石膏砌块的发展现状与展望

黄守兵，唐 楷，繆建波

(1.自贡市建筑工程质量检测中心，四川自贡643000；2.四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡643000)

1 石膏砌块简介

石膏砌块是以建筑石膏(β-半水石膏)或无水硬石膏为主要原料,根据不同型号和种类的要求,掺加适量水泥、珍珠岩、纤维、矿渣、粉煤灰、无机和有机增强剂、防水剂等辅助原料,经浇注或压制成型、自然干燥等工艺制成的一种新型轻质内墙体材料。与其他材料相比，石膏砌块具有尺寸精确、装配简便、施工快捷、施工后的墙体可直接刮涂、隔音效果好、防火性能优良、墙体可吊挂重物等优点，近几年推广应用呈不断扩大趋势。

石膏砌块作为墙体材料(主要用于内隔墙)，具有质轻(红砖墙体重量的三分之一)、阻燃、能调节室内空气、冬暖夏凉、抗震性能好等优点。目前已生产的类型有石膏实心砌块、石膏空心砌块和石膏轻质砌块，其外形为一平面长方体,为方便施工,在纵横四边分别设有凸凹企口(凸樟和凹槽)。主要用干法施工，施工速度快，一名工人一天可铺砌30～40 m2石膏砌块墙面。石膏砌块作为新型建筑材料,具有低能耗、低污染、重量轻、防火、隔热、吸音、收缩率小、可钉、可锯、可粘结等突出优点,是取代红砖的理想材料,具有广阔的开发前景。

2 石膏砌块功能

2.1 石膏砌块的耐火性

石膏砌块中的石膏是以二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)的形式存在，二水硫酸钙在遇火高温状态下释放结晶水，1 mol的二水石膏会先释放1.5 mol的结晶水变成半水石膏(CaSO4·1/2H2O)，随着温度的进一步升高，再释放0.5 mol的结晶水变成CaSO4。据推算，100 mm厚的石膏砌块墙体，每1 m2要蒸发约10 kg水分[1]。在结晶水蒸发完之前，墙体的温度不会进一步升高。因此，石膏砌块具有优良的防火性能，完全符合国家防火标准要求。

2.2 石膏砌块的隔音性能

众多建筑材料中，石膏砌块是一种理想的隔音材料。60 mm厚的石膏空心砌块就可以满足国家标准《民用建筑隔声设计规范》(GBJ 118-88)规定的住宅建筑隔声要求。另外，以100 mm厚的石膏砌块墙体为例，其建筑隔声值已达到36～38dB，其他同规格建筑材料是难以达到此值的。实心砌块的隔音值，尤其是低频隔音值有所加强，更能满足隔音要求。另外，通过在石膏砌块中掺加轻集料，如膨胀珍珠岩、陶粒等，或采用空腔结构加吸声材料等，还能够改善砌块的保温性和提高隔音性能。

2.3 石膏砌块的舒适性

石膏砌块在硬化过程中，形成无数个微小的蜂窝状呼吸孔。由于石膏砌块的微孔结构特性，当室内环境湿度较大时，呼吸孔自动吸湿；在相反的条件下，却能自动释放储备水分。这样反复循环，巧妙地将室内湿度控制在一个适宜的范围[1-2]。这种呼吸过程既不影响墙体结构的稳定性及安全程度，又提高了居住的舒适感。石膏与木材的平均导热系数相近，均比较小。导热系数小使得当人接触它时不感觉冰冷，这就使人们特别钟爱在室内使用木材。石膏砌块的特殊材质决定了应用于建筑物后，使建筑物的功能得到显著提高和改善。

2.4 石膏砌块的环保性

在水泥、石灰、石膏三大胶凝材料的生产过程中，建筑石膏的能耗最低，大力发展石膏制品就可起到节约能源、保护环境的作用。石膏砌块平整度高，表面细腻光滑，外形美观大方[3]。除此之外，石膏砌块还具有生产清洁、施工方便等优点，可广泛适用于各种房屋建筑，特别是高层建筑物的非承重内墙。总之，石膏砌块不仅是一种性能非常好的建筑材料，而且是一种非常全面的、符合持续发展及循环经济的新型绿色建筑材料。

2.5 石膏砌块的稳定性

石膏砌块分布着无数均匀微小的气泡及孔道，这种构造不仅降低了密度，还使它具有一定的可变性能，因而石膏砌块具有较大的初始屈服变形值，成为一种具有延长特点的墙体材料。其次，石膏的体积稳定在框架中能长期保持紧密结合。正是这种性能，墙体材料能够与框架结构一致同步变形。由于体积稳定性的特点，只要石膏砌块与框架结构之间连接措施到位，就能有效防止地震中墙体与框架之间的脱位。经有关振动研究部门对墙体的抗震能力进行了检测，石膏砌块轻质墙体材料具有可以满足抗震设计的变形能力，是抗震设防地区高层框架良好的抗震材料[4]。

3 国内外发展现状

石膏工业在我国已有较长的发展历史。国内在20世纪70年代末就开始研制和生产石膏砌块，但一般均为手工、立式单模生产。20世纪80年代，国家建材局组织专家组利用“立模成型、液压顶升”原理研制出了集装箱式结构的石膏砌块机组。产品规格及质量要求均符合联邦德国(DIN18163)标准。1985年国家在支援西藏项目中，从联邦德国引进了一套集装箱式石膏砌块机组。后来因故该机组于1997年被转售至武汉裕森公司，并生产出合格产品，年生产能力为15×104m2左右。

