国内外建筑板材在住宅产业化中应用状况

　　当前各地正在研讨住宅产业化这一热门话题，而住宅产业化构件中建筑板材占 80%以上，为此讨论这一命题。

　　1 什么是“住宅产业化”或“建筑工业化”

　　所谓“住宅产业化”或“建筑工业化”，它包括两方面，一是住宅部品部件生产要工业化；二是住宅建筑施工安装要装配化。因此，世界发达国家都把住宅部件工厂化预制和装配化施工，作为住宅产业现代化的重要标致。

　　按照国际上通常理解“住宅产业化”的完整概念，就是住宅部品部件设计标准化、生产工业化、施工安装装配化、生产经营一体化以及住宅管理服务社会化。其中住宅部件标准化、生产工业化和施工安装装配化是住宅产业化的核心内容。

　　“建筑工业化”，是以发展住宅部件为中心，推行部品部件通用化体系，并组织专业化的社会大生产，形成丰富的系列产品，在现场进行装配式安装施工和室内统一配套装修，从而促进住宅建设高速度发展。

　　从这里可以看出，“住宅产业化”的内涵比“建筑工业化”赋于更多的商品经济元素，它是建筑工业化领域的拓展和综合，而建筑工业化则是住宅产业化的核心，不论住宅产业化或建筑工业化，它们具备以下优点：

　　（1）显着提高住房建造能力和建造速度

　　住宅产业化由于部品部件在工厂预制，成规模的工业化生产，在现场进行装配式安装施工，大大提高了房屋建筑生产效率。例如，法国 1945 年住宅建造能力只有 8 万套/年，推行建筑工业化后，到 70 年代建造能力达到 40 万套/年，是欧洲最早推行住宅产业化国家；日本从20 世纪 60 年代推行住宅产业化，由 50 年代 30 万户/年提高到 60 年代后期 110 万～130万户/年。

　　特别是近 20 年来，由于电子计算技术在建筑上的推广应用，使住宅建筑速度成倍增长，德国和日本人均年竣工面积达到 150～180 m²，美国和法国也有 130～150 m²；发达国家住宅建设平均劳动生产率为150～160 m²/年·人，一幢 3000～5000m²的混凝土构件房屋，只需要 3～6 个月就能峻工。

　　（2）住宅部品部件质量和性能得到提高，可较好地满足房屋建筑功能要求

　　由于住宅部件标准化，又是工厂预制，机械化、自动化生产，避免手工操作，减少人为因素的影响，产品质量易于保证。

　　而且可以在较广的范围内实现部件通用化和同类产品的互换性，不局限于某类建筑物和用户，可根据住宅设计的各种型式和建筑功能要求，选择不同生产厂家的住宅部件，既可以做到选择质量性能优良的部品，又可以组合成多样化住宅建筑物。

　　（3）有利于整个建筑业工业化水平的提高和建筑资源的节约

　　在工厂预制规格尺寸标准化的构件，进行机械化、自动化的大批量生产，通用部件可以广泛地适用于多种建筑体系；在施工现场进行装配式安装，广泛采用机械化、自动化施工应用技术，使住宅建造水平大大提高，并显着改善施工现场劳动条件，基本做到施工不扰民，建筑粉尘排放减少，住宅质量得到可靠保证，真正做到住宅建设文明施工。

　　住宅部品部件按建筑模数尺寸进行标准化设计，通用化组合，可以极大地避免建筑施工中材料浪费，加上室内统一配套装修，既节省材料，又节省工时，减少建筑资源的浪费，使住宅建设成本大大降低。

