纖維水泥板的特點及發(fā)展應(yīng)用分析

李建科，孟凡林 （吉林建筑大學(xué)，吉林 長春 130118）

0 前言

2016年9月30日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)〔2016〕71號）中提出裝配式建筑是將預(yù)制部品部件在工地上裝配而成的建筑。發(fā)展裝配式建筑是建造方式的一種重大變革，是推進(jìn)建筑業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的一個重要舉措，有利于節(jié)約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動能、推動化解過剩產(chǎn)能。2020年，全國新開工裝配式建筑面積達(dá)6.3億平方米，較2019年增長50%[1]。我國裝配式建筑正處于蓬勃發(fā)展的初始階段，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

隨著裝配式建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外很多學(xué)者開始注重研究新型免拆模板，研究方向有兩個：一是僅作為免拆模的模板使用；二是作免拆模的同時也作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力部分應(yīng)用，可以顯著提高工效和減低成本[2]。纖維水泥板作為新型建筑模板的一種，具有強(qiáng)度大、耐腐蝕、保溫性能好等優(yōu)勢。文章將圍繞纖維水泥免拆模板的優(yōu)勢和應(yīng)用進(jìn)行綜述與分析，為業(yè)內(nèi)學(xué)者研究纖維網(wǎng)水泥板提供參考。

1 纖維水泥板介紹

纖維水泥板是一種新型復(fù)合材料，它是以純水泥漿為主要原料，加入礦物纖維、植物纖維等其它短切纖維增強(qiáng)材料，通過膠粘劑和化學(xué)助劑進(jìn)行黏結(jié)，然后通過均勻混合、鋪裝、高溫高壓蒸養(yǎng)等流程形成的一種無機(jī)膠粘劑人造板。

纖維水泥免拆模板是在纖維水泥板的基礎(chǔ)上增加一道生產(chǎn)工序，即在纖維水泥板中間加入耐腐蝕鋼格網(wǎng)為增強(qiáng)材料，加強(qiáng)板的抗折抗撕裂性能，其強(qiáng)度可達(dá)普通纖維水泥板的三倍以上。纖維水泥免拆模板具有眾多優(yōu)良性能，其基礎(chǔ)材料選用高標(biāo)號水泥，輔助材料選取天然的增強(qiáng)纖維，摻加劑和毛細(xì)纖維可以進(jìn)入水泥漿的孔隙內(nèi)，提高水泥基材料的抗裂能力、抗拉強(qiáng)度和耐久性[3]。纖維水泥板質(zhì)輕高強(qiáng)，便于運輸?shù)跹b，在裝配式建筑中有著很大的優(yōu)勢，符合標(biāo)準(zhǔn)化、輕量化、少規(guī)格、多組合的理念。水泥板類似裝配式建筑的預(yù)制件，在施工時直接拉到現(xiàn)場進(jìn)行拼裝吊掛或裝飾。纖維水泥板還有隔熱隔音、防火阻燃、防水防潮等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于屋面、非承重墻板、簡易房等領(lǐng)域，也是商務(wù)大廈、賓館酒店、醫(yī)院等場所最好的阻燃防火材料。

2 纖維水泥板應(yīng)用于非受力免拆模板

2.1 外墻保溫免拆模板

保溫免拆模板是兼顧材料保溫與模板免拆于一體的新型建筑材料，以纖維保溫板作為免拆模板，通過連接件將纖維保溫板與后澆混凝土牢固結(jié)合，澆筑后無需拆除僅作為墻體保溫組成部分[4]。使用免拆保溫模板省去了保溫基層找平工作，同時解決了建筑外墻保溫的粘結(jié)問題。彭佳斌等[5]曾對這種外墻保溫系統(tǒng)進(jìn)行了反復(fù)加載實驗，結(jié)果表明，破壞均發(fā)生在保溫板中，未從粘結(jié)處脫落。

近年來，纖維保溫板在磚墻、混凝土墻、石膏板墻的內(nèi)外墻體保溫領(lǐng)域取得了一定的成效，它有著保溫和裝飾的作用，可以起到很好的節(jié)能效果[6]。保溫板和墻體的粘結(jié)整體性好，使得墻體延性好、厚度小且隔音隔熱，降低了熱量損耗，還有著很好的抗沖擊性能，同時墻體的各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和性能指標(biāo)均可滿足工程需求，兼顧了建筑節(jié)能與保溫。

2.2 免拆裝飾模板

隨著時代的發(fā)展，人們對建筑物的美觀度要求越來越高，墻體裝飾的需求量也逐漸增多[7]。纖維水泥板可充當(dāng)免拆裝飾模板和現(xiàn)澆樓蓋結(jié)合裝飾天花板[8]。纖維水泥板內(nèi)不含石棉和甲醛，種類繁多，符合對綠色建筑的要求，也能滿足各種市場需求。

除了用做模板，纖維網(wǎng)水泥板也常用做裝飾板，包括內(nèi)外墻掛板、幕墻襯板和天花板吊板等。采用纖維水泥板裝飾掛板的內(nèi)外墻裝飾表面光滑平整、觸感極佳、美觀大氣，還具備抗彎抗拉強(qiáng)度高、價格低、產(chǎn)量高的優(yōu)點，有著廣泛的發(fā)展前景[8]。外墻掛板與建筑幕墻類似，都是安裝在墻體外側(cè)起到保溫和裝飾作用。以往采用的輕骨料鋼混掛板自重較大、安裝速度慢，纖維水泥板已在國內(nèi)多個重大工程中使用，如上海浦東香格里拉大酒店[10]、世博會中國主題館等建筑。

