新材料推广应用中的创新:创新新材料

新材料推广应用中的创新、创效

——浅谈石膏砌块应用的创新、创效

总参军训和兵种部9088工程 胡宇

改革开放后，我国的建筑业得到迅速发展，新材料、新技术、新工艺、新方法不断涌现，特别是1994年建设部下发《关于建筑业重点推广应用10项新技术的通知》，引导和推动整个建筑业在新材料、新工艺应用方面不断发展。新材料、新工艺的应用对于提高工程质量、加快工程进度起到了积极的作用，并取得了明显的经济效益和社会效益。近年来，随着国内经济持续发展和人民生活水平不断提高，人们对办公居住环境的要求越来越高，绿色、环保的理念已深入人心，顺应这一潮流，我国正大力推进绿色环保节能建筑，越来越多的新材料、新工艺应用到建筑行业中。其中以绿色环保、节约资源型建筑材料的应用备受关注与推崇。目前在国内新型墙体材料中，石膏砌块正以其绿色、环保，节约土地资源，有效利用工业废料，施工简便快捷等突出优点得到迅速发展和大量应用。

新材料的应用必然会带来施工技术、施工工艺的创造和发展，必然会带来积极的经济效益和社会效益。

下面就总参军训和兵种部9088工程在石膏砌块内隔墙应用方面探讨新材料应用过程中的创新和创效。

一、 工程概况

总参军训和兵种部9088工程，建筑面积34766M 2，高65m 。由主楼和裙楼组成，主楼为作战指挥楼和办公室（地下二层，地上十四层），裙楼为军事技术演播大厅及导调大厅（地下二层，地上四层）。主楼为框架剪力墙结构，裙楼为框架结构。标准层高3.9m ，二层、三层层高5.0m 。

主楼及裙楼内隔墙全部采用石膏砌块，裙房大厅四周为200厚石膏砌块墙，标准办公室、首长办公室、会议室、作战指挥室、卫生间内隔墙均为150厚石膏砌块墙，管道井隔墙采用80厚石膏砌块。石膏砌块内隔墙总面积22500M 2。

二、 石膏砌块推广应用背景

国外的石膏砌块起始于上世纪五十年代。经过半个世纪的发展完善，已形成一套完整的产品规格、施工工艺的资料与图集。石膏砌块在欧洲的发展比较普遍，以法国的产量最大，年产量近2000万M 2，人均消耗量0.33平方米。美国是世界上最大的石膏消费国, 七十年代用于建筑业的石膏1350万吨，石膏砌块年消耗量近4000万M 2。

在我国, 石膏砌块起始于上世纪七十年代末，北京市首先在学习国外经验的基础上开始发展石膏条板，带动了一批企业进入这一领域。由于石膏条板较重，运输及施工都很不方便，从八十年代至九十年代，一些企业通过对国外技术消化吸收和对石膏条板的改进，逐步形成了目前国内普遍使用的600mm ×500mm 规格石膏砌块。到九十年代中后期，全国已有大小生产规模的企业近20家，但生产规模偏小，年生产规模在10万M 2以上的约十几家，40万M 2左右的只有三家，全国年生产规模不足300万M 2，占整个国内墙体材料比例不到0.1％。与国外石膏砌块的生产规模及应用形成巨大反差，因此，石膏砌块生产及应用在我国仍有很大的发展空间。

三、 石膏砌块墙特点及应用范围

石膏砌块具有尺寸精确，表面平整，砌块墙面无需抹灰就可直接进行墙面装饰；砌块四周有榫键、榫槽，组砌方便，砌块之间用高强粘结石膏粘结，干态砌筑，施工简便快捷；绿色环保，产品原材料不含放射性和有害物质，气味自然，干燥表面可防霉抑菌，特有的微孔结构可调节室内空气湿度，保持舒适的办公居住环境；自重轻、块材薄，经济性好，与其它砌块墙相比， 150、80mm 厚墙体可有效增加室内净面积，室内使用面积可达90％；砌块和粘结剂属同一种材料，组砌的墙体强度高，变形小，不开裂，整体性能好。此外，石膏砌块墙防火、隔声性能亦十分良好。