　　（4）有利于专业化生产，使住宅部品部件制作向精细化方向发展，从而提高住宅质量，确保建筑物耐久性，延长建筑物使用寿命。

　　2 发展建筑板材是推进住宅产业化或建筑工业化的必须

　　这里说的建筑板材，包括内外墙板、楼板和屋面板等产品，它占房屋建筑构件量的80%以上。由于板材规格尺寸工整，易于成型，便于机械化生产，生产效率高；加上板材尺寸大、模块大、整体性好，可以装配式安装，施工效率大大提高，发达国家住宅建设平均劳动生产率达到160 m²/（人·年），就足以证明板材安装施工的高效率，因此，国外无不将它作为住宅产业化的首选产品。即使在我国按照现有施工条件，每人 1 个工日平均安装 22~26 m²墙面，是砌砖施工效率的 6~7 倍，是砌块施工效率的 3 倍以上。加上板材墙面平整光滑，可减少砌筑砂浆和抹面砂浆，至少节约原材料 50%，提高施工效率 3 倍以上。实践证明：发展优质板材不仅可提高框架结构、轻钢结构建筑的综合经济效益，而且可以确保工程质量，是提高住宅部件生产效率和施工效率的必然选择。任何发达国家无论欧美、日本都将建筑板材作为推进住宅产业现代化的主要部品，20世纪90 年代初，我们调查国外板材应用情况，日本占墙材总量64%，美国占 47%，西德占 41%，波兰占 41.7%，东南亚国家约占30%。到了 20 世纪末，通过亚州开发银行技术援助项目TA2927—PRC《促进中国墙体材料发展》，再次调查欧美日和东南亚国家，除了日本有所降低外，其它国家建筑板材的应用量都有不同程度的增长，尤其是东欧和东南亚国家，建筑板材呈现强劲的发展势头。我曾多次到欧美各国考察，所到工地多数是无梁无柱的板式结构，建筑板材在发达国家所占比重如此之大，可见发达国家正是凭借建筑板材施工效率高，使他们建筑工人的劳动生产率远远领先于我国。我国板材产量仅占墙材总量的 10%左右，建筑工人平均劳动生产率仅为 30m²/（人·年）的建筑，仅为发达国家人均年产值的 1/35，因此可以这样认为，没有建筑板材工业化发展，就不可能提高住宅建筑的生产效率，也就不可能实现住宅产业向现代化方向发展。

　　3 国内外建筑板材在住宅产业化中应用状况

　　无论日本或欧美，“住宅产业化”的兴起，都是随着住房建设迅速增长，为提高住宅生产效率，确保工程质量和节约资源而发展的。日本“住宅产业化”一经提出，混凝土预制构件工厂化生产和商品化供应发展很快，形成独立的产业，各种混凝土预制构件和制品应运而生。日本住宅产业化的发展，是从标准化工作开始，抓住宅部品部件的模数统一和模数协调原则，首先从住宅性能标准的制定，包括安全性、使用性和耐久性等，将住宅相关部件的性能指标定量化。

　　并提出住宅性能测试方法和等级标准；为提高现场施工质量，确保住宅功能，还进行施工工艺和施工机具的标准化；在设计方面还制定了相应的设计方法标准化；对住宅部品建立优良部件的审定制度，从而迅速推动住宅部品部件高质量、健康稳定发展。

　　在二战后的欧洲，法国率先推进住宅建筑工业化，到20世纪60年代遍及欧洲各国，法国最早推行装配式混凝土大板和模板现浇相结合的体系，以后又发展以“通用构配件制品”

　　为特征的通用建筑构造体系，绝大多数以发展混凝土预制楼板、墙板、混凝土梁柱等为主体构件，采用混凝土大板建筑比传统的砌体建筑节约用工量42.9%，而且大大改善了劳动条件；瑞典在法国的影响下，推行建筑工业化，开发大型混凝土预制板的工业化体系，在新建住宅中，采用通用部件的住宅达到了80%以上，被称为世界上工业化住宅最发达的国家。欧洲部分住宅部品部件及其装配式安装介绍如图1~图 3 所示。（图1-3略）

　　20世纪 60 年代，“住宅建筑工业化”的方式扩展到美国和加拿大，美国不仅在主体结构构件的通用化上，而且在各类建筑制品和设备都采取工厂化预制，组织社会化大生产和商品化供应，使建筑工业化达到很高水平。20世纪70年代，全美国混凝土制品厂只有3000～4000家，到1998年已发展到近2万家，所生产供应的构件包括通用梁、板、柱、桩等8大类50余种产品，其中应用最广的是预应力混凝土空心楼板、墙板、单T和双T屋面板、槽形板等，这些构件的特点是机械化生产，结构性能好，有很大通用性。

　　欧美国家在发展住宅部品中，也是通过不断实践、不断总结经验，对住宅部品的结构设计和生产工艺进行不断改进和完善的。例如对节能建筑应用的混凝土夹芯保温复合外墙板，最早采用内外 2 层面板是实心混凝土面板与保温材料复合，并以板肋刚性连接，由于板肋的冷桥和肋的刚性约束，使 2 层面板间容易产生裂缝，便改为金属连接件的柔性连接。后来为了减轻实心混凝土面板的质量和提高保温绝热性能，又采用轻质混凝土面板与保温材料复合，发现面板有时也有收缩裂缝，并导致金属连接件锈蚀；直到20 世纪 80～90 年代，特别是 1995 年以后，欧美绝大多数国家将外墙保温复合板改为内层面板（结构层）为预应力混凝土空心面板，外饰面保护层为薄壁预应力混凝土面板，中间夹芯用保温材料复合，并用高强塑料或玻璃纤维束浸渍树脂，作卡销件和固定件，将二层面板柔性连接，把混凝土保温复合板的生产工艺提高到一个新的先进水平。这种板材不但质量减轻，而且采用预应力钢绞线，提高了板材抗裂性，并节约了水泥混凝土与钢材，其良好的抗震性能，经受了洛杉矶大地震和阪神大地震的考验，因此，当今在欧美各国得到普遍推广应用。

