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04-24 2019

創新驅動墻體材料科技發展

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近年來,我國新型墻體材料發展較快,新型墻體材料產量達到6500億塊標磚,占墻體材料的比例由44%增長到60%。墻體材料生產企業由12萬家降低到7萬多家,墻體材料總量由8000億塊上升到11000億塊。初步建立了建筑節能復合墻體體系,形成了一批以燒結保溫空心砌塊為主的各種符合建筑節能標準要求的多功能節能墻體材料生產和應用技術,并且也形成了一批城市污泥、建筑垃圾、尾礦等固體廢棄物資源化墻體材料關鍵工藝技術與裝備,以及一批新型的墻體材料節能工藝改造技術,推動了新型節能、利廢墻體材料在建筑中的應用,及我國循環經濟與節能墻體材料工業的快速發展。

墻體材料新產品與新技術發展

近十年間,墻體材料開發了燒結保溫空心砌塊、鐵礦尾礦再生節能保溫墻體板材、夾心復合墻體、再生骨料及其混凝土、再生混凝土砌塊和磚、再生混凝土墻板、燒結保溫砌塊破碎設備和均化設備、成型設備和干燥焙燒設備、再生骨料生產設備、燒結保溫空心砌塊應用技術與標準體系等多項新產品與新技術。

1.國家與地方科研項目承擔情況

(1)節能新型墻體材料

我國建筑能耗已占全社會總能耗的三分之一,實行建筑節能和發展低碳經濟刻不容緩。

國家863計劃列入“鐵礦尾礦再生節能保溫墻體板材的研究”,“十一五”國家科技支撐計劃“新型墻體材料綠色制造工藝技術與裝備”、“十二五”科技支撐計劃項目“功能化復合墻體板材成套應用技術”研究,這些研發項目的開展,對我國墻體材料實現創新驅動行業科技進步,發展節能墻體材料,降低產品生產與應用能耗,起到了積極的作用。

(2)固體廢棄物資源化技術

我國每年產生大量的固體廢棄物,有建筑垃圾、生活污泥、生活垃圾、尾礦、粉煤灰、煤矸石等,這些廢棄物如果大量堆存,勢必會對環境造成較大的壓力和破壞。

國家“十一五”和“十二五”科技支撐計劃項目“地震災區建筑垃圾再生混凝土制品生產技術及其示范生產線”、“建筑垃圾資源化利用及生產技術研究應用”與地方科技攻關項目“建筑垃圾資源化技術及其示范生產線”、“城市污泥生產燒結保溫空心砌塊的研究”等研究課題,成為近十年來墻體材料由資源依賴型產業轉變為廢棄物消納型產業的強大動力,相繼建成大批示范生產線和產業化基地、循環經濟產業園區等,對我國墻體材料未來的發展,開辟了一條暫新的發展之路。

(3)新型墻體材料應用技術

新型墻體材料的發展和進步,必須與新型墻體材料的應用技術,不可分割。

國家“十一五”科技支撐計劃項目“節能型復合墻體與結構材料的研究開發”、“地震災區建筑垃圾再生混凝土梁柱板組合裝配結構體系房屋示范”;國家“十二五”科技支撐計劃項目“節能燒結類墻體材料成套應用技術研究”等,以及地方諸多應用類科研項目得以開展,形成了《裝飾夾心復合墻體技術規程》、《再生混凝土技術規程》、混凝土用《再生粗、細骨料》應用標準、《燒結保溫空心砌塊應用技術規程和圖集》等,這些成果無疑支撐了新型墻體材料的應用和推廣。

