，建筑應(yīng)用比例達到65%以上。

　　10多年來，我國墻體材料工業(yè)取得了較大的進步，消化吸收國外煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)空心磚技術(shù)、加氣混凝土生產(chǎn)技術(shù)、外墻外保溫技術(shù)、紙面石膏板技術(shù)等，也自行開發(fā)了一批粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚、頁巖生產(chǎn)燒結(jié)磚、混凝土小型砌塊等，禁止使用粘土實心磚的企業(yè)由第一批的170個發(fā)展到第二批的256個，即“禁實”政策等諸多墻改與建筑節(jié)能政策的實施，在技術(shù)方面與政策上極大的促進了我國墻體材料工業(yè)的發(fā)展。企業(yè)規(guī)模也發(fā)生了較大的變化，先前新建1 000萬塊/年以下規(guī)模的生產(chǎn)線占80%，現(xiàn)在3 000萬塊/年以上規(guī)模的生產(chǎn)線數(shù)量占新建生產(chǎn)線的60%以上，規(guī)模最大的已達到2.5億塊/年空心磚生產(chǎn)線，這樣一條線可以代替25個1 000萬塊/年以下的生產(chǎn)線。不僅節(jié)約了成本，達到了規(guī)模效益，而且實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化，提高了我國墻體材料行業(yè)的整體發(fā)展水平。

　　2 墻體材料產(chǎn)品與原料發(fā)展?fàn)顩r

　　我國發(fā)展的新型墻體材料種類按照工藝性能分為：燒結(jié)墻體材料與非燒結(jié)墻體材料。燒結(jié)墻體材料包括了燒結(jié)實心磚、燒結(jié)空心磚、燒結(jié)多孔磚、燒結(jié)砌塊與燒結(jié)板材；非燒結(jié)墻體材料包括混凝土砌塊、加氣混凝土砌塊、混凝土磚、石膏板、GRC輕質(zhì)板材、加氣混凝土板材、加氣陶粒砌塊與板材等多個品種。然而，燒結(jié)墻體材料以其自身獨有的耐久性、抗變形收縮性、尺寸穩(wěn)定性、居住舒適性等技術(shù)指標(biāo)及各地廣泛適用的使用性能，在新型墻體材料發(fā)展中仍保持主導(dǎo)地位。在每年生產(chǎn)的3 500億塊新型墻材中，生產(chǎn)廢渣新墻材1 300億塊，每年利用廢渣生產(chǎn)非燒結(jié)墻體材料僅60億塊。

　　墻體材料工業(yè)的發(fā)展不僅是產(chǎn)品的種類發(fā)生了較大的變化，而且也帶動了原料種類的變化，我國生產(chǎn)墻體材料的原料已由原來的粘土一種，發(fā)展到如今包括粘土、工業(yè)廢渣、農(nóng)作物秸稈、頁巖、石膏、高嶺土、膨潤土、硅藻土、硅砂等非金屬礦資源，建筑垃圾與生活垃圾、城市淤泥等城市固體廢棄物幾大類數(shù)十種原料。

　　粘土巖是一種含有大量粘土礦物的沉積巖。疏松未固結(jié)者稱為粘土，固結(jié)成巖者稱為泥巖和頁巖。粘土礦種類齊全，分布面廣，按性質(zhì)和用途可分為陶瓷粘土、耐火粘土、磚瓦粘土和水泥粘土。各地磚瓦粘土資源分布不均，西部地區(qū)粘土資源豐富、東部地區(qū)則較少。特別是，幾萬年以來形成的世界上最大的黃土高原，其含有豐富的磚瓦粘土礦資源。由于豐富的粘土資源，幾千年以來對傳統(tǒng)磚瓦的觀念與情感，目前粘土仍是我國生產(chǎn)燒結(jié)磚的主要原料，按照我國現(xiàn)有粘土磚生產(chǎn)數(shù)量計算，6 500億塊/年粘土磚中，實心粘土磚占5 000億塊，非實心粘土磚，包括空心磚與多孔磚共1 500億塊，其孔洞率按照平均30%計算，因此，粘土磚每年共消耗粘土1.5億t。