　　欧美预应力钢筋混凝土外墙保温复合空心条板及其安装如图4~图6所示。（图4-6略）

　　在室内装修方面，各种轻质板材如石膏板、纤维水泥板等室内装修制品，花色品种繁多，可供用户任意选择。在建筑施工中基本消除了现场湿作业，采用装配式组件化安装，大大提高施工工效，降低工程造价。

　　我国住宅产业近年来虽有很大发展，但由于多种原因，仍处于粗放型的生产方式，同发达国家相比，存在着很大差距。

　　主要表现在建筑工业化程度低，标准化体系尚未形成，住宅制品生产与建筑应用脱离，住宅部件和材料档次低而不配套，而且与住宅建筑要求不协调，使住宅成品质量低；现场施工仍以湿作业或手工砌筑为主，施工周期长，劳动生产率低，我国住宅建筑平均劳动生产率只有 30 m²（/人·年），能源和原材料消耗远远高于发达国家，其综合经济效益明显低下。为此，1996年建设部与国家建材局共同以建房[1996]453 号文发出《关于建设建材部门共同合作推进住宅现代化工作的通知》，强调“以墙体材料革新为突破口，加快推进住宅产业现代化”；1999年国务院办公厅以国办发 [1999]72 号文转发建设部等八部门《关于推进住宅产业现代化，提高住宅质量的若干意见》，再次强调“积极开发和推广使用轻钢框架结构及其配套的装配式板材”“，研究、开发新型的大开间承重结构”等。但是由于我国商品房建设迅速大规模发展，为争夺商品房市场，无暇顾及房屋建筑的技术进步；加上我国传统习惯和体制的弊端，使住宅部件部品发展与建筑应用脱离的局面仍未得到改变，没有真正建立起适应我国住宅产业化的各种建筑体系的标准化部品部件系列产品，致使我国这项工作进展缓慢。

　　近年来，北京、上海等地先后颁布了“关于推进住宅产业化指导意见”，上海城建集团、万科、远大等房地产公司也先后建立住宅产业化或建筑工业化的基地，率先采用PC技术建造了一批高品质的商品住宅，取得了良好的社会经济效益，为我国住宅产业现代化开端起到了很好的先导作用。

　　相信基于我国今后房地产业处于相对平稳发展的预期，我国住宅产业化必将有一个很好的发展前景。

　　4 我国建筑板材如何发展才能适应住宅产业化需求

　　我国建筑板材无论预应力混凝土楼板或墙板都经历了一个由发展到疲软的起落过程，20 世纪 60 年代在前苏联帮助下建设了北京市第一建筑构件厂，采用钢模振动台成型预应力混凝土楼板；70 年代北京、天津、上海、常州等地发展装配式混凝土大板，包括大开间楼板和叠合楼板、复合外墙板；80~90 年代发展 GRC 和钢丝网聚苯夹芯板等轻质墙板，这些板材经过数年的发展和应用，或因板材产品质量和性能不能完全满足房屋建筑功能不断提高的要求，或因板材生产装备技术落后、安装技术不完善而变为冷落或停滞。我们讨论建筑板材的发展，就是要一面总结历史经验教训，一面对比国外建筑板材发展情况，从推进我国住宅产业化的战略高度讨论建筑板材的发展。

　　4.1 当前存在问题

　　（1）板材生产技术较为落后，产品质量不尽人意。目前国内墙板用量最多的是轻质内隔墙板，其生产工艺多数是用简易成型机进行半机械化生产，只有少数企业采用机械化的生产工艺，虽然建筑市场上的板材产品能够达到国家或行业标准，但由于我国标准偏低，符合标准的板材产品仍然难以全面满足建筑功能要求，目前轻质内隔墙板干缩值较大、抗风化耐久性差，容易产生收缩裂缝、隔声性能差是比较普遍存在的问题。

