西歐燒結墻體屋面材料生產及建筑應用.doc

西歐燒結墻體屋面材料生產及建筑應用1.赴西歐考察的背景節(jié)能、減排作為我國經濟結構調整、轉變增長方式的突破口，既是當前一項極為緊迫的任務，也是我國經濟和社會發(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)能的關鍵技術之一，高孔洞率燒結保溫隔熱砌塊、保溫裝飾磚陶板及清水墻裝飾磚構成的“夾心墻”體系是目前國際上流行的高保溫隔熱性能、高強度、高附加值的產品，在西歐已形成了完整的生產、應用體系，有非常成熟的生產技術、設備及建筑應用體系。這些產品也是綠色建筑必不可少的基本建筑材料，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制品的生產設備和技術上存在著巨大差距，直接引進西歐成熟的產品結構體系和建筑應用體系，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構達到節(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，產品為實心磚、空心磚和多孔磚，產業(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”，關閉粘土實心磚廠的政策，需要對陜西省燒結磚瓦行業(yè)進行整體技術改造及燒結磚瓦產品的升級換代。陜西省是燒結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，省政府將建材產業(yè)作為該市的支柱產業(yè)，給予了高度的重視。目前銅川市的建材產業(yè)結構急需調整。通過開發(fā)新型建材產品改變“水泥產業(yè)一枝獨秀”的格局，在銅川市培育、發(fā)展新型燒結制品產業(yè)，對銅川區(qū)域經濟、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)技術研究院經過一年的技術、市場調研，與西安市藍田縣、銅川市就新型燒制品產業(yè)園區(qū)建設進行了大量的前期工作，為了保證該項目技術上的科學性和經濟上的可行性，由陜西工業(yè)技術研究院牽頭，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計院、西安交通大學等單位共同組成“燒結墻體屋面材料生產工藝設備及在節(jié)能建筑中的應用技術考察團”赴西歐五國進行生產技術、設備及產品應用技術和市場進行為期14d的考察，以便確定產業(yè)發(fā)展方向和項目實施的技術路線。2.考察目的（1）了解西歐主要國家在節(jié)能建筑、綠色建筑領域的進展及政策，包括應用節(jié)能建筑的優(yōu)惠、鼓勵政策（2）節(jié)能建筑、綠色建筑的結構體系及圍護材料；歐洲在燒結墻體材料產品及生產工藝、設備的最新成果。（3）燒結綠色墻體屋面材料的種類及用途，重點為燒結保溫隔熱砌塊、內隔墻用砌塊、燒結外墻干掛磚陶板、遮陽板（條）、清水墻裝飾磚、鋪地磚、劈離磚、屋面瓦等；（4）上述產品的生產工藝及設備，為我們引進生產線的設備和技術做出初步選擇；（5）與西歐研究單位建立長期合作關系，共同開展節(jié)能建筑及應用材料的研究；用的研究機構，是德國磚瓦工業(yè)的技術研發(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)會也會有一定的經費支持，但主要經濟來源是通過為企業(yè)有償技術服務來獲取資金。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、結構磚、保溫隔熱砌塊、鋪路磚以及相關產品如陶管等。其研究方向為制陶工業(yè)（磚瓦）生產工藝、流程、優(yōu)化及質量保證的研究及各種磚瓦產品的研究開發(fā)；在建筑學應用方面，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)化產品焙燒曲線；研究磚瓦性能；調查和評估粘土礦；優(yōu)化原料混合物；產品鑒定；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)產品干燥曲線；為設計、建設、改造、優(yōu)化干燥車間及隧道窯提供咨詢；測量干燥、燒結設備的性能；焙燒溫度設置；燃燒裝置的計算機輔助設計；為干燥、焙燒過程減少能量消耗提供咨詢；為干燥、燒結過程質量改進及質量管理提供咨詢；分析干燥、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)標準設計煙囪高度；測算生產過程中的廢氣排放量；原材料及各生產過程廢氣排放量的測試；原材料化學性能分析；煙氣凈化系統(tǒng)的評估。