　　我國的非金屬礦資源比較豐富，目前己發(fā)現(xiàn)的非金屬礦產(chǎn)有132種，其中儲量大、質(zhì)量好、已探明的有88種，有14種居世界前五位。建材產(chǎn)業(yè)屬典型的資源依賴型產(chǎn)業(yè)，每年總消耗量在30億t以上，其中墻體材料消耗量占近一半。非金屬礦之一的高嶺土分布廣泛，遍布全國六大區(qū)21個省、市、區(qū)，但又相對集中，廣東省是探明高嶺土儲量最多的省，礦石儲量為44 215萬t，占全國總量30.9％。其次為陜西、福建、江西、廣西和湖南等省。大部分低品位的高嶺土是生產(chǎn)燒結(jié)墻體材料的主要原料。石膏板作為一種環(huán)保節(jié)能的新型墻體材料,是替代黏土實心磚的最佳產(chǎn)品,已經(jīng)成為許多公用建筑隔墻與吊頂?shù)氖走x材料，從長遠(yuǎn)發(fā)展看,紙面石膏板在非承重內(nèi)墻和吊頂?shù)墓こ讨?將成為一種主流板材。生產(chǎn)石膏板的原材料是硫酸鈣。硫酸鈣主要來源有兩種:一種是天然石膏，也就是石膏石，中國石膏資源極其豐富已探明的礦區(qū)達150多處，儲量達600億t以上，居世界首位。其中，華東區(qū)的儲量近400億t，占全國總儲量的70%左右。目前，全國年產(chǎn)石膏總量約1 000多萬t。另一種是工業(yè)副產(chǎn)品化學(xué)石膏(主要是燃煤電廠的工業(yè)副產(chǎn)品脫硫石膏)。脫硫石膏主要來源于燃煤電廠, 我國正在推進的燃煤電廠脫硫?qū)a(chǎn)生巨量石膏，據(jù)悉100萬千瓦裝機的燃煤電廠每年產(chǎn)生約30萬t脫硫石膏，這都為石膏制品的發(fā)展提供了良好的條件。

　　工業(yè)廢渣包括粉煤灰、煤矸石、脫硫石膏、赤泥、尾礦、磷礦渣與磷石膏等。我國是一個產(chǎn)煤大國，也是世界上燃煤發(fā)電的第一大國，發(fā)電能力每年以7.3%增長。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加。2005年國內(nèi)發(fā)電用煤達到6.4億t，由此產(chǎn)生的粉煤灰為1.6億t。而填埋在地下和山溝里的粉煤灰已達50億t，占用土地10萬畝。2003年我國煤炭總產(chǎn)量為16.67億t，產(chǎn)生煤矸石2.5億t，全國歷年堆積的煤矸石有45億t，形成較大的煤矸石山1 600多座，占地22萬畝。每年產(chǎn)生金屬尾礦、赤泥等固體廢棄物3億多t，目前只利用了1 000多萬t，累計堆存量已達100多億t。2006年我國氧化鋁產(chǎn)量達到1 000萬t以上。在氧化鋁生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1 t氧化鋁會產(chǎn)生0.5 t~1.2 t的礦渣，這些礦渣因富含氧化鐵(20%~50％)呈紅褐色，被稱之為赤泥。這些尾礦與赤泥可以被利用來生產(chǎn)燒結(jié)墻體材料。磷石膏是磷酸類工業(yè)的固體廢棄物，是化工企業(yè)在生產(chǎn)磷酸、磷肥等產(chǎn)品過程中排出的工業(yè)廢渣。每生產(chǎn)1噸濕法的磷酸，會產(chǎn)生5 t～6 t磷石膏。據(jù)資料顯示，全世界每年產(chǎn)生的磷石膏約1.5億t，我國年產(chǎn)磷石膏約3 000萬t，其利用率僅為5％左右，目前累計儲量約2億t。目前建材工業(yè)每年利用的各類固體廢棄物數(shù)量在4億t左右，約占全國工業(yè)部門固體廢棄物利用總量的80%，其中新型墻體材料綜合利用各種礦渣3.6億t。然而，工業(yè)廢渣墻體材料廠址的分布由各地的工業(yè)工廠的分布決定，各地只能根據(jù)當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，確定自身墻體材料產(chǎn)品的發(fā)展重點。
據(jù)統(tǒng)計，我國建筑垃圾產(chǎn)量一般為城市垃圾總量的30%~40%，每年產(chǎn)生量達4 000萬t~5 000萬t。按照我國城市人均年產(chǎn)垃圾400 kg，全國主要城市年產(chǎn)生活垃圾1.5億t，城市生活垃圾的儲量已達60億t，侵占土地50億m2，并以8%~10%速度增長。我國現(xiàn)有不同規(guī)模、不同處理程度的城市污水廠153座，城市污水年排放量達133.7億t，處理率為14.3%，每年產(chǎn)生的城市污水污泥達1億t以上。城市淤泥、建筑垃圾與生活垃圾等城市固體廢棄物可以生產(chǎn)燒結(jié)類與非燒結(jié)類新型墻體材料，但是因技術(shù)、市場與投資情況而決定，其生產(chǎn)規(guī)模目前較小，也未能較廣泛的普及。