石膏砌块所具有的卓越特性必将使它在众多的墙体材料中脱颖而出，成为今后墙体的新宠，引领绿色环保新型墙体材料的潮流。

石膏砌块应用范围十分广泛。可应用于公共建筑、住宅楼及一般工业建筑的非承重内隔墙：包括，框架结构非承重内隔墙，剪力墙结构居室内隔墙、卫生间隔墙，钢结构非承重内隔墙等。

四、 思路创新及工艺创新

思路创新：总参军训和兵种部9088工程内隔墙原设计为轻钢龙骨硅钙板轻质隔墙，只有管道井及裙房大厅部分内隔墙采用石膏砌块。考虑本工程要创鲁班奖，硅钙板隔墙整体性能不好，墙面板缝及门框四周易产生裂缝，会严重影响工程创优。建设单位及设计单位想将硅钙板墙改为混凝土加气块或者陶粒砼砌块。我们通过对现在国内普遍采用的几种内隔墙材料，如混凝土加气块、陶粒混凝土砌块、水泥条板等及其施工工艺进行比较分析，发现砼加气块、陶粒砌块等绝大部分砌块均需水泥砂浆砌筑，墙体砌筑完毕后仍需墙面抹灰，湿作业，且墙体构造复杂，施工工效不高，影响施工总体进度；水泥条板、轻钢龙骨石膏板等轻质板材隔墙和硅钙板一样，整体性不好，易产生裂缝。对比国外墙体材料的发展应用情况，综合本工程工期、质量及经济方面因素，结合石膏砌块的卓越特性及国内外的发展状况，最终我们向建设单位和设计单位建议，将所有硅钙板内隔墙改为石膏砌块墙。经过如此变更，不仅从根本上规避了轻质板材隔墙易产生的墙面裂缝的通病，而且也避免了使用砼加气块、陶粒砌块等其它砌块而增加抹灰工序和湿作业。保证了工程质量，加快了施工速度。同时，按照招标文件及合同约定，设计变更项目要重新计费，规避了原投标预算中内隔墙费用的亏损。

工艺创新：目前，石膏砌块在国内应用已呈快速发展趋势，但与国外发展应用情况相比，不管是生产规模还是应用，仍有很大的差距，石膏砌块在国内仍然属于新材料。国家及行业相关的工艺标准、规范、图集还很不完善，目前可供参考的只有一本由中国建筑标准设计研究院编制的《石膏砌块内隔墙》图集（04J114-2）。作为一种新型的建筑材料，其产品的性能特点及施工工艺对项目部管理人员和施工操作工人都是一个全新的领域，在公司层面，对石膏砌块的了解以及资料积累也非常有限，这给砌块施工及质量控制带来很大难度，但同时也为工艺创新提供了一次绝好的机会。

新材料的应用必然会带来施工技术、施工工艺、施工方法的创新。在公司技术部、质量部的大力支持下，在充分研究《石膏砌块内隔墙》图集的基础上，结合砌块墙普遍会出现的质量通病，认真分析、精心策划，突破现有

图集的限制，对其中一此不合理易产生质量问题的节点，如构造柱设置、门抱框设置、与顶板梁连接等构造节点进行了改进和创新。方案编制完成，我们特意邀请《石膏砌块内隔墙》图集技术审定人、北京市建筑设计研究院专家顾同曾教授和设计院建筑、结构负责人进行讨论，顾教授就我们对图集节点的改进和创新予以了充分肯定和认可。

创新一：构造柱设置

在《石膏砌块内隔墙》图集中，砌块墙体构造柱有三种类型，钢构造柱、预制砼构造柱、现浇砼构造柱。三种构造柱本工程均可采用。经过认真分析，钢构造柱和预制砼构造柱为场外加工，现场安装，工序少，施工速度快，但与砌块墙只能采用直槎连接，相互之间的约束力小，天长日久，砌块墙与构造柱相接处必定会产生裂缝，对工程质量产生非常不利的影响。现浇砼构造柱与砌块墙交接处为马牙槎连接，相互之间既有钢筋拉结，也有马牙槎的相互约束，能有效防止墙体裂缝。经过对比分析，最终摒弃钢构造柱、预制构造柱做法，选择现浇钢筋砼构造柱。