建筑物物理性能的研究內容：（磚的導熱系數(shù)、墻體的傳熱系數(shù)）根據(jù)標準測定磚及砌塊的導熱系數(shù)；根據(jù)標準確定預制件的導熱系數(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；預制磚、預制墻的承載、變形、抗剪強度等性能的測試。除了作為磚瓦行業(yè)的技術咨詢機構，為用戶提供技術咨詢和現(xiàn)場服務以外，艾森磚瓦研究所每年都在行業(yè)內組織不同主題的研討會，其中磚瓦技術轉讓也是這些研討會的重要內容之一。研討會的參加者是德國及鄰近各國的近千家燒結磚瓦產品制造商及相關設備制造公司。艾森磚瓦研究所還為建筑結構及磚瓦產品的發(fā)展，提供優(yōu)化和測試。兩個建設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、國際消費者的權威技術中心，可以幫助用戶解決燒結磚瓦制造和應用過程中碰到的所有問題。研究所還有一個分支機構，任務是監(jiān)管磚瓦產品質量，即對全德國燒結磚瓦生產企業(yè)產品質量的檢驗、認證（相當于我國的磚瓦質量檢測中心），這是一個被政府認可的機構，可得到政府資金的支持，經過研究所認證的產品才能夠銷售。研究所有責任跟蹤檢驗，保證產品的質量，通常派人到工廠去，監(jiān)管生產線、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量跟蹤保證體系，是燒結磚瓦生產企業(yè)堅強的技術后盾。最重要的研究課題之一是瓦的透氣性、防水性、方風性及強度，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)泡輕質燒結磚，其容重僅為300kg/m3，這種磚基體內的微孔通過發(fā)泡的方法形成，并且研究了這種發(fā)泡輕質磚在建筑上應用的可能性。由于這種材料高度的保溫隔熱性能，在建筑上既可作為單一的保溫層使用，也可用為圍護結構墻體用，或是與多孔磚砌體結合使用（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制品的技術資料，包括全部的產品標準，對我們了解歐洲磚瓦產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，對西歐的燒結墻體材料的發(fā)展和建筑節(jié)能的應用有了更深刻認識和更直觀的感受，通過交流、探討，對我國新型燒結建筑制品的發(fā)展方向提出一些想法和建議供領導和同行參考，不妥之處敬請指正。4.1 收獲能源利用，廢水、廢氣治理，在新產品、新工藝研究開發(fā)上共擔風險、共享成果，形成大的產業(yè)集群。（1）加大對建設新型燒結磚瓦廠的資助力度拉動民間資本的投入新型燒結制品生產線相對傳統(tǒng)工藝一次性投資大，技術門坎高，是限制該產業(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企業(yè)將會產生重要的推動作用。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條新型燒結制品生產線（6000萬元，條），我國磚瓦工業(yè)的發(fā)展將發(fā)生歷史性的轉變。這也是節(jié)約燒結磚瓦廠大量占用耕地、節(jié)能減排的最好方法，例如建設一條現(xiàn)代化的燒結磚瓦生產線，占地約55-70畝，其產量相當于約10個現(xiàn)有小型的磚瓦廠（占地約500700畝），而且采用現(xiàn)代化生產方式其熱能消耗會大幅度降低。（2）建設節(jié)能建筑示范工程建設一批綠色、節(jié)能的城市商品住宅、公共建筑及農村小康住宅，對推動新產品的應用會起到很好的示范作用，通過示范工程引導消費，對于產業(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、產品、包括設計和施工技術，建設一批節(jié)能建筑示范工程，帶動我國新型墻體材料的生產及建筑應用。4.2 對生產設備研發(fā)與制造的建議（1）設備生產企業(yè)要具有功能齊備的材料、工藝實驗室及相關機構和人才在歐洲的設備生產企業(yè)，用戶訂單的實施是從原料分析開始的，通過試驗分析，按客戶要求的產品性能和各項技術指標，制定最佳原料配方、生產工藝流程、干燥、燒結工藝，然后才配制設備，確定設備的技術參數(shù)，以確保每一套設備、每條生產線都能夠生產出合格產品，獲得最佳經濟效益，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)，技術沉淀深厚，技術開發(fā)投資大，經營理念和經濟體制起決定性作用。