我国的石膏砌块研究已从单一的β-半水石膏向硬石膏及化工副产品石膏发展。科研工作者在充分利用工业废料,提高制品强度及耐水性方面进行了大量的研究,取得了一定的研究成果。但总体来看,我国的石膏砌块生产及应用尚处于起步阶段，目前约有十几条生产线,生产能力仅20×104t左右,与发达国家相比,无论是品种还是数量均有很大差距[5]。

目前，国内石膏砌块成型机组的主要生产厂家有：泰安西格机电科技有限公司、北京力博特尔科技有限公司、武汉老三届新型建材有限公司、杭州仁和建材技术开发有限公司等。这些厂家成型机组的单机生产能力都可达到15×104m2以上，符合国家政策的规模要求。近年来我国石膏砌块行业已开始得到快速发展，目前约有四、五十家厂家在生产各种类型的石膏砌块。比较具有代表性的厂家有：北玛建筑装饰材料有限公司、北京国华杰地动力技术服务有限公司、北京力博特尔科技有限公司在山东莱芜的石膏空心砌块生产线等。

在国外，石膏砌块在工业领域有着十分广泛的应用。欧洲是世界上石膏砌块产量最高、采用量最大的地区。如法国在20世纪80年代,石膏砌块的年产量就已达1 700×104t;德国年产600×104t,其中约1/4用化学石膏生产;西班牙400×104t /年;荷兰及比利时各为300×104t /年;在荷兰石膏砌块占所有隔墙材料的50%。国外工业发达国家石膏胶凝材料产量约占水泥产量的5.7%～26%，而我国的石膏胶凝材料产量占水泥产量的比例很低，仅占3%。目前，我国石膏砌块的发展还处于起步阶段，还有相当大的发展空间[6]。

4 今后的发展方向

4.1 开发新型石膏砌块成型机组

目前利用“立模成型、液压顶升”原理设计开发的成型机组仍是世界上最先进的机组。其生产效率较高，每1 h可达6～7个周期，每周期可顶出1～2排，每排模腔数可达10～30个，这就在提高产量的同时降低了能耗和成本。同时由于采用制造十分精密的模腔，并在里面电镀耐磨硬铬，因此砌块尺寸精度高、表面光洁，省去了砌墙时的抹灰工序。

4.2 利用废料、优化配方，降低制造成本

通过优化配方，在提高石膏砌块各项技术性能和使用性能的基础上，降低生产成本。开发多种形状、规格的石膏空心砌块，或在石膏砌块内掺加膨胀珍珠岩、超轻陶粒等轻集料，或在改用高强石膏(α-半水石膏)的同时掺入大比例的粉煤灰，或掺加炉渣等废料以提高产品强度及降低成本，或掺加水泥及用玻璃纤维增强，或在脱硫石膏中掺加粉煤灰及激发剂以提高制品耐水性等[7]。

4.3 开发完整的产品体系

在基本规格(666 mm×500 mm)石膏砌块的基础上，开发各种其他规格及形状的产品，形成较完整的产品系列，以满足不同用户的需求。另外为了便于砌筑工人操作，还可开发一些小规格的石膏砌块。

4.4 开发石膏砌块墙体的配套施工机具及配件

施工机具：如开槽工具、开洞工具等；配件：如石膏砌块墙体专用的门框、窗框及固定件，弹性连接压边条，异形连接件和保护角，密封条，镀锡沟纹扁钢等；辅助材料：如粘结石膏、嵌缝石膏、混合石膏等。

4.5 在石膏砌块中加入其它成分

随着现代社会的告诉发展，人们对建筑的要求越来越高，石膏砌块在建筑行业中起着越来越重要的作用。用单一的石膏粉铸造的石膏砌块在强度、抗裂性能和环保等方面已经不能满足人们的要求。因此人们开始向石膏砌块中加入一些其他材料，以改变其性能来满足要求。

4.5.1 玻璃纤维石膏砌块

在实际应用中，个别墙体(特别是长墙)出现竖向裂缝，导致墙体返修率高，一定程度上影响了石膏砌块的市场占有和开拓。石膏砌块的裂缝与使用的原材料和成品收缩有关。制造石膏砌块的原材料主要是建筑石膏粉，目前国内生产建筑石膏粉大多用二级石膏，品位在70%～75%；生产方式采用回转窑、沸腾炉、连续炒锅进行煅烧[8]。建筑石膏粉的强度决定了石膏砌块的抗折强度难以提高。研究和探索将玻璃纤维应用于石膏砌块生产，尽量提高制品强度，改善制品抗裂性能，有利于该产品的推广应用[9]。

4.5.2 麦秸石膏砌块

脱硫石膏作为工业烟气脱硫的副产物，随着我国电厂烟气脱硫工艺的全面实施，脱硫石膏的排放量随之剧增，年排放量近4 000×104t，脱硫石膏除部分用于水泥缓凝剂、生产脱硫建筑石膏，大部分采用露天堆放或掩埋的方式进行处理，占用大量宝贵土地资源的同时，还给周边环境造成严重污染[10]。我国是农业大国，农作物秸秆资源丰富，年产农作物秸秆约6×108t，目前对秸秆的利用，除用于造纸、牲畜饲料外，大多数(70%～80%)以掩埋或焚烧方式进行处理，这不仅浪费了资源，而且由于焚烧产生大量烟雾，对空气污染严重[11-12]。所以从环保和固体废弃物资源化利用的角度出发，以脱硫石膏为胶结料，麦秸为增强材料，粉煤灰为掺和 料，配以复合缓凝剂、激发剂等外加剂生产制备麦秸增强脱硫石膏砌块可收到经济和环保的双重收益[13]。

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[8] 杨玉发，赵建华.玻璃纤维增强石膏砌块的研究与应用[J].玻璃纤维,2007,(7):18-20

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