《石膏砌块内隔墙》图集明确要求，当砌块墙长度≥6.0ｍ时，要在墙体中部设置构造柱。这一规定主要是考虑墙体抗震构造要求。本工程房间布置形式为南北两侧布置，中间走廊东西贯通，房间隔墙净长度为6.85ｍ，走廊两侧隔墙长度104ｍ，根据图集这一要求，按标准层计算，每层将增加近80根构造柱，整个工程增加的构造柱：80根×15层＝1200根。经分析：房间隔墙长度为6.85ｍ，虽然超过了6.0ｍ规定，但超出不多，走廊隔墙长度104ｍ，但与房间隔墙形成丁字型墙体，相互支撑，互有约束，而且，石膏砌块之间用高强度石膏粘结剂粘结，粘结强度高，整体性能优越，完全满足抗震要求。房间隔墙构造柱及走廊隔墙构造柱完全可以取消。经设计院抗震验算，并咨询顾同曾教授，最终取消了房间隔墙构造柱及走廊隔墙构造柱。

创新二：砼门抱框设置

《石膏砌块内隔墙》图集对于门抱框设置过于简单，砼门抱框与砌块墙交接处均设计为直槎连接，相互之间约束小，没有考虑两种材料交接处由于变形系数不同在没有约束的情况下会产生墙体裂缝。在方案编制时，我们没

有忽视这一节点，没有照搬图集，没有迷信专家的权威。根据工程经验和理论推知：这种连接方式必定会产生裂缝，受现浇砼构造柱马牙槎连接形式的启发，我们摒弃了砼门抱框与砌块墙体的直槎连接形式，将砼门抱框与砌块墙直槎连接改为小马牙槎连接。这一改进有效控制和避免了这一部位墙体裂缝。

创新三：砌块墙垛门垛处理

本工程内隔墙由于房间布置及门的设置需要，出现了许多小于600mm 墙垛、门垛。由于石膏砌块规格为600×500mm （宽×高），扣除砼门抱框100mm ，墙垛、门垛的宽度就更小，此部位如再用石膏砌块砌筑，600mm 宽砌块就要锯掉一部分，造成材料浪费，同时此部位石膏砌块不能形成错缝砌筑，整体性会受到影响。由于门垛太小，稳定性不好，砼门抱框支模及砼浇筑都容易造成砌块门垛的破坏和变形，我们在施工过程中发现了这一问题，及时调整了施工方案和施工方法，将门过梁下部的门垛全部浇筑成素砼，有效避免了材料的浪费、墙体的破坏及变形。

五、 经济效益和综合效益分析

1、变更效益

本工程原设计内隔墙除管道井及裙房大厅四周为石膏砌块墙外，其余内隔墙全部为轻钢龙骨硅钙板轻质隔墙。石膏砌块墙面积不足3000M 2, 内隔墙全部变更为石膏砌块墙后，石膏砌块墙面积增加近20000 M2。按照投标预算报价，轻钢龙骨硅钙板隔墙综合单价为103.61元/M2。变更为石膏砌块墙后向甲方综合报价为93.97元/M2。节约工程造价为：（103.61元/M2－93.97元/M2）×20000 M2＝192800元。

2、工艺效益

本工程石膏砌块施工对石膏砌块标准图集的诸多节点、工艺进行了改进、创新，不仅保证了墙体质量，奠定了创优基础，同时减少了工序，加快了施工进度，并取得了明显的经济效益。

