真空挤出成型纤维水泥板应用现状研究龙 飞 王丽娜 李 阳 刘吉红武汉建筑材料工业设计研究院有限公司 430073
编者按：随着建筑工业化和住宅产业化进程的加快，在国家节能减排、绿色环保的政策要求下，新型墙体材料的大量应用将成为趋势真空挤出成型纤维水泥板作为一种绿色环保、轻质高强、保温隔热、耐久性好的新型建筑材料，可广泛应用于建筑墙体及幕墙中。
本文将通过对真空挤出成型纤维水泥板产能及应用的介绍，分析其在建筑领域作为装配式墙体材料和建筑幕墙材料的优势，并对其后期发展研究方向进行展望一、真空挤出成型纤维水泥板（ECP）简介ECP（Extruded Cement Panel）即真空挤出成型的纤维水泥板功能材料，其成型原理为：在真空挤出机内，低水灰比塑性纤维水泥拌合料经真空排气，以及高挤压力、高剪力作用下，通过模口挤出成型的、具有不同断面形状的系列板材。
真空挤出成型纤维水泥板通常以普通硅酸盐水泥、磨细石英砂、膨胀珍珠岩、增塑剂与水组成的砂浆为基体，以纤维素纤维与高分子纤维为增强材料，纤维素醚为增塑剂所用纤维素纤维多为纸浆板（经硫酸盐处理），高分子纤维（分散性、耐热性佳且弹性模量高）。
目前我国采用的真空挤出工艺生产的纤维水泥板主要有三种类型（1）内墙板：内墙板一般为厚度较大的空心板，板的断面具有若干个矩形的孔洞此类板材表面一般为平板，可以做涂层（2）外墙板：外墙板分为空心板和实心板，实心板的断面不具有功能材料孔洞，空心板的表面可挤出凹凸纹路，实心板材表面可以压制有凹凸形花纹，也可以做涂层。
（3）各种异形件：如阳台板、拐角、梁柱包裹板等真空挤出的纤维水泥压花实心板，可用作建筑物承重外墙（砖墙、砖砌墙或混凝土墙）的外装饰面板，也可与钢龙骨、绝热材料与轻质板材等组合成为复合墙板；挤出成型的纤维水泥空心板，可用于框架建筑的非承重维护结构，也可用作轻质隔断墙，尤适用于高层建筑。
对比传统的抄取法和流浆法，真空挤出法制造的纤维水泥板最大的特点：一是集料是塑性泥料，挤压成型制品具有较高密实度和较低收缩率，工艺简单，无回水处理系统二是成品板材断面属于均质结构，而非抄取或流浆工艺形成的多层结构，制品力学性能和耐久性得功能材料到较大的提升。
三是同一生产线对模口进行更换就可生产各种断面的产品，对平板而言，更换压花辊就可生产不同图案的制品；涂料的使用使制品具有丰富的颜色四是制品的长度在一定范围内可任意变化二、ECP板材产能及应用（一）EPC板材国内生产线引进情况
20世纪60年代，英、美等国家成功使用制造黏土砖类似的真空挤出机制造出断面异形的石棉水泥空心墙板和空心层面板[1]此后，苏联和日本也开始采取该方法制备石棉水泥制品20世纪80年代以来，该工艺技术取得重大进展，诸如螺杆挤压力与真空度的提高，易损部件使用寿命的提高，以及无石棉纤维水泥制品的制作等。
20世纪末我国才开始从国外引进真空挤出技术，北新建材集团有限公司采取引功能材料进主机及工艺技术，国内配套的路线在2000年6月建成一条年产70万平方米的真空挤出成型纤维水泥板生产线，并将产品命名为金邦板[2]苏州北新建材于2004年从日本引进关键性技术装备建立设计年产量为180万平方米的水泥纤维外墙挂板生产线，是国内第一条全自动化挤出成型生产线。
截至目前，北新建材金邦板年产量约为280万平方米天津市建工新型墙体材料技术有限公司于2003年由德国引进主机建立年产100万平方米的方孔墙板（牌号为3E板）生产线2011年3月，天津市建工新型墙体材料技术有限公司将3E墙板成型生产线设备转让给北京宏凌技术开发有限公司。