　　因此，墻體材料工業(yè)的發(fā)展，不但是產(chǎn)品種類的變化，而且是原料種類的增長。但是目前較為成熟的、常見的生產(chǎn)燒結(jié)墻體材料的技術(shù)，除了粘土生產(chǎn)燒結(jié)磚技術(shù)以外，還有煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚、粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚、頁巖生產(chǎn)燒結(jié)磚技術(shù)等；非燒結(jié)墻體材料技術(shù)除了混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊生產(chǎn)技術(shù)外，還增加了紙面石膏板生產(chǎn)技術(shù)、纖維增強水泥板材生產(chǎn)技術(shù)、金禾板生產(chǎn)技術(shù)等。這些技術(shù)的發(fā)展為墻體材料行業(yè)帶來了前所未有的機遇，也為因地制宜發(fā)展墻體材料創(chuàng)造了條件。

　　3 因地制宜發(fā)展墻體材料

　　墻體材料的發(fā)展不僅僅關(guān)系到國計民生，而且關(guān)系到子孫后代的幸福。墻體材料發(fā)展受建筑節(jié)能、廢棄物利用、建筑結(jié)構(gòu)、建筑功能與各地資源條件等多個因素的限制。大部分墻體材料具有較強的地域性特點，以及較小的銷售半徑，只能依據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源條件進行生產(chǎn)。

　　3.1 墻體材料的發(fā)展要以建筑節(jié)能為核心

　　我國建筑能耗已占全國總能耗的28%，其中，建筑使用能耗占建筑能耗的88%，建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量約為建筑使用能耗的72%，在現(xiàn)有的建筑中99%以上是高耗能建筑，新建的建筑中95%以上是高能耗建筑，建筑能耗比國際先進水平高2～3倍，僅住宅取暖一項每年就消耗標(biāo)準(zhǔn)煤達2億多t。在我國現(xiàn)行建筑運行中，北方建筑采暖每年多消耗2 000萬t標(biāo)煤，直接損失達70億元，多排放CO2 52萬t。南方地區(qū)夏季制冷也消耗大量電力。建筑使用能源浪費驚人，建筑節(jié)能刻不容緩。

