石  膏  砌  块
──21世纪生态建筑材料

何世全

摘  要：本文对石膏砌块、石膏砌块墙体的主要工程应用技术性能──舒适、环保、节能、轻质、耐火、低收缩值、隔声、施工性能、经济指标，进行了较全面阐述。说明石膏砌块是21世纪发展生态建筑的重要墙体材料。

关键词：石膏砌块；产品性能；绿色材料；应用技术

石膏在土木工程中的应用历史悠久，早在公元前2000～3000年，人们就开始学会利用石膏。我国石膏资源丰富，已探明的石膏储量约600亿吨，湖北有应城、荆门等著名矿区，其储量在30亿吨左右。石膏建材制品在国外，特别在美国和欧洲各国应用广泛。随着我国建筑材料科学技术的飞速发展，石膏材料工程领域取得了许多卓有成效的成果，其工程应用日趋扩大，由于其产品优良的物理性、化学性、生物性、无放射性、节能性、可再生利用性和经济性，其环保、节能、绿色、舒适特征显著，是21世纪我国发展生态建筑的理想墙体材料。是目前常用建筑工程中墙体材料升级的主要产品之一。石膏砌块及其石膏墙体的主要技术性能可归纳以下几个方面：

• 舒适

先从石膏的水化反应和硬化浆体来论述这一特性，石膏砌块强度产生主要是:半水石膏溶解于水，很快成为饱和溶液，还原成为二水石膏:

CaSO₄• H₂o+1/2H₂o= CaSO₄•2H₂o，石膏的凝结硬化是一个连续的过程，经过溶解、水化、胶化和结晶，产生强度。

半水石膏水化反应，理论上所需水分只占半水石膏重量的18.6%，为使石膏浆具有必要的可塑性和工艺操作，通常加水60～80%，苏联学者列宾捷尔研究表明，半水石膏的硬化体，主要是水化生成物（二水石膏）结晶体彼此交叉连生而成的一个多孔的网状结构，它的许多性质为其结构接触点的特性和数量所决定，正是由于石膏硬化浆体具有大量的分布均匀的微孔结构（孔隙率50～60%），所以具有较高的透水蒸汽性能，而且材料的导热系数一般为0.1～0.2w/m•k。石膏制品具有“暖性”和“呼吸功能”显明特征，是发展“舒适”建筑功能的宝贵材料。美国和日本房屋的内隔墙几乎全部都是用石膏建材，欧、亚和其他地区，石膏建材隔墙的应用也较普遍。

• 环保

回顾材料科学的发展，可以看出国际上高度重视生态环境材料。提出“材料生命周期”的概念：资源开采及材料制备──材料产品制作──材料产品工程使用──材料产品废弃物处置。在上述生命周期，石膏砌块具备绿色建材的内涵，是目前常用墙体材料所不能媲美的。

放射性核素是评价建筑材料环保性能的重要特征。建筑材料中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40放射性物质会对人产生损伤，上述三种元素的放射性比活度超过限量禁止在建筑工程中使用。石膏砌块的放射性内外照射指数一般在0.1～0。因此，石膏砌块用于建筑工程材料无放射性核素污染，对人体无损伤，具有显著环保绿色特征。

石膏建材在其烧成过程中，由CaSO₄•2H₂O脱水变成CaSO₄•H₂0，其排放的“废气”是水蒸气，无毒。其产品“废弃物”可经破碎煅烧再利用，具有循环经济和可持续发展的特征。

• 节能

首先是生产能耗低，水泥、石灰、石膏三大胶凝材料的生产都是要经过煅烧，它们的烧成温度分别是1450℃、1000～1200℃、120～170℃，建筑石膏的烧成温度仅为水泥的1/10、石灰的1/7。石膏砌块由于具有分布均匀的高孔隙微孔结构，其热导系数仅为0.1～0.2w/m·K，表一是几种常用墙体材料的导热系数。石膏砌块的低容重和均匀的多孔结构，使其具有很小的热传导系数，因此石膏砌块在建筑节能中是一种理想的保温隔热节能材料。

几种常用墙体材料的导热系数　表一

• 轻质

石膏砌块的表观密度一般为700~850kg/m³，由于外观尺寸误差甚微，表面平整，墙体不用粉面。几种常用非承重墙体面密度对比如表二

武汉地区几种常用非承重墙的重量对比  表二

由于墙体自重轻，可减少结构自重，降低建筑结构造价，减小地震荷载，有利抗震。

• 收缩值低 

收缩值的大小是墙体开裂的最主要原因。试验证明，石膏建材制品在干燥──吸湿时收缩膨胀很小，表三是几种常用墙材的收缩值指标，从表中可看出，石膏砌块收缩值最低，因此石膏砌块墙体在工程中基本无开裂质量事故。

几种常用墙材的收缩值指标  表三

• 耐火

石膏砌块是不燃烧体。建筑石膏材料的水化产物是二水硫酸钙（CaSO₄•2H₂o），从理论上讲，二水石膏随着温度的升高，经脱水形成不同的石膏相，即石膏的变种，其制品不会破坏和失去隔火作用，不会危及财产和人的安全。根据实验，二水硫酸钙中结晶水的分解速度约为每6mm厚15分钟,以80mm厚的实心石膏砌块为例，其分解时间4小时，为火灾时人员的逃生和救火赢得了宝贵的时间。

• 隔声

隔声是建筑功能的基本要求，经检测，不同规格的石膏砌块能满足不同建筑类型，墙体的隔声要求。表四是几种不同规格石膏砌块墙隔声指标的测试指标。

不同规格石膏砌块的隔声指标  表四

• 施工性能：

产品可锯、可刨、可钉、机械加工性好、可干法作业、墙面不需粉面、施工速度快。用钢钉吊挂100 kg时，吊点不松动，吊点周围墙体无破损，无裂纹。

• 经济指标：

表五是几种常用材料的墙面造价对比，石膏砌块墙体造价最经济。

常用墙体材料造价对比  表五

                     作者单位：武汉市土木建筑学会建材学术委员会