美国石膏产业发展情况介绍

    ​    ​1、美国石膏消费情况

    ​    ​美国是世界最大的石膏生产国之一，也是最大的石膏进口国之一。2015年石膏总消耗量估计为2690万t，其中天然石膏产量为1150万t，俄克拉何马州、得克萨斯州、内华达州、堪萨斯州、艾奥瓦州、阿肯色州的产量占总天然石膏产量的70%以上。工业副产石膏的用量为1150万t。进口天然石膏390万t，进口石膏绝大部分来自加拿大沿海各省，其它来自墨西哥和西班牙[1]。美国石膏粉主要用于生产纸面石膏板和石膏制品，其余应用于水泥缓凝剂和农业等。美国工业副产石膏一直处于增长状态，目前趋于稳定。

    ​    ​根据“全球石膏杂志”数据显示，2016年全球石膏板产能为127.28亿平方米/年，美国石膏板产能约为36.26亿平方米/年，占全世界份额28%[1]。图1显示了美国共7家石膏板主要生产企业及其产能分布，分别是：USG、NationalGypsum、Georgia-Pacific、CertainTeed Gypsum、American Gypsum、Continental Building Products（CBP）和PABCO。

    ​    ​2014年美国石膏板的总消费量为20.0亿平方米，2015年这一数字为20.4亿平方米，比2014年增长了2.3%。然而比2005年的33.44亿平方米低了很多，这是由于受到经济危机的影响，石膏板产量在之前跌倒了一个谷底，随后在2011年至2015年之间，美国石膏板的产量从2011年的17亿平方米以27.9%增长。

    ​    ​2、美国石膏产业发展影响因素

    ​    ​1）美国脱硫石膏发展与价格

    ​    ​在15年前美国出现了大量的廉价烟气脱硫石膏。石膏公司迅速的建造新的产能来利用这批高质量低成本的原材料，同时充分利用新的高效生产厂带来节约成本优势。随着新产能的出现和生产成本的减少，新生产厂生产了足够的竞争力，脱硫石膏在石膏板制造业中得到日益广泛的应用，在差不多18个月后，产品价格下降到不足从前的一半，一度导致天然石膏进口大量减少。见图2  USG公司年度平均价格和销量，可以看出在1999-2000年期间产品价格持续下降，甚至在销量不断增长的情况下也如此。很明显，产品价格的下降不是销量下跌导致的。

    ​    ​2）美国石膏产能利用率与价格

    ​    ​产品价格和产能利用率的对照才揭示了产品价格下降的真正的原因。图3为美国过去15年的行业销量与产能利用率的对照图。当行业产能利用率低于85%～90%时，产品的价格开始下滑，并且保持趋势直至供求曲线回归平衡。通常价格下降并且迫使工厂关闭，直到产能利用率达到85%～90%。

    ​    ​3）美国石膏消费与经济的关系

    ​    ​美国经济正在复苏，然而却面临潜在的二次衰退，而且目前正处于探底过程。见图4美国石膏消费与经济衰退的关系，从图中可以得出，每一次的经济的衰退都会对石膏消费产生重大的影响，如两次世界大战，美国经济大萧条，次贷危机均导致石膏消费量的减少，且石油禁运，物价上涨和次贷危机让美国石膏消费出现断崖式的下跌，只有二战后房地产繁荣和可用贷款信用两个时期，美国石膏消费得到了巨大的提升。

    ​    ​4）美国石膏与新住宅许可证的关系

    ​    ​图5显示了美国石膏消费与新住宅建筑许可证的关系。从图中可以看出，在1985年之前，石膏消费量与新住宅建筑许可证数比较接近，表明美国石膏消费主要应用于家庭式住宅的装修。而1986年以后，两者之间的差距越拉越大，这表明美国石膏越来越多的应用于公共设施的建设。
 

    ​    ​5） 美国石膏消费量与水泥产量的关系

    ​    ​石膏与水泥两大胶凝材料，在美国建筑行业具有同等重要的地位。目前在美国，木材是房屋建筑材料的首选。事实上，在20世纪中期，美国的建筑基本依靠使用钢筋和水泥，但后来美国更多的房子是用木料来建造的。这是因为在美国，一方面木材价格相对便宜，经久耐用，且木材本身重量轻又容易切割；另一方面，美国由于地广人稀，多为独立住宅，木质结构足以很好地保证房屋的质量。由于抹灰石膏、石膏板等石膏建材能够很好的与木质房屋配套，使石膏建材在美国拥有重要的地位。由图6可知，在美国，水泥产量与石膏的消费量息息相关，且两者的差距并不十分悬殊。水泥消耗量与石膏消耗量比值常年保持在2.5～3.3倍范围内。

    ​    ​3 、高附加值石膏制品在美国的发展

    ​    ​1）高性能玻纤毡石膏板

    ​    ​美国的商业建筑主要是由金属龙骨与纸面石膏护板组成。但是这种石膏板因使用纸面层，长期暴露于空气中或潮湿环境中，会发生翘曲、分层及发霉。对此，20世纪80年代初美国建筑业要安装于龙骨上的护板应具有较高的稳定特性和耐气候性。因此，新型的玻纤毡石膏护板得到了良好的开发与应用，该产品的热膨胀与湿膨胀均较低，性能稳定。并且可在现有的制造纸面石膏板的装备上生产，不需要企业重新投入过多资金。