【1】取消房间隔墙构造柱及走廊隔墙构造柱1200根，节省钢筋砼方量

33.9×0.2×0.2×1200＝187.2M 3，C 20钢筋混凝土预算综合单价838.6元/M（钢

筋、模板、砼），取消构造柱共节约造价838.6元/M3×187.2M 3＝156985.92元。

【2】小于600mm 宽砌块墙垛门垛石膏砌块改为C20素混凝土。本工程小于600mm 宽的墙垛及门垛面积近300 M2，C20素混凝土预算综合单价折合成平米造价71.26元/M2，石膏砌块综合报价为93.97元/M2。共节约造价（93.97元/M2－71.26元/M2）×300 M2＝6813元。

3、技术效益

作为一种具有众多卓越特性的新型墙体材料，石膏砌块目前在国内已呈快速发展趋势，市场需求越来越大，与此不相适应的是，国家及行业相关标准、规范、图集还十分不完善。就本工程而言，项目部管理人员和施工操作工人对砌块性能特点及施工工艺以前从未接触过，公司在这方面积累的资料也非常有限。石膏砌块在本工程的推广应用，为公司在石膏砌块施工工艺、质量控制、技术资料积累方面取得了大量的第一手资料，填补了公司在这方面的空白。在公司技术部、质量部的大力支持下，我们经过认真总结，取得了如下技术成果：

【1】QC 成果：在石膏砌块施工过程中，项目部成立了QC 小组，对砌块图集进行充分研究，改进图集中不合理的节点做法，现场调查砌块的质量控制，保证了墙体质量，奠定了创优基础。QC 成果总结获2007年度局集团QC 成果发布一等奖。

【2】工法应用：在充分研究和分析《石膏砌块内隔墙》标准图集的基础上，结合工程实践，编制了《石膏砌块内隔墙施工工法》，正在申请局集团工法一等奖。

【3】拟编制行业《石膏砌块内隔墙施工工艺标准》，力争率先完成国内关于石膏砌块的工艺标准（推荐标准）起草和发布，占领行业的制高点。

4、综合效益

石膏砌块与现在国内普遍使用的隔墙材料如加气砼块、陶粒砌块相比，具有众多的优越特性，由此带来的经济效益和社会效益非常明显。

【1】尺寸精确，表面平整，砌块墙面无需抹灰就可直接进行墙面装饰。

减少工序，提高了工效。每平米抹灰预算造价9.13元/M2。本工程石膏砌块面积22500 M2, 推广应用石膏砌块可节省抹灰造价22500 M2×9.13元/M2＝205425元。

【2】砌块规格尺寸大（600×500mm ），砌块之间用高强粘结石膏粘结，干态砌筑，组砌方便，施工简便快捷。粘结石膏随拌随用，现场不需要搅拌场地，施工现场垃圾少，干净整洁。

【3】自重轻、块材薄，经济性好，与其它砌块墙相比， 150、80mm 厚墙体可有效增加室内净面积，室内使用面积可达90％。

【4】绿色环保，产品原材料不含放射性和有害物质，气味自然，干燥表面可防霉抑菌，特有的微孔结构可调节室内空气湿度，保持舒适的办公居住环境。在人们日益追求绿色环保、健康舒适居住环境的今天，石膏砌块这种优点具有更加现实的意义。

【5】砌块和粘结剂属同一种材料，装饰面层粉刷石膏与砌块亦属同种材料，材料变形系数相同，有效避免材料变形而产生的裂缝。减少了以后返工修补的费用。

六、 结束语

石膏砌块作为一种绿色环保新型墙体材料，在本工程的推广应用，取得了包括进度、质量、技术、经济方面的综合效益，可直接计算的经济效益近36万元。更为重要的是，经过工程实践，我们有了直接的施工经验，熟悉了施工工艺，掌握了砌块墙体质量控制的要点；通过QC 成果总结，工法编制，工艺创新和改进，总结积累了大量的第一手工程资料，培养了人才。拟编制的《石膏砌块内隔墙施工工艺标准》，更是高瞻远瞩，不仅填补公司在石膏砌块施工技术领域的空白，也将有可能成为行业关于石膏砌块的第一部施工工艺标准（推荐标准），使公司占领行业制高点，这在建筑行业激烈竞争的今天，具有更加现实的重要意义。