陈福广
摘要：介绍了近几年国外几种整体式墙板生产工艺，并作了对比分析；指出长线台 座法挤压成型工艺相对优越：成型的板材干缩率低、平整度可控制、表面光滑；一机多用，可生产多品种、多规格的混凝土空心条板；在相同生产规模下，可节省投资。

    关键词：建筑板材；长线台座法挤压成型；生产工艺；对比分析

    目前，国内外建筑板材分为两大类：一类为单板，另一类为整体式建筑板材。 单板又称为平板，如纸面石膏板、石棉(纤维)水泥板、水泥木屑板、水泥刨花板、硅钙板等，大多数采用机组流水法生产工艺制作，就其成型方法来说，有抄取法、流动铺浆(真空抽吸+机械压制)法、真空挤出法、喷射成型法等。用作墙体时，多数在现场与龙骨拼装，或作为外饰面的装饰材料。

    整体式建筑板材，是整块板材作为墙板或楼板，它分为条板和复合板。条板又分为空心条板[如预应力(钢筋)混凝土空心条板、GRC空心条板]和实心条板如加气混凝土[(ALC)条板]，根据原材料性能和板材的功能特点，广泛用于楼板、内外墙板或屋面板；复合板又分为复合条板[由空心条 板和保温(饰面)材料复合而成]和复合大板[由钢筋混凝土(承重或自承重)板材和保温(饰面)材料复合成整开间式的大板]，多数用于外墙墙体或屋面板、地板等。
单板的生产工艺比较常见，目前国内多数将单板用于公共建筑隔墙或装饰材料，应用在住宅建筑墙体的还不多。

    本文着重介绍近几年笔者考察的国外几种整体式墙板生产工艺及其对比分析。

    1  整体式空心条板生产工艺
    综合考察美、加、德、意、芬、荷、土、日等国整体式空心条板生产工艺，可概括为3种：螺杆旋转挤压成型、真空挤出成型、滑模振捣成型.

   1．1  螺杆旋转挤压成型
螺杆旋转挤压成型简称螺旋挤压成型，其成型原理是由若干个螺杆旋转推进混凝土混合料并附加震动达到挤压密实的目的，螺杆旋转速度可根据不同要求进行调节。按其生产方式可分为长线台座法和机组流水法2种。

    1．1．1  长线台座法挤压成型工艺
    长线台座法挤压成型工艺是机组在长120-150m固定台座上行走，边移动边挤压并辅助震动成型混凝土空心板材。成型不同厚度的板采用不同的旋转挤压速度，成型速度取决于产品使用的原料种类和产品密实度要求，一般从1．2-1．9m／min可调，最高可达2．5m／min。根据原料性能和密实度要求，确定挤压力大小。在台座上养护4-6h，经移动切割机在任意长度上切割后，再吊装、堆放。台座同时具有张拉预应力钢筋之作用，台面有钢板和水磨石2种；台座底部可通热水管或热油管道，供台座上混凝土板养护之用。这种工艺可以生产宽度为600mm或1200mm，厚度为70-420mm，任意长度的采用各种原材料的下列混凝土空心板材：预应力钢筋混凝土空心楼板(墙板)、非预应力钢筋混凝土空心内外墙板、素混凝土空心内隔墙板及屋面板。该机结构设计合理，螺杆可以拆装配合，适合不同厚度、尺寸的板材成型。
    现在世界上已开发研制出第5代产品，在40多个国家安装使用，成为当今欧美各国最流行的板材生产工艺。

    1．1．2  机组流水法挤压成型工艺
    机组流水法挤压成型工艺是机组固定不动，板材在成型托板上随工艺流水线移动，完成养护、切割、吊装工序。它能生产宽度为600mm、厚度为68-120mm、长度在3 300mm之内采用各种原料的混凝土空心板材，包括轻骨料混凝土和掺人适量粉煤灰的水泥混凝土空心板材。一般不配钢筋，但也可以配置少量钢筋。