這種經營方式目前我國的設備生產商基本無法作到，首先是我國的磚瓦機械生產企業(yè)基本上是節(jié)能減排論文集小型民營企業(yè)，技術和人材匱乏，研發(fā)投入很少，其次是我國多年來對燒結磚瓦產業(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)對國民經濟的重要性，沒有建立起理論研究隊伍，在國際磚瓦生產技術發(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方式。到目前為止，還沒有一家設備生產企業(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品性能和質量要求，承包整體生產線的設計和建設。我國的設備制造企業(yè)基本不具備原材料分析和產品性能設計的能力，特別是干燥、燒結工藝，生產設備的企業(yè)完全不管，而項目設計單位既不生產設備，也不會為每一個項目進行產品設計、原料分析和工藝設計。這種狀況很不利于產業(yè)的發(fā)展。因此建議設備生產企業(yè)要建設具有功能齊備的材料、工藝實驗室并配置相關機構和人才。必要時，完全可以將國外有名的研究機構的人員聘請到中國，幫助我們從基礎理論、設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，保證生產效率、產品質量、生產能耗等諸多指標的科學性和經濟性?？梢赃x擇國內大型裝備制造企業(yè)，瞄準國際先進燒結磚瓦裝備制造水平，通過引進、消化、吸收、再創(chuàng)新，實現(xiàn)我國燒結磚瓦成套裝備設計制造和系統(tǒng)集成的國家隊，力爭5.10年達到目前國外先進水平，用國產設備對國內燒結磚瓦企業(yè)進行全面技術改造，產業(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線5000條左右，不可能全部依賴進口，國產化會給我國的裝備制造業(yè)創(chuàng)造新的經濟增長點，而且會增多我國機電產品的出口量。（3）開展核心技術的研究目前我國磚瓦機械生產線的設備以前端成型設備為主，高性能的自運化切、碼、運設備還有待于開發(fā)，關鍵設備擠出機雖然可以生產，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和全套生產工藝，還是沒有形成理論指導下的設計生產，而僅憑經驗（并不科學完整的經驗）建廠。因此需要組織科研院所聯(lián)合進行技術攻關，力爭盡快掌握擠出機設計的核心技術及非常重要的機電一體化設的核心技術。西歐、北美國家已大量將機器人用于燒結磚瓦產品的生產，我們不能只停留在強體力勞動上。4.3 對應用研究的建議據(jù)德國地產行業(yè)的報道和聯(lián)邦建筑政策的預測，德國將在未來幾年內經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品及結構進行了研究。由于緊湊的多層住宅有利于能量平衡，使用導熱系數(shù)為0.14w/mK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/mzK，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濟性和生態(tài)質量。在建筑設計方面，相對于安裝復合保溫系統(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域和方向，可以看出其新材料、新結構、新標準三位一體的研究體系，對推動歐洲燒結磚瓦新產品的應用和建筑節(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容，在歐洲有很多地區(qū)有抗震要求，燒結保溫砌塊產品也有針對抗震要求的產品。因此在應用上應開展以下幾方面的研究：（1）開展燒結保溫砌塊設計方法和設計軟計的研究開發(fā)燒結保溫砌塊的設計具有較高的技術含量，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，微孔形成技術等都需要系統(tǒng)的研究，需要計算機輔助設計系統(tǒng)的支持，需要建立科學的計算模型和計算方法，應組織科研院所開展專項、高水平的研究。（2）開展燒結保溫砌塊用于多層、小高層住宅的砌體結構與抗震設計研究近十年來我國大型、特大型城市的建筑結構體系發(fā)生了很大的變化，混凝土框架剪力墻結構、混凝土框架結構在有些城市當年新建建筑中的比例已達4060。但是在大