(4)環境保護與清潔生產技術研究

大氣污染已成為全社會所關注的焦點,墻體材料工業,特別是燒結磚瓦工業窯爐,生產過程中排放出大量的煙氣、粉塵,以及影響大氣中溴氧的溫室氣體。

聯合國工業發展組織(UNDP)組織的“磚瓦工業節能減排”項目,由西安墻體材料研究設計院實施磚瓦企業60余家,獲得較大的經濟效益與社會效益。UNDP/GEF中國氣候變化伙伴框架“煤矸石磚廠余熱發電推廣”項目的研究,已取得推廣和應用。國家“十二五”科技支撐計劃項目“磚瓦窯爐大氣污染物治理關鍵技術研發”項目,已取得突破性成果。

(5)新型墻體材料裝備的研究開發

新型墻體材料的生產離不開新型工藝技術,新型墻體材料生產工藝又需要新型裝備的實現。

西安墻體材料研究設計院承擔的國家“十一五”科技支撐計劃“新型墻體材料綠色制造工藝技術與裝備”課題的研究,開發了燒結保溫空心砌塊的成套裝備,并已在示范生產線上得到應用。特別是開展的基金項目“煤矸石燒結空心制品切碼運裝備研發”,已在生產中得到大量的推廣和應用,以及多個機械廠家對碼坯機器人的研發,并成為燒結墻體材料行業裝備工業化發展的重大突破,既節約人力成本,又使生產自動化程度更高,生產效率大幅度提高。

(6)新型墻體材料與環境評價方法體系

新型墻體材料的發展,與國家政策的引導息息相關,研究國家軟課題,開展研究調查,為政策的推廣提供切實的依據。

墻體材料行業承擔國家環??偩帧按u瓦行業污染物排放標準”、“燒結磚瓦及建筑砌塊制造產業排污系數核算”,地方科研項目“利用城市污泥和焚燒垃圾生產燒結磚的可行性及二惡英等有害物質檢測技術研究”、中國工程院項目《建材工業行業空間布局與區域協調發展研究》和《墻體材料制造過程的生態化增值服務化轉型戰略研究》等軟課題研究,已取得重大政策性建議和成果。

2.重大技術突破

近十年間,完成包括燒結保溫空心砌塊、建筑垃圾資源化墻材制品、污泥燒結磚等一批新產品,及其工藝技術與裝備等重大技術突破數十項。

(1)開發出高效節能燒結保溫砌塊成套工藝技術

“十一五”期間,西安墻體材料研究設計院承擔的國家科技支撐計劃項目“新型墻體材料綠色制造工藝技術與裝備”研究,取得燒結墻體材料領域革命性、重大技術突破,開發了單一材料滿足建筑節能65%的目標要求的燒結類墻材產品“燒結保溫空心砌塊”,29排孔和21排孔的尺寸均為365×248×249mm,導熱系數0.19W/m2·k,370mm厚墻體傳熱系數達到0.381W/m2·k,抗壓強度達到10MPa以上,填補國內空白,達到國際領先水平。同時,開發了燒結保溫空心砌塊原料處理設備、均化設備、成型設備與高效干燥及焙燒設備等成套生產工藝設備,建立示范生產線。目前該產品已開始大面積推廣,推廣面積已達50萬平方米以上。

(2)開發了建筑垃圾資源化成套工藝技術與裝備

為了解決“512”地震后建筑垃圾處置難題,西安墻體材料研究設計院承擔的“十一五”國家科技支撐計劃項目“地震災區建筑垃圾資源化成套生產與應用技術研究”項目,開發了建筑垃圾處置成套技術,包括再生骨料生產技術、二次防疫技術、建筑垃圾分離技術、建筑垃圾除渣與分離裝置,以及諸多應用技術,如建筑垃圾再生混凝土墻板工藝技術、墻板防裂技術、再生混凝土構件生產工藝技術,特別是再生混凝土墻板安裝技術規范和圖集、梁柱板砌體組合結構體系、抗震節能示范房屋施工要點與圖集等一批國內首創的應用技術,解決了建筑垃圾再生骨料吸水率高、再生混凝土墻板收縮大,以及再生骨料替代天然沙石率低的難題。