    1．2  真空挤出成型工艺
    真空挤出成型工艺成型原理是依靠一根大直径螺杆推动混凝土混合料，使其受到挤压和剪切作用，并经过真空抽吸和模口收缩形成压力，使混合料达到密实和尺寸准确的目的，可以生产具有多种断面形状的系列化板材。它类似于真空挤出成型空心砖的原理，只不过尺寸放大为空心板材，一般适用于低水灰比的纤维水泥混合料的挤出成型。在欧洲用这种工艺生产石棉(纤维)水泥空心板和粘土空心楼板，日本也有用这种工艺生产木(纸)纤维水泥空心板。相对比较而言，目前世界上用这种工艺生产单板较多，它要求混合料的和易性与塑性较好,混合料必须经过捏合机混炼后，再经过真空挤出，方能成为形状工整、尺寸准确的空心板这种生产方式大都为机组流水法生产工艺，为了改善板的性能，在原料中掺有硅砂(石英砂)，再经过蒸压养护，以提高板材强度、降低收缩率，但是其成本相对较高，如日本三菱重工业公司生产的代石棉纤维水泥空心墙板就是其中一种。

    1．3  滑模振捣成型工艺
    滑模振捣成型工艺是在长线台座上，成型机边移动边成
型混凝土空心板，成型时空心板分3层布料、3次捣实混凝土混合料。第1层为底层混凝土布料，用半圆形夯实器捣实；第2层为孔间壁(肋)混凝土布料，依靠锥形内外芯模相对滑动插捣密实混凝土，形成孔间壁即肋；第3层为表层混凝土布料，用平板震动器震实。这里需要注意，3层混凝土的配合比是不相同的，至少是上下层混凝土与中间肋处的混凝土混合料配合比不相同，对原料粒径要求和水泥用量也不相同。它根据板的不同部位性能要求和不同原料而调整配比。其预应力张拉工艺与台座法挤压成型工艺相同。这种生产工艺可以生产厚度为70-450nmm的预应力混凝土空心楼板和外墙板，也可以生产钢筋混凝土空心内外墙板和素混凝土空心内隔墙板。

    2  整体式复合板材生产工艺
    整体式复合板材分为整体式复合条板和整体式复合大板。

    2．1  整体式复合条板
    欧美等国生产的整体式复合条板，是在长线台座上用挤压成型或滑模成型的，在上下层配有预应力钢筋的混凝土空心板上面加1层聚苯板，再覆盖1层厚奶-50咖的混凝土(面)保护层而成。聚苯板大多用密度为18-22kg／m3的EPS，也有用XPS或岩棉块，厚度视保温要求而定。聚苯板与两层混凝土之间用伞形卡销件固定，形成夹芯层紧密粘结，在任何混凝土干缩变形下不会分层脱离。这种复合条板大多作为外墙板、地板或屋面板。有的为了装饰，在面层上再粘结各种瓷砖、大理石，或制作水磨石、干粘石等外饰面层。

    2．2  整体式复合大板
    整体式复合大板是指不定型的不同规格尺寸(按图纸加工)的全开间式的整体复合外墙大板，包括整扇门和窗户在内的预制复合大板。它是在带有组合胎模的台座上按设计要求预制成各种规格尺寸的复合大板，外带各种装饰面，内有夹芯聚苯或岩棉保温层，一个开间为一块整体墙板。组合胎模是在台座上根据设计要求的规格形状和尺寸拼装组合模板，并配置双层或单层钢筋网片，浇注混凝土后，有的采用整个胎模台座震动成型，有的采用插入式振捣器加平板震动器成型，蒸汽养护到规定强度后吊装堆放。它要求胎模之间接缝严密，不得漏浆。安装施工采取装配式，不但建设速度快，到现场拼装，不但要求墙板质量高，而且要求接缝处必须防裂、防渗，嵌缝材料必须配套供应，以确保工程质量。在我国北京、上海也开发有类似这种全开间复合外墙大板的产品，但机械化程度和生产效率比国外胎模震动成型低得多。应用时，为了确保工程质量和施工效率，必须有相应的施工机械，才能满足工程要求。

