浅谈石膏材料在装配式建筑中的应用及成功案例分析

浅谈石膏材料在装配式建筑中的应用及成功案例分析

Chaper 1 装配式建筑将成为主流

2016年2月21日中共中央国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。

住房城乡建设部有关人士透露，根据《建筑产业现代化发展纲要》的要求，到2020年，装配式建筑占新建建筑的比例20%以上，直辖市、计划单列市及省会城市30%以上，保障性安居工程采取装配式建造的比例达到40%以上。新开工全装修成品住宅面积比率30%以上。直辖市、计划单列市及省会城市保障性住房的全装修成品房面积比率达到50%以上。

到2020年，基本形成适应建筑产业现代化的市场机制和发展环境、建筑产业现代化技术体系基本成熟，形成一批达到国际先进水平的关键核心技术和成套技术，建设一批国家级、省级示范城市、产业基地、技术研发中心，培育一批龙头企业。到2025年，建筑品质全面提升，节能减排、绿色发展成效明显，创新能力大幅提升，形成一批具有较强综合实力的企业和产业体系。

据不完全统计，目前全国已有30多个省市出台了装配式建筑专门的指导意见和相关配套措施，不少地方更是对装配式建筑的发展提出了明确要求。越来越多的市场主体开始加入到装配式建筑的建设大军中。在各方共同推动下，2015年全国新开工的装配式建筑面积达到3500万平方米—4500万平方米，近3年新建预制构件厂数量达到100个左右。

伴随着该项政策的推行，不难看出，住宅产业化正大范围推向市场，“像搭积木一样造房子”的新型绿色节能建造方式正逐步取代传统的混凝土现浇建筑模式，是整个建筑业一次深刻的技术革新。

我国房屋建筑材料中45-75%是墙体材料，作为建筑行业中重要的组成部分墙材行业，这一变化就显得极为明显，墙材的自身属性必须适应装配式建筑的需要。墙体材料发展趋势是由小块向大块，大块向板材发展。板材装配采用干作业，相对砖和砌块来讲，施工效率可以成倍提高。随着现代建筑的发展，对墙体材料功

能的要求和装配工艺的要求越来越高，只有向板材方面发展，由湿作业向干作业的方向发展，才能满足现代建筑的需要。

2014年5月中国建筑材料联合会制定了《中国建筑材料工业新兴产业发展纲要》，确定了建材新兴产业七大领域，其中包括新型多功能节能环保墙体产业，提出以“重点发展轻质高强、多功能复合一体化、安全耐久、节能环保、低碳绿色、施工便利的新型多功能墙体材料。坚持技术含量高、产品新型、质量好、节能环保、低碳绿色和舒适的原则；坚持产品性能优异、功能多元且复合功能强的原则；坚持制品化、部品部件产业化与组合组装的发展原则；坚持美观、适用、安全、无污染的发展原则。”

Chapter 2 石膏作为装配式建筑主要材料的可行性水泥作为我国应用最为广泛的胶凝材料，各类型水泥制成的墙板从上世纪90年代末开始一拨拨地进入市场，如：大家熟悉的玻璃纤维增强水泥多孔轻质隔墙条板（GRC板），具有节能环保的灰渣混凝土建筑隔墙板，具有节能保温的硅酸钙复合夹心墙板等，在1999年全国墙板生产总量已达到2.41亿平方米，占全国墙材的1.41%。

但由于板材接缝技术及收缩开裂问题未能得到很好的解决，加之低劣产品充斥市场，对墙板行业造成了恶劣影响，使得建筑开发应用及设计部门对建筑隔墙板产品产生了较差的印象。

2006年和2007年生产与应用萎缩到不足2800万平方米，企业已不足300家，全国隔墙板生产总值不足20亿元，生产厂家主要集中在北京、上海、河南、陕西等地。在我国对建筑轻质隔墙条板产品进行的几次监督抽查结果中可以看出，产品普遍存在的问题:干燥收缩值普遍偏大、面密度控制不好、力学性能如抗冲击性，抗折破坏荷载性，抗压强度，吊挂力检测结果等普遍偏低等问题。

由于现有的水泥制成的建筑隔墙板面临大板易开裂、容重大等问题，所以选择一种新型的墙体材料也成为建筑行业的一大难题。

石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，属单斜晶系，解理度很高，容易裂开成薄片。将石膏加热至100～200°C，失去部分结晶水，可得到半水石膏。具有α和β两种形态，都呈菱形结晶，但物理性能不同。

α型半水石膏结晶良好、坚实；β型半水石膏是片状并有裂纹的晶体，结晶很细，比表面积比α型半水石膏大很多。

生产石膏制品时，α型半水石膏比β型需水量少，制品有较高的密实度和强度。通常用蒸压釜在饱和蒸汽介质中蒸炼而成的是α型半水石膏，也称高强石膏；用炒锅或回转窑敞开装置煅炼而成的是β型半水石膏，亦即建筑石膏。

工业副产品化学石膏具有天然石膏同样的性能，不需要过多的加工。半水石膏与水拌和的浆体重新形成二水石膏、在干燥过程中迅速凝结硬化而获得强度，但遇水则软化。

作为一种传统的胶凝材料，石膏自古以来就很受到人们的青睐，在艺术品界如雕塑、模型等方面，拥有无可撼动的地位。以石膏为主要原料制成的各种石膏制品，具有轻质、防火、保温、隔音、体积稳定、无虫害、微膨胀性的特点，同时具有一定的调温、调湿，循环利用等特性，被世界建筑业公认的生态材料、环保材料。

世界不同国家对石膏的消费结构不同，发达国家石膏深加工产品的消费占较大比重，其石膏消费结构为：墙材制品占45%，水泥生产占45%，其它各领域占10%。发展中国家多偏重于矿石的初级应用，依赖于水泥工业，石膏制品的比重随经济发展有逐步增大的趋势。

中国的消费结构大致为：84%用作水泥生产的缓凝剂，6.5%用于陶瓷模具，4.0%用于石膏制品、墙体材料，5.5%用于化工及其它行业；随着中国水泥产量的不断增大，对石膏的需求相应增大，同时随着中国经济的高速增长，石膏产业尤其是石膏制品将存在着一个极大的发展空间，各种石膏产制品及石膏墙体会得到高速的发展，石膏的需求量必将猛增，随着传统的陶瓷及其它特种行业的发展，优质石膏资源不断减少，石膏资源的开发利用将被愈加重视。

根据德国OneStone咨询公司的资料，全球天然石膏开采量约45%被加工成熟石膏。世界熟石膏年产量大约6650万吨，其中60%即4000万吨来自于天然石膏，40%即2650万吨来自于合成石膏及回收重复利用的废石膏。据估计世界合成石膏年产量大约16000万吨，其中，大约3500万吨来自于发电站脱硫系统生产的脱硫石膏，约11000万吨是磷肥生产的副产品磷石膏，约1500万吨是钛石膏及其它化学石膏。石膏工业所利用的合成石膏有90%来源于化学石膏。