　　即使引进美国的SP 板，其生产工艺也较为陈旧，由于采用重叠成型，单向张拉预应力钢筋，自然养护，重叠板材不同期岭同时切割起吊，每层板材都有不等的起拱和弯曲度，底层板尚有侧向变形，不但给安装施工带来不便，而且设备生产效率较低，目前在美国已基本不采用这种生产工艺了。因此从总体上看，我国建筑板材对比国外发达国家内外墙板还存在较大差距，他们的板材密实度高、吸水率低、表面平整光滑、耐久性好，绝大多数可直接作清水墙体，不用抹灰作批档，而我国由于产品质量较差，不得不在内外墙面抹多层水泥砂浆，有时还容易出现空鼓、剥落等弊病，不断出现工程质量事故。

　　（2）我国外墙板基本属于空白，适用节能建筑要求的外墙保温复合板更是无人问津。

　　（3）采用大水灰比混凝土现浇楼板，不但容易出现混凝土裂缝和空洞现象，且对于大开间结构，与预应力混凝土楼板相比，钢筋和混凝土用量大大高于预应力混凝土，生产成本高，现场湿作业扰民问题也难以解决，不能做到城市建设文明施工。

　　（4）业内有关人士对建筑板材的发展和应用尚存在误区。

　　由于我国20世纪60~70年代曾发展过预制混凝土板材，包括预应力混凝土楼板和墙板，但因当时板材生产技术和施工技术尚不够完善，产品质量和性能达不到建筑功能要求而被停止使用。当时工厂化生产预应力混凝土空心楼板，是采用在浇注成型的钢模上张拉预应力钢筋，在振动台上振动密实混凝土，或者是在露天预制场地上用卷杨机张拉钢筋，用平板振动器成型混凝土，这2 种方法张拉预应力钢筋，往往使板端钢筋应力松弛，混凝土强度降低，加上板材施工采用无连接的搭接安装，使预应力混凝土楼板普遍不抗震；外墙板不但不保温隔热，而且存在裂、漏、渗和隔声性能差等问题。使我国业内不少人士误认为上述问题是预应力混凝土楼板和墙板固有的缺陷而不敢使用。在有关建筑技术规程和标准中就缺失建筑板材，致使我国建筑板材至今发展缓慢。事实上，上述楼板和墙板存在的问题主要是我国板材生产技术和安装技术较为落后，板材质量和性能低劣所致，并不是建筑板材本身的缺点。

　　考察国外发达国家，这些问题早已得到圆满解决，板材生产技术不断改进。他们采用高度机械化生产预应力混凝土空心板材，产品质量性能大大提高，施工安装技术采用预留须子筋绑扎或焊接成整体结构，不但抗震强度高，而且结构整体性、稳定性好。当今欧美各国，预应力混凝土楼板和墙板广为应用，几乎无处不见，几乎看不到现浇楼板和墙体，尤其是无梁、无柱板式结构发展迅速，使建筑施工效率成倍提高，工程质量得到可靠保证，建筑综合经济效益大大提高。

　　4.2 今后发展建议

　　（1）提高板材装备技术水平，加快发展高质量的轻质内隔墙板和外墙保温复合板

　　为适应我国框架结构和钢结构体系发展的需求，必须尽快发展高质量的轻质内隔墙板和外墙保温复合板，这既是提高住宅部件生产效率和施工效率的需要，也是节能建筑发展和节约资源的需要。

　　结合我国国情，仍然需要坚持利用各种工业废渣生产轻质内隔墙板，如工业灰渣混凝土空心条板、脱硫石膏空心条板、粉煤灰加气混凝土条板等。为克服我国当前轻质内隔墙板容易产生收缩裂缝等缺点，必须大力提高生产工艺水平和装备技术水平，严把产品质量关。

　　在原材料上加强原料处理，把好原料品质关，对其配合比进行优化组合，加强板材结构配筋，在生产工艺上采用先进的装备技术和科学的、严格的工艺参数，并进一步提高产品密实度和强度，降低吸水率和干燥收缩值，努力把现有产品质量和性能大大提高一步。

　　我国节能建筑的强制推广，迫切需要开发外墙保温复合板与框架结构和钢结构节能建筑相配套，目前我国外墙保温板产品极少，除少数地区采用加气混凝土条板外，外墙保温复合条板基本属于空白。