3 纖維水泥板應(yīng)用于受力免拆模板

3.1 復(fù)合剪力墻免拆模板

免拆模板復(fù)合剪力墻由纖維水泥板、邊緣構(gòu)件（暗梁、暗柱等）和現(xiàn)澆混凝土等組合而成[11]。纖維水泥板可作為剪力墻的受力構(gòu)件使用，承擔(dān)風(fēng)荷載和地震作用下的水平荷載與豎向荷載。相較于普通剪力墻結(jié)構(gòu)，復(fù)合剪力墻施工便捷、耗能更少，符合建筑節(jié)能發(fā)展理念。

根據(jù)免拆模板與現(xiàn)澆混凝土的所處位置不同，可將其分為內(nèi)置體系與外置體系兩種[12]。纖維水泥板位于墻體內(nèi)側(cè)時，因水泥板是A級不燃的新型防火材料[13]，在發(fā)生火災(zāi)時不會產(chǎn)生煙霧并可有效防止火勢蔓延；纖維水泥板位于墻體外側(cè)時，因其耐腐蝕抗凍融等特性，在高濕度環(huán)境或高溫曝曬下也不會產(chǎn)生變形或凹陷，仍能保持自身的優(yōu)良性能。

3.2 疊合板

在裝配式建筑中，以預(yù)制纖維水泥板為基底，在現(xiàn)場澆筑成疊合板是纖維水泥板用作受力模板的另一方向。纖維水泥板作為受力部分，在后澆時承受混凝土產(chǎn)生的重力，在澆筑成型后作為加強(qiáng)筋同結(jié)構(gòu)一起承受豎向荷載[14]。

纖維水泥板能代替?zhèn)鹘y(tǒng)鐵質(zhì)和木制的模板，并減少了部分工序，安裝過程簡便、快捷，對工人要求低，在預(yù)制廠房將纖維水泥板加工、制作完成后，運至施工現(xiàn)場，利用吊塔設(shè)備將纖維水泥板吊至指定位置，與梁、板等構(gòu)件通過牢固的連接融為一體，更加省時、省力、省工。纖維水泥板能克服現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)工序復(fù)雜和耗費勞動力等缺點，節(jié)約施工時間與建造成本。

4 纖維網(wǎng)水泥板的構(gòu)想

纖維網(wǎng)水泥板是由纖維水泥板的材料與應(yīng)用構(gòu)想出來的一種板材，這是一種新型的永久性模板，此模板以純水泥為主要原料，在模板的上側(cè)鋪設(shè)玄武巖纖維網(wǎng)，下側(cè)鋪設(shè)耐堿玻璃纖維網(wǎng)，經(jīng)過刷漿、鋪裝、灌漿、成型、養(yǎng)護(hù)等步驟制成板狀模板，以此當(dāng)作現(xiàn)澆混凝土永久性模板的一種新形式。其中玄武巖纖維抗拉強(qiáng)度高，抗變形能力極佳，斷裂伸長率僅為2.4%～3%，彌補(bǔ)了混凝土材料抗拉強(qiáng)度不足、抗壓強(qiáng)度有余的缺點[15]。玻璃纖維的優(yōu)點是價格便宜且抗拉強(qiáng)度高、抗腐蝕能力強(qiáng)，用在水泥板下表面起到防開裂的作用，同時也可以作為防火材料和絕熱保溫材料，國內(nèi)也有實驗把玻璃纖維網(wǎng)放入到混凝土梁內(nèi)作為受力骨架來代替鋼筋，避免了鋼筋銹蝕問題[16]。

纖維網(wǎng)水泥板在使用過程中與后澆混凝土共同作為結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件，無需拆除，省去了施工過程中支模和拆模工序，可以節(jié)省鋼材，節(jié)約了建造成本，且受氣候約束小，工期更可控。玄武巖纖維有著優(yōu)良的力學(xué)性能可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)免拆模板中的鋼筋，板與板之間只需要通過玄武巖纖維網(wǎng)即可完成連接，模板造價相較于傳統(tǒng)模板更低。同時，纖維網(wǎng)水泥板有著耐堿玻璃纖維和玄武巖纖維的防護(hù)，無需再設(shè)置保護(hù)層[17]，且其主要材料是純水泥，厚度僅有15mm左右，相較于使用混凝土質(zhì)量更輕，運輸成本也相對減少。

5 發(fā)展與展望

中國是全球第三溫石棉生產(chǎn)大國[18]，石棉雖然綜合性能較好且價格低廉，但其致癌性讓人有所忌憚。為避免此問題，可用玻璃纖維、尼綸纖維、紙張、木材之類來代替石棉纖維以達(dá)到綠色環(huán)保無毒無害的作用，使無石棉纖維水泥板穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高。

近年來，我國推行節(jié)能減排政策，傳統(tǒng)建筑開始向建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型，纖維水泥板的市場規(guī)模迅速擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計[19]，中國的纖維水泥板年產(chǎn)能從上世紀(jì)末不足3000m2增至現(xiàn)在的3億m2。纖維水泥板和纖維網(wǎng)水泥板的未來發(fā)展趨勢必須符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此提出了以下要求：

①降低能耗；

②提高利用率，盡可能減少廢棄物的產(chǎn)生；

③原材料盡可能減少對自然環(huán)境的危害；

④降低水污染、噪音污染；

⑤綠色環(huán)保。

纖維水泥板在裝配式建筑中的外墻裝飾方面應(yīng)用廣闊，相較于天然石材板與紙面石膏板在性能方面有著很大的提升，并能整板上墻，符合多數(shù)人的審美需求。纖維網(wǎng)板與纖維水泥板有建筑施工便捷、減少施工噪聲、降低工程造價和安裝牢固等優(yōu)點，改變了傳統(tǒng)的建筑方式，有望成為普遍應(yīng)用的新型建筑模板。隨著我國纖維材料的發(fā)展，纖維水泥板將會運用到更多的領(lǐng)域。