     3  各种空心条板生产工艺对比分析
     3．1  挤出工艺与挤压工艺对比
    挤出工艺与挤压工艺的区别，在于挤出成型的真空挤出腔和模口构成固定式整体，机座尺寸较庞大，只能用机组流水法生产。由于它要求原料混合物的和易性和塑性较好，一般要经捏合机混炼后才能成型，因此，只适用纤维水泥或粘土原料，如石棉水泥、木(纸)纤维水泥，包括各种代石棉的纤维水泥等，而不适用于普通水泥混凝土成型。挤出成型的空心制品外观质量好、尺寸准确，但不能配钢筋，大多数制品作非承重隔墙或复合墙的装饰面材料。掺加适量粉煤灰的水泥混合料也能挤出成型，如松下电工生产的防静电、防辐射等装饰用的8-25mm中空电工板，就是用掺加适量粉煤灰、水泥和特种外加剂挤出成型的，但要求粘结性能和塑性较好。一般的粉煤灰水泥混合料由于塑性不好，不易成型，会影响制品强度，甚至会出现微裂现象。这种纤维水泥制品只有在高压釜中蒸压养护才能保证制品获得较高的强度、较低的收缩率和较好的大气稳定性。不经蒸压养护，其性能将难以保证，但蒸压养护则成本将大大增加。
    挤出工艺的另一缺点是真空挤出的内腔接缝和拐角处往往挂有水泥浆，清洗非常麻烦、费工费时。因此，在实际生产中，往往生产能力难以达到设计要求，生产成本较高，影响
生产效率和投资回收率。

    3.2  挤压成型与滑模成型工艺对比

    (1)挤压成型与滑模成型工艺的共同点，都是长线台座法生产，成型机在台座上边行走边成型，都可以生产预应力钢筋混凝土空心条板，但它们成型原理不同。长线台座法挤压成型机的行走是靠螺旋挤压干硬性混凝土混合料达到一定密实度时形成的反作用力推动成型机前进，这样既保证了混凝土密实度要求，又使生产速度达到最大状态，这个优点是其它生产工艺所不具备的，机组流水法挤压成型也不具备这特点。而滑模工艺是分层布料，靠高频震捣和内外芯模相对滑动插捣混凝土混合料，它的行走是靠驱动装置带动机器前进，边行走边捣实。

    (2)挤压成型的混合料是干硬性的，水灰比较小，一般不超过0．4，坍落度为0，要求挤压力较大。而滑模成型的混合料是半干硬性的，水灰比大约在0．50-0．60。因此挤压成型混凝土比滑模成型的混凝土密实、强度较高、表面较平整光滑，在同一强度下相对水泥用量也可节省，一般只有12％-15％。

    (3)挤压成型工艺所选用的旋转螺杆较易磨损，用普通钢材制造的螺杆使用寿命较短，必须根据不同使用寿命要求，选用不同耐磨合金钢制造。近年来，国外已开发出一种组合螺杆挤压头，可以局部更换螺杆挤压头的易磨损部件，避免替换整个机头，以减少维修费用；并研制成可成型40万m2板材的绞刀。滑模成型工艺所用的配备件，主要是成型孔间肋混凝土的内外芯模插捣部件较易磨损，必须用耐磨材料，其它部件制作和更换则无异于一般混凝土部件的耐磨要求。

    3．3  SP板成型工艺与滑模成型工艺的主要区别
    SP板成型工艺属于滑模成型工艺的一种，它与上述滑模成型工艺最大区别在于：一是重叠式成型；二是非蒸汽养护；三是单面张拉预应力。根据考察介绍，这种成型方式存在问题较多，例如板面易于起拱，侧向容易变形等。在相同生产规模下，SP板成型工艺比挤压成型或滑模成型工艺的投资高得多。