　　而国外各种预应力混凝土保温复合空心条板、大板极其普遍，如普通混凝土与保温材料复合墙板、陶粒混凝土与保温材料复合墙板、炉渣混凝土与保温材料复合墙板等。为适应我国各地建筑节能标准的贯彻执行，要因地制宜积极开发满足当地节能建筑需求的外墙保温复合条板或大板，可以参照国外那样采用先进的装备技术，生产多种功能复合的外墙板，例如：保温和承重合一，保温、承重和装饰合一等复合板，对于多层住宅，主要开发混凝土空心条板与保温材料复合；对于高层建筑主要开发轻质板材与保温材料复合；对于低层建筑可以开发无梁无柱的承重、装饰与保温合一的整开间大板。这样可以彻底改变我国目前框架结构和钢结构建筑仍然以小砖小块的围护结构和外贴聚苯板的节能模式，大大提高我国房屋建筑质量和施工效率。

　　（2）积极开发预应力混凝土空心板材

　　无论欧美或日本或加拿大都采用预应力张拉钢筋混凝土空心条板或整开间的大板，之所以采用高强度预应力钢筋混凝土，是因为不但板的承载力可提高17%～70%，而且可以降低钢材用量25%～40%，节约混凝土 20%～25%；可以满足不同建筑的大开间大跨度承重结构的要求，最大跨度可达到18.6 m；并且抗震性能好，用于高层建筑，经受了1992 年洛杉矶地震和 1995年阪神大地震考验；同时由于板材设计为空心结构，又可减轻房屋质量，降低基础造价。我国建筑板材发展要适应住宅产业化要求，也应当积极采用预应力钢筋混凝土生产技术，发展适合我国国情的预应力钢筋混凝土空心条板（楼板、墙板）和整开间大板（外墙板）的装备和技术，把窗框、外墙保温材料和饰面材料（瓷砖）在工厂预制，一体化制作，必然是今后发展方向。

　　我国业内人士应当总结国内过去发展预应力混凝土板材的经验教训，并借鉴国外先进技术，积极开发适合我国国情的预应力混凝土空心板材。

　　（3）引进国外先进适用的板材装备技术，进行高起点国产化

　　总结我国板材 10 多年来发展的经验教训，根据目前板材生产技术状况，对比国外差距，要想尽快赶上世界先进水平，适应我国建筑工业化的发展需求，建议有条件的企业和有识人士，积极引进国外先进适用的板材装备生产技术，发展我国急需的预应力混凝土楼板和节能建筑外墙保温复合板（条板或整开间的大板），组织消化吸收或采取多种形式与国外合作，进行高起点国产化，即走引进-合作-高起点国产化的路子，以便尽快提高我国的板材生产技术水平。

　　（4）加强建筑板材应用技术研究和开发

　　我国建筑板材发展和应用较为缓慢的一个重要原因，是对建筑板材的应用技术规程和节点构造没有结合我国房屋建筑体系开展系统试验和研究，即使在我国已引进18条生产线的SP板，至今也没有产品标准和完善的施工技术规程，只编制供设计参考选用的《SP 预应力空心板》构造图。由于没有过硬的技术规程和设计图集，有些设计人员想用也不敢应用。加上长期以来我国混凝土楼板都是采用无连接搭接方式安装施工难以达到抗震要求，使我国板材施工安装技术更是少有问津。我国要想建筑板材得到广泛地推广应用，就必须攻克板材施工安装技术，包括板材节点构造和配套的嵌缝技术及材料。

　　为此，建议业内人士要随着我国建筑板材新品种的开发，结合国内建筑结构体系积极开展板材应用技术的系统试验研究，编制各种板材包括承重预应力混凝土楼板和墙板、外墙保温复合板等安装应用技术规程和构造图集，这样才能积极稳妥地把我国建筑板材推向建筑市场。

　　（5）提高建筑板材质量标准，尽快与国际接轨

　　总结我国轻质内隔墙板发展多年的经验教训，无论钢丝网聚苯夹芯板或GRC 轻质隔墙板，由火热到冷淡，无不与产品质量和性能达不到建筑功能要求有关。板材质量和性能低下，缘于我国产品技术标准要求较低，往往产品质量检验符合标准却达不到建筑应用要求，入市门槛降低，使大量低劣产品涌入建筑市场，有些高质量产品反而得不到采购应用，先进适用的装备技术也得不到引进和发展，这就造成我国建筑板材始终发展不起来的怪圈。近几年轻质内隔墙板产品标准已有提高，对稳定产品质量起到一定的作用，但是有的技术指标仍然难以满足建筑功能要求；外墙板、特别是外墙保温复合板至今还是空白。为此建议在我国现有板材标准基础上，尽快完善建筑板材标准体系，提高标准技术水平，通过这些措施，强化我国建筑板材的质量和性能，促使我国板材生产技术和装备水平不断改进和提高，从而逐步使我国建筑板材生产技术和产品质量性能赶上国外先进水平。