湖北宜昌国投分公司，从德国史特莱夫（Sterelf）公司引进一功能材料条年产200万平方米的生产线，产品主要用作框架结构非承重墙，公用与住宅建筑隔断墙，也可作围墙天津正通墙体材料有限公司引进德国自动化生产设备，采用高压真空挤出成型工艺生产挤出成型水泥板，主要用作建筑外墙装饰挂板，年生产能力为60万平方米。
2004年日本日吉华在我国建立日吉华装饰建材（嘉兴）有限公司，主要生产外墙装饰用纤维水泥板，生产线设计能力为年产量12万平方米2005年，日吉华建立日吉华装饰纤维水泥墙板（嘉兴）有限公司，主要生产外墙用纤维水泥板，生产线设计能力为年产量120万平方米。
2011年日本野泽在沈阳成立野泽积水好施新型建材（沈阳）有限公司，主要从事住宅用轻质外墙板（ASLOC）生产，设功能材料计年产量为42万平方米福建福泰高科环保新材料有限公司于2012年开始建设引进德国全自动生产线，2014年底进入试生产阶段。
有利华建筑产业化科技（深圳）有限公司星建材引进美国技术，建立年产500万平方米的真空挤出成型纤维水泥平板（牌号为星）生产线，产品主要用作建筑内装饰挂板及门板等台湾地区挤出成型轻质中空水泥板（CT）的主要厂家是前德实业股份有限公司，该公司的产品主要为25～100毫米（厚）的空心水泥板，产品可用作室内外装饰材料，地下室侧壁，屋顶，遮阳板，自承重内墙、外墙，以及围护结构等。
（二）ECP板材国外主要生产情况日本ECP板主要生产厂家有：日吉华株式会社（NICHIHA）、爱克工业株式会功能材料社（AICA）、野泽株式会社（NOZAWA）、日本神岛化学工业株式会社（KONOSHIMA），以及KMEW股份有限公司等。
日吉华株式会社成立于1956年，主要从事纤维水泥板的生产，1974年开始生产外墙装饰板，产品主要为内外墙装饰板爱克工业株式会社成立于1896年，前身为三菱建筑材料有限公司，主要从事50～70毫米（厚）空心水泥板生产，其产品多用做外墙壁板、装饰板和内墙隔墙板。
野泽株式会社成立于1897年，同年生产出世界上第一个1200毫米宽的挤压水泥板，1999年开始生产和销售轻质外墙材料，2005年在上海设立代表处公司主要ECP板材类别为：独幢住宅型挤塑成型水泥板（住宅型轻质外墙板）、一般功能材料建筑用公寓与写字楼等内外墙挤塑成型墙板（ASLOC板）和道路专用隔音板（ASLOC-ECP隔音板）。
日本神岛化学工业株式会社于2015年开始生产销售挤出成型纤维水泥板，产品主要以空心薄板为主，制品厚度在18.5～27毫米之间，多用作外墙壁板KMEW股份有限公司是日本屋瓦企业（KUBOTA）和松下电工（现Panasonic）2003年整合后主要从事挤出成型纤维水泥板生产的企业，产品主要为15毫米左右的纤维水泥平板，用作外墙壁板。
韩国BYUCKSAN集团供应的外墙板（牌号为BACE PANEL）为ECP板，产品规格主要为35～60毫米（厚）的空心水泥板（三）ECP板材的应用及市场预测1. ECP板功能材料材在日本的主要应用日本的外墙装饰材料以陶瓷材料为主（在日文中，陶瓷行业包含水泥、玻璃、耐火材料等，而非国内理解的烧结陶瓷材料）。
综合日本陶瓷外墙装饰材料协会关于1995年～2016年度日本纤维水泥板的出售量统计图（如图1所示）和2016年日本新建独立住宅外壁材料调查统计图（如图2所示）可以看出：日本新建住宅外墙装饰材料以纤维水泥板为主，约占总量的78.6%，即8150万平方米。
ECP外墙装饰板图示及建筑应用后效果如图3所示
图 1 1995年～2016年度日本纤维水泥板出售量统计图
图 2 日本新建独立住宅外壁材料统计图
图 3 ECP外墙装饰板图示及建筑应用效果图ECP板厚板（厚度为5功能材料0～100毫米）在日本一般用作建筑物外墙和隔墙材料，也可以用作预制房屋的楼板材料，薄板可以用作外墙装饰壁板根据日本挤出成型水泥板行业协会统计材料结果显示（如图4和表1所示）：ECP板在日本的主要用途为外墙板，1996年～2016年期间ECP板材的出货量在280～450万平方米/年（总出货量按照50毫米产品换算得到）。