隨之,西安墻體材料研究設計院將這一成果進行了推廣,設計并建成陜西建新環??萍及l展有限公司年處置200萬噸建筑垃圾與年產2億塊建筑垃圾再生混凝土制品生產線,并設計陜西交通集團通宇置業有限公司年處置50萬噸建筑垃圾及年產5000萬塊再生混凝土道路制品生產線,以及設計了安徽銅陵凌陽建筑垃圾資源化項目等,取得較大的經濟效益。

(3)污泥資源化技術的發展

目前我國城市生活污泥實際年排放量已經超過4000萬噸/年,并以5%的速度遞增。長期以來污泥被用于投海、填埋方式處置,帶來大量的生態問題,已被明確禁止。焚燒是目前比較多的處置方式,但由于焚燒成本較高,而且易產生空氣污染和飛灰等殘留物。而污泥原料化學成分均是低SiO2、Al2O3含量,但發熱量在10506kJ/kg(2550大卡/公斤)~14626kJ/kg(3550大卡/公斤),高熱值、高燒失量。因此,污泥可摻配其他原料生產燒結磚,成為消納污泥最好的途徑之一。

墻體材料長期分布于城市周邊,可作為消納污泥的最好途徑,既解決了污泥的運輸問題,又有效解決了污泥的處置問題,必然會對城市發展過程提供較大的支持和保障,具有良好的應用前景。

(4)生活垃圾資源化技術的發展

生活垃圾處置長期以來困擾著城市化發展進程,我國對生活垃圾大多采用焚燒和焚燒余熱發電處置方式,但是,生活垃圾焚燒過程中產生的大量有害氣體難以控制,并且焚燒后產生的殘渣,不能有效的利用,會對環境造成二次污染。

生活垃圾資源化生產燒結磚,可以一次性將生活垃圾處置完,實現零排放,不會對環境造成二次污染。主要工藝是將生活垃圾首先進行分選,將塑料、廢紙、金屬等回收利用,無機物分揀用于制磚原料。針對城市生活垃圾分揀出的有機物,可通過熱解氣化和厭氧發酵處理,產出沼氣和熱解氣體,用于燒結墻體材料的外部補充燃料,熱解氣化渣和沼渣,可用于生產墻體材料的原料,通過干燥焙燒,實現生活垃圾的資源化利用。

“十三五”墻體材料科技發展展望

1.指導思想和目標

以建筑節能和循環經濟為主要目標,重點研發各類利廢墻體材料,適應建筑工業化技術的發展,特別是圍繞新型城鎮化,大力發展非燒結新型墻體材料與燒結墻體材料協同處置技術,最終實現新型墻體材料的節能、低碳、本地化和體系化、工業化。

2.重點研究方向和內容

以市場為先導,遵循循環經濟思路,進一步加強發展節能、節地、低碳、利廢環保類墻材產品,提升產品質量和檔次,實現多功能和多用途;大力發展資源綜合利用研究,充分研究低品位原料生產墻體材料制品,促進人與自然和諧發展;重點發展新型墻體材料部品化構件設計、生產與應用技術,適應建筑工業化發展需要,實現結構保溫一體化,產品模數多樣化,設計、生產和應用標準化。

近十年來,依靠科技進步墻體材料行業獲得快速的發展,開發了諸多的新產品和新工藝,特別是一批現代化的工藝裝備,如碼坯機器人、原料自動配料系統、上下架系統等,支持了行業的產品升級和更新換代,實現了行業結構的初步調整和改造。然而,由于我國墻體材料生產企業和裝備制造企業大多屬于鄉鎮企業,規?;潭炔淮?,而其發展也不平衡,有些企業還是簡單的工藝設備,產品檔次低、自動化程度不高,污染排放基本沒有實現由組織排放,對環境造成較大的威脅。要實現行業整體的結構調整和產品升級換代,需要市場的引導,政府政策的支持。淘汰落后產能,創新驅動行業科技發展,這是墻材行業發展的趨勢和潮流。


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