    3．4  挤压成型工艺长线台座法与机组流水法生产方式简要对比

    这2种成型方式的共同特点，都是依靠螺杆旋转挤压成型，都能生产采用各种原料的混凝土空心板材。但2种挤压成型的装备及工艺有本质区别：

    (1)机组流水法挤压成型的板坯是随着托板行走移动的，显然其形成的挤压应力和剪切应力较小；长线台座法挤压成型由于板坯固定在台座上，形成的挤压应力和剪切应力相对较大，因此所得混凝土的密实度和强度较高，板面平整光滑。

    (2)长线台座法挤压成型机可以一机多用，生产多品种、多规格的混凝土空心条板。在品种方面，既可以生产预应力混凝土楼板、墙板、屋面板、外墙复合板，又可生产非预应力的钢筋混凝土内外墙板和素混凝土内隔墙板；在规格尺寸方面，可以生产厚度不同、长度任意切割的，能满足各种工业和民用建筑的承重和非承重墙板、楼板和屋面板。而机组流水法，只能生产素混凝土或配置少量钢筋的混凝土空心条板，作非承重的内隔墙板，产品品种规格要少得多。

    (3)在土建投资方面，长线台座法挤压成型不需另建养护窑，但要有长度120―200m的固定台座；而机组流水法，为达到生产能力，必须建养护窑。

    从以上几种国外生产工艺对比分析，可以看出长线台座法挤压成型工艺相对优越，其次为滑模成型工艺。这2种生产工艺也是目前欧美等发达国家较为流行、广泛采用的。总结长线台座法挤压成型工艺的优点是：(1)板材干缩率低(小于0．03％)，可以避免产生收缩裂缝；(2)一机多用，可以生产适合各种工业建筑和民用建筑使用的承重和非承重墙板、楼板和屋面板；(3)板的平整度可控制，表面光滑；(4)在相同生产规模下，可节省投资。

    4  结  语
    纵观国外水泥制品发展历史，世界上对较大尺寸的混凝土构件和制品，除了各向受力均匀的混凝土管、桩和电杆大多采用机组流水线生产外，其它构件和制品，尤其是对长高(厚)比较大的钢筋混凝土薄壁构件和制品，究竟采用台座法生产还是机组流水法生产，前半个世纪以来一直各持己见，认识不一。但经过近50多年实践对比，现在世界上大多数国家认识比较趋于一致，那就是用长线台座法生产比机组流水法更能保证质量，尤其是对于预应力钢筋混凝土构件，可以确保钢筋张拉应力不松弛。现在世界上多数国家都认为，用机组流水法生产预应力构件，在移动的模板两端固定张拉预应力钢筋时，由于模板经受震动起吊或运输的影响，不但要求模板刚度高，制作较严格，而且在生产移动中固销件容易松动，造成预应力失张，对产品质量带来诸多难以解决的问题。这一认识同样适用于整体式混凝土空心板材(楼、墙板)生产工艺的选择。我们多次考察访问的大多数国家，近10多年来都从机组流水法挤压工艺过渡到长线台座法挤压成型，究其道理就在于此。

    目前，我国自行研制的螺旋挤压机与国外挤压机主要差别有：一是螺杆转速和方向不可调节，这样在板的横断面上难以达到混凝土混合物均匀密实的要求；二是不能配置预应力钢筋。这样非但不能生产承重的预应力混凝土空心板材，就是生产非承重的轻质内隔墙板，其混凝土密实度和强度也不易均匀，板的横向和纵向都发生过因强度不足而断裂的现象。因此，必须从掌握挤压成型原理着手，改进现有挤压机的结构，才能使我国挤压机的装备技术水平跨上一个新台阶。