ECP外墙板图示及建筑应用效果如图5所示
图 4 ECP板材用量比例图
图 5 ECP外墙板图示及建筑应用效果图
2. ECP板材国内应用前景预测据国家统计局调查数据显示：2017年，中国房地产开发企业房屋施工面积781484万平方米2011年，国家发展和改革委员会印发《“十二五功能材料”墙体材料革新指导意见》，确定发展目标为：新型墙体材料产量所占比重达65%以上，建筑应用比例达75%以上；新型墙体材料产品生产能耗下降20%；新型墙体材料技术装备整体水平显著提升，产品质量明显提高，产品结构进一步优化。
2017年3月，住房和城乡建设部印发《“十三五”装配式建筑行动方案》，明确指出：到2020年，全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上，其中重点推进地区达到20%以上；到2020年，绿色建材在装配式建筑中的应用比例达到50%以上。
根据国家节能减排以及绿色环保的政策要求，新型墙体的大量应用将成为趋势参考日本外墙装饰用纤维水泥板市场占有率、我国每年新建建筑和外墙改造体量以及国内新功能材料型墙体材料相关政策可推测，ECP板作为新型墙体材料用作建筑内外墙体构件或建筑幕墙都具有巨大的市场潜力。
三、建筑工业化装配式墙板用ECP（一）装配式外墙板发展必要性国务院办公厅以国办发〔2013〕1号转发国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部制订的《绿色建筑行动方案》，明确提出将“推广建筑工业化，发展绿色建筑”列为十大重大任务。
2016年2月，国务院印发《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，指出在发展新型建造方式上，大力推广装配式建筑，鼓励建筑企业装配式施工，建设国家级装配式建筑生产基地力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。
党的十九大报告中明确指出：“推动新型功能材料工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展，主动参与和推动经济全球化进程，发展更高层次的开放型经济，不断壮大我国经济实力和综合国力”建筑工业化和住宅产业化发展要求广泛应用装配化施工，在建筑围护结构中，外墙的装配化程度被认为是衡量建筑工业化水平的主要指标，因此需要加快装配式外墙板的研发和生产。
进入21世纪以后，我国的建筑结构体系主要以现浇混凝土结构、新型装配式结构和钢结构三种为主，混凝土结构体系约占总量的70%混凝土结构建筑的外墙体系多以“梁+柱+填充墙”为主，并在墙面开窗和洞口；钢结构外墙体系主要由填充墙和外挂体系组成，二者占比相同。
在混凝土结构体系中，“剪力墙+加气混凝土砌块”体系作为建筑外功能材料墙主要体系由于加气混凝土具有较高的吸水率，在砌筑时容易吸收普通砂浆中的自由水，导致砂浆粘结强度低继而使砂浆抹面层出现空鼓、开裂、脱落等现象[3]。
门窗洞口与外墙接口处容易产生“八字”裂缝[4]；由于加气混凝土墙体的沉降和收缩等，通常裂缝多出现在混凝土梁底与砌体之间抹灰面层[5]；作为墙体材料，加气混凝土砌块的砌筑效率低，施工后需对砌体表面进行人工找平，增加人力成本并制造建筑垃圾，不符合绿色建材发展要求。