　　加氣混凝土等非燒結(jié)空心砌塊，由于干燥碳化收縮以及建筑物開裂和滲漏等問題一直得不到很好的解決，使得燒結(jié)墻體材料成為墻體材料總需求的主流。但是，從表2中可以看出，燒結(jié)空心磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.465 W/(m·K)～0.64 W/(m·K)，與國外燒結(jié)空心砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)[0.11 W/(m·K)～0.3 W/(m·K)]相比，差距很大。當(dāng)前，我國節(jié)能建筑主要采用外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫等復(fù)合節(jié)能保溫體系，這些建筑節(jié)能保溫體系存在耐久性與安全性差、施工難度大和建筑成本高等許多問題。要解決這些問題，必須依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、資源狀況等，開發(fā)以建筑節(jié)能為核心的新的墻體材料產(chǎn)品與節(jié)能墻體材料體系。

　　表2  常見的幾種墻體材料有關(guān)性能比較

　　發(fā)展以建筑節(jié)能為核心的大摻量、高孔洞率、導(dǎo)熱系數(shù)低的墻體材料制品，首先要考慮易生產(chǎn)、并生產(chǎn)出質(zhì)量與檔次較高的燒結(jié)空心磚、多孔磚與燒結(jié)保溫空心砌塊的原料，如頁巖、煤矸石、粉煤灰等，再考慮利用其它工業(yè)廢棄物與城市廢棄物，如赤泥、尾礦、城市污泥與建筑垃圾等，由于目前在生活垃圾生產(chǎn)墻體材料方面存在較大的技術(shù)問題，該技術(shù)還未能普及，需進一步進行完善。最后可考慮利用脫硫石膏、粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土等非燒結(jié)制品。

　　3.2 墻體材料的發(fā)展以滿足建筑功能為條件

　　墻體材料的發(fā)展不僅要以建筑節(jié)能為核心，還要適應(yīng)建筑功能的改善的要求，滿足不同建筑結(jié)構(gòu)和不同檔次建筑的需要。以框架結(jié)構(gòu)為主的高層建筑，應(yīng)積極發(fā)展?jié)M足建筑功能要求，保溫隔熱性能優(yōu)良，輕質(zhì)高強，便于機械化施工的各類內(nèi)、外墻板與空心磚砌體；多層砌筑結(jié)構(gòu)和高層框架結(jié)構(gòu)，承重墻體材料應(yīng)重點發(fā)展承重混凝土小型空心砌塊和承重利廢空心磚；非承重墻體材料應(yīng)以利廢的各類非承重砌塊和輕板為主。

　　內(nèi)、外墻板與混凝土小型空心砌塊，以及非承重砌塊和輕板生產(chǎn)，首先應(yīng)考慮積極利用粉煤灰、脫硫石膏、磷石膏等工業(yè)廢棄物，再考慮利用建筑垃圾等城市廢棄物與農(nóng)作物廢棄物，有天然石膏的地區(qū)也不應(yīng)當(dāng)首先考慮天然石膏生產(chǎn)價值較低的內(nèi)、外墻板與輕板，應(yīng)考慮用天然石膏生產(chǎn)檔次較高的內(nèi)、外墻板與輕板。燒結(jié)內(nèi)填充材料要重點選擇，燒結(jié)空心磚與燒結(jié)空心砌塊等節(jié)能效率高、對人體舒適度高、容重低、在其壽命終期又可回收的綠色材料，有條件的地區(qū)可以選擇利用頁巖為原料，沒有條件的地區(qū)可以利用工業(yè)廢棄物為原料，最后再考慮使用城市固體廢棄物的使用。