因此，建筑工业化发展需要我们寻找一种适合我国当前建筑体系需求的外墙体系（二）国外装配式墙板现状国外的装配式复合墙板多于20世纪70年代开始发展，当前在外墙板中已普遍采用具有高效保温、隔热功能的装功能材料配式复合外墙板。
美国的轻质墙板多以各种石膏板为主；日本的纤维水泥板、玻璃纤维增强水泥板（GRC板）的工艺先进，产能高且产品性能优良；英国以无石棉硅钙板复合板为主；德国和芬兰多用空心轻质混凝土墙板作为墙材（三）国内装配式墙板性能比较
GB 50574-2010《墙体材料应用统一技术规范》对自承重墙体定义为：承担自身重力作用并可兼做围护结构的墙体；对墙板定义为：用于围护结构的各类外墙及分隔室内空间的各类隔墙板目前，我国可单独或通过复合后用作外墙板的材料有：预应力混凝土空心板（SP）、预制装配式混凝土结构（PC）、玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板（GRC）、蒸压加气混凝土外墙板（ALC）、纤维水泥复合功能材料夹芯板（FC）、真空挤出成型纤维水泥板（ECP）等。
SP板和PC板属于混凝土板，多用作内外墙和楼板，120毫米厚左右板材的面密度在250～400公斤/平方米范围，最大跨度为6米，跨距大，承载力好，但是运输安装难度较大GRC空心条板一般用作建筑内外墙板，实心GRC平板可用作装饰板及吊顶材料；较之SP板和PC板，GRC板制造成本较高，120毫米厚板的最大跨距为3.5米；GRC板具有较低的面密度（≤80公斤/平方米）和较好的保温性能和耐久性，主要缺点为单线产量低，有文献[6]研究标明，GRC轻质多孔隔墙板会出现后期强度下降的情况。
ALC板适合用作多层、高层建筑内墙隔板、外墙板、屋面板和小跨度的楼板，功能材料具有较低的面密度（～50公斤/平方米）和热导率（～0.11W/（m·K）），施工性能优良，但板材相对强度较低，且具有较大的吸水率从而导致材料的耐久性降低。
FC板和ECP板均属于纤维水泥板，具有较低的导热系数、良好的耐久性和施工性、面密度低、强度高等特点；FC墙板一般以纤维水泥板和保温材料复合形成，ECP厚板可直接用作内隔墙，缺点在于造价较高、供应量不足四、建筑幕墙用ECP
幕墙（Curtain Wall），又名建筑幕墙，是现代化建筑经常使用的一种立面，主要由面板和支承结构体系两部分组成的、相对主体可具有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构受力的建筑外围护墙或装饰性结构。
从结构设计上看功能材料，幕墙与普通墙体的区别在于：幕墙多需跨越楼层，将建筑物外观连成整体幕墙设计要对材料热膨胀、建筑物变形、防水等性能要求更高建筑幕墙能体现建筑特色、建筑艺术、建筑美学和建筑功能，是现代化建筑的重要标志之一。
经过30多年的发展，现代建筑幕墙在我国已成为建筑工程的重要组成部分，具有旺盛的生命力和深厚的发展潜力[7]（一）建筑幕墙的应用现状随着国民经济快速发展，工业化、城市化进程加速，我国幕墙行业实现从无到有，从模仿引进到自主创新的跨越式发展。
到21世纪初，我国幕墙生产和使用量已位居世界第一[8]统计结果显示，目前我国幕墙年生产量已超过5000万平方米[9]建筑幕墙材料由玻璃幕墙到金属板幕墙，石材幕墙发功能材料展到多种新型建筑材料密封胶的出现及隔声、防火填充材料的应用，满足建筑外围结构要求，建筑幕墙逐渐成为建筑外围护结构装饰主体。
如今，幕墙不仅在建筑物外墙得到广泛应用，还被用于各种功能建筑内墙（二）建筑幕墙的发展前景2001年～2005年期间，建筑幕墙需求增大，产量攀升；2006年建筑幕墙产量增速降为10%～15%；2007年～2016年期间，建筑幕墙产量增速呈波动。
统计结果显示：我国建筑幕墙2016年产量约为1.56亿平方米，同比增长10.3%；我国建筑幕墙截至2016年年底累计产量约为13.32亿平方米，同比增长13.3%建筑幕墙市场主要以新建建筑市场和既有建筑改造市场为主。
随着我国建筑幕墙行业功能材料近30年的发展，幕墙保有量持续增长，据不完全统计，当前我国幕墙总量约为15～18亿平方米近几年，随着建筑幕墙节能改造和安全维护受到广泛重视和既有建筑幕墙物性的自然衰退，既有建筑幕墙的改造工程量逐渐增加。
截至目前，既有建筑幕墙改造工程量约占建筑幕墙市场份额的5%～7%，且呈逐年增加态势（三）ECP板作为建筑幕墙材料应用现状JGJ336-2016《人造板材幕墙工程技术规范》规定：用于非地震区和抗震设防烈度不大于8度的地震区民用建筑的幕墙材料为人造外墙板包括：瓷板、陶板、微晶玻璃、石材蜂窝板、高温热固化木纤维板和纤维水泥板。
纤维水泥板作为一种轻质高强，低导热系数、具有优良耐候性和质朴清水混凝土外观效功能材料果的A级不燃建筑材料，逐渐在建筑幕墙中得到应用当前，纤维水泥板作为建筑幕墙材料常用于轻钢结构建筑以及低层建筑中，随着建筑物高度的增加，纤维水泥板作为幕墙材料抵抗风压的对应厚度过高[10]，龙骨排布和固定方式等都会改变，从而增加建筑物自重。
常规纤维水泥板由于其由多个小料层堆叠成坯的特点，最终产品容易出现起皮、空鼓、分层等现象，耐久性较ECP差JC/T 412.1-2006《纤维水泥平板 第1部分：无石棉纤维水泥平板无石棉纤维水泥平板》规定：纤维水泥板的吸水率指标为≤40%；湿涨率为压蒸养护制品≤0.25%、非压蒸养护制品≤0.5%，压蒸养护制品应用长度为2440毫米时，湿涨长度最大为6.1毫米。功能材料
非透明开缝式幕墙在实际施工中的板缝宽度一般为8~10毫米，考虑温度变形、地震预留和施工误差等其他因素的影响，常规纤维水泥制品很难满足幕墙工程要求较高的吸水率会导致墙体板材受潮气侵蚀，吸收接缝材料的水分，从而影响接缝强度进而引起开裂等；较高的干缩湿涨率易导致墙体变形甚至开裂。
纤维水泥板吸水后板材背面会有水分长期存在并出现冷凝水，在封闭式幕墙系统中，易对基墙以及幕墙龙骨等零配件造成腐蚀JC/T 396-2012《外墙用非承重纤维增强水泥板》规定：外墙非承重用纤维水泥板的吸水率≤22%，湿度变形≤0.07%。
EPC板在真空挤出成型过程中能大量排出泥料中的空气，形成致密结构从而降低产品孔隙率和吸水率，功能材料使板材具有较好的体积稳定性和耐候性五、ECP板材研究方向作为新型节能墙体材料，ECP板材不仅具有纤维水泥板绿色环保、轻质高强、保温隔热、耐久性好等一系列优点，其独特的成型方式令其在颜色、肌理以及尺寸上灵活多变。
ECP板材研究方向，除了优化其性能参数、降低生产成本以扩大其作为生态材料在建筑墙体和幕墙中的应用范围以外，还可以从建筑艺术角度出发，利用其多变的颜色和肌理，帮助塑造具有独特艺术个性的建筑参考文献：[1]温如镜, 田中旗, 等. 新型建筑材料应用[M]. 2009. 。
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[5]付泽武. 砂加气混凝土砌块外墙自保温系统研究[D]. 武汉：中国地质大学, 2013.[6]陈经恢，高性能. GRC墙板作为外墙板应用存在的问题及对策[J]. 广东建材, 2014 (2):11~12.
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原文参见《混凝土世界》2018年08期 P8-P14（免责声明：本公众号注重原创，如需转载，请注明出处。）
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