　　3.3 墻體材料的發(fā)展以廢棄物利用為重點

　　大量堆積起來的工業(yè)廢渣與城市固體廢棄物，對現(xiàn)有與未來人們造成的危害不容忽視，而墻體材料的生產(chǎn)是消耗大量工業(yè)廢渣與城市固體廢棄物的主要途徑。有煤礦和火力發(fā)電廠的地區(qū)，應(yīng)積極發(fā)展高強度、高孔洞率、高廢渣摻加量、高保溫隔熱性能的煤矸石燒結(jié)空心磚和粉煤灰燒結(jié)空心磚、粉煤灰加氣混凝土、粉煤灰蒸壓磚以及其他利廢制品；頁巖和灰砂原料豐富的地區(qū)，應(yīng)積極發(fā)展燒結(jié)頁巖和蒸壓灰砂制品，使這些產(chǎn)品成為當(dāng)?shù)匦滦蛪w材料的主導(dǎo)產(chǎn)品。利用當(dāng)?shù)刭Y源，積極發(fā)展低能耗、低污染、高性能、高強度、多功能、系列化、能夠提高施工效率的新型墻體材料產(chǎn)品，不但可以充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，而且解決了大量的廢棄物處置難題。

　　3.4 各地墻體材料的發(fā)展應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)刭Y源條件

　　節(jié)能利廢是墻體材料發(fā)展的先決條件，但并不是唯一條件，墻體材料的發(fā)展必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐馁Y源條件，因為墻體材料的發(fā)展不能脫離經(jīng)濟效益這一前提條件，而僅考慮其社會效益。墻體材料由于運輸半徑與成本的限制，使墻體材料具有很強的地域特性，成為地道的地方性材料。因此墻體材料的發(fā)展，不能脫離當(dāng)?shù)氐馁Y源條件。

　　比如，粘土是一種含水鋁硅酸鹽產(chǎn)物，是由地殼中含長石類巖石經(jīng)過長期風(fēng)化和地質(zhì)的作用而生成的，在自然界中分成廣泛，種類繁多，藏量豐富，是一種寶貴的天然資源。黃土中含有大量的粘土礦，主要分布于中亞到我國的西北、華北和東北一帶，世界上最大的黃土高原就是位于黃河上中游地區(qū)的黃土高原。橫跨青海、寧夏、甘肅、陜西、山西、河南6省，面積64萬平方公里。黃土覆蓋厚度一般在100 m以下，而以隴東、陜北、晉西黃土層最厚，最厚在蘭州，達300 m以上。黃土分布的面積和厚度，都居世界之冠。黃土中粗粉砂含量由西北向東南遞減，粘土的含量卻從西北向東南遞增。黃土高原擁有大量的粘土資源，為粘土燒結(jié)磚的發(fā)展提供了其他地區(qū)無法比擬的原料條件優(yōu)勢，決定了黃土高原地區(qū)粘土燒結(jié)磚幾千年以來，其他原料無法替代的發(fā)展歷史。

　　然而，我國東北地區(qū)，由于粘土資源的匱乏，使得當(dāng)?shù)卣惩临Y源相當(dāng)珍貴，另外也存在該粘土資源含有大量砂土，對生產(chǎn)燒結(jié)墻體材料產(chǎn)品能造成不良影響，但是東北地區(qū)具有大量的煤炭資源，可以提供墻體材料發(fā)展所需的煤矸石原料，所以就決定了該地區(qū)煤矸石燒結(jié)磚廠家較多。近年來，國內(nèi)其他有電廠、煤礦的地區(qū)，新建煤矸石與粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)線與加氣混凝土砌塊生產(chǎn)線的數(shù)量劇增。這些局面的形成，無疑都是經(jīng)濟效益領(lǐng)先因地制宜發(fā)展墻體材料工業(yè)的結(jié)果。

　　4 結(jié)論

　　綜上所述，各地要結(jié)合本地資源、地理環(huán)境和建筑結(jié)構(gòu)等具體條件，確定新型墻體材料主導(dǎo)產(chǎn)品，密切與規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、施工部門的相互配合，協(xié)調(diào)解決好推廣應(yīng)用中存在的問題。根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖY(jié)構(gòu)體系、建筑功能要求，研究確定與當(dāng)?shù)刭Y源、經(jīng)濟發(fā)展水平相適應(yīng)的主導(dǎo)產(chǎn)品，采取有力措施，包括必要的行政措施，因地制宜發(fā)展墻體材料工業(yè)。