    ​    ​最初的玻纤毡石膏板于1986年问世，是以防水性高的无机石膏作为芯材，在其上、下两面分别用无被覆的非编织的无机玻璃纤维作为增强材。玻璃纤维毡部分浸入石膏芯材中，其有孔隙的表面则暴露在外。这样提供了较强的机械粘结，类似于混凝土中的钢筋。第二代玻纤毡石膏板于1989年问世，除了具有第一代板的所有特性外，这种板的上、下两个表面在工厂中已预先喷涂了底漆，因而不必在施工时再使用底漆。但是这种板原先多孔的表面使得底漆、涂料或其它液体涂覆料的用量过多，因而其用途只能局限于作外墙的护板。第三代玻纤毡石膏板的性能有很大提高，具有经填充的或“封闭的”上、下两个表面，不仅具有第二代板的所有特性，并且还体现“表面封闭技术”（SST）所赋予的特性[2]。此技术可为再在其上被覆液体涂料或薄壳的、粘性的膜层提供最坚韧的表面，同时还可为其他应用提供优越的表面特性。这种封闭的表面能很好地与嵌缝剂、涂料相结合，有助于在室内应用，这使玻纤毡石膏板的使用超越了仅局限于作外墙的护板的发展历程。

    ​    ​表1中列出第一代、第二代与第三代玻纤毡石膏板的比较。

    ​    ​经试验证明，玻纤毡石膏护板虽长时间暴露在雨淋、冻雨、雪、海风与砂尘暴中，并未出现破坏或分层的迹象。工程师们在后续考查中，也未发现接缝脱离、板面破坏或分层的现象。在墙体的垂直表面与伸出部分也未曾观察到有受损伤的产品。通过实际工程应用认可，使此种板材可进一步应用到其他方面，诸如通风井的内衬、室内用隔板、瓷砖的衬板以及屋顶的覆面板（作为保温用）等。这被医院、学校以及对室内空气质量与建筑物的长期性能有较高要求的一些大工程广泛应用。

    ​    ​Georgia-Pacific所生产的玻纤贴面石膏板Dens具有这样的优异性能，此外，还具有出色的防霉菌功能，Dens产品对石膏芯进行特殊处理，并用玻纤贴面取代了传统的纸面，确保了Dens产品达到了出色的防霉抗菌和放潮性。对于医院来说，霉菌的生长会是一个很大的问题，而恰恰是这些特殊的石膏板可以极大抑制霉菌生长。

    ​    ​而且玻纤毡石膏板可以确保项目在限定时间内交付使用。众所周知，在建筑完全干燥前使用纸面石膏板是个赌博行为，特别在经常会使施工期延误的暴风雨多发和潮湿地区。没有承包商愿意一直替换遭到破坏的纸面石膏板。但是，Georgia-Pacific的Dens玻纤贴面产品可以预先安装而且不会有替换的风险。预先安装意味着不用等到结构封顶，和完成门窗的安装之前，就能进行安装。

    ​    ​2016年我国的玻纤毡石膏板产业仍处于空白状态，美国0.8亿平方米的玻纤毡石膏板由Georgia-Pacific专供。在北美和欧洲，玻纤毡石膏板可广泛应用于屋面、外墙、电梯井、防火、瓷砖背墙和室内防潮等领域，并且凭借其优异的产品性能及稳定性，其价格也高于普通纸面石膏板的价格。

    ​    ​与其他建筑材料相比较，此种板材的优点在于对大气暴露有很好的承受能力、缩短施工工期因而降低建筑造价、具有设计的灵活性、便于安装、尺寸稳定并可防霉。这些特性可使之继续成为建筑工程的一种理想基材。就其防潮湿、防火与防霉而言，是一种创新型的材料，可继续超越其他供选用的基材，未来在我国具有发展价值和发展空间。

    ​    ​2）石膏基自流平砂浆

    ​    ​20世纪80年代以来，美国等发达国家开始研究石膏基自流平砂浆，经过前期多年的发展，可以成熟的应用于地暖技术，即与聚乙烯管热水管相配合作为地暖系统的配套找平材料，代替了地热系统中传统的铜管与水泥混凝土的搭配，从而避免了水泥混凝土对铜管产生的腐蚀情况。后期石膏企业开始制定为地暖应用的石膏基自流平砂浆规范。

    ​    ​石膏基自流平与水泥基自流平在一般性能的比较上，初凝时间较短，可上人时间也较短，且流动性相当，但是密度要低于水泥基自流平，并且表观状态也比水泥基自流平更容易做到光滑平整。

    ​    ​美国USG是国际上较大型的跨国建材集团之一。该公司自20世纪70年代开始石膏基与水泥基自流平砂浆的批量生产，产品主要用于工业、商业、公共建筑物与住房的室内不平整的地面基层上。

    ​    ​据沈荣熹[3]推测以上3种石膏基自流平砂浆的石膏种类组成，PROFLOW砂浆很可能是用α-半水石膏与β-半水石膏的混合物，QUIC-TOP砂浆是用单纯的α-半水石膏，而MULTI-USE砂浆则是用单纯的β-半水石膏。

    ​    ​PROFLOW砂浆和QUIC-TOP砂浆可作为工业、商业、公用的新建与翻修建筑物室内优质的自流平地坪，在现浇混凝土、混凝土预制板基层上较短时间内浇筑出表面光滑、无裂缝的自流平层。QUIC-TOP砂浆由于浇注、摊平后凝固快，可在短时间内形成平滑与硬质的表面。使用此种砂浆可显著提高浇注速度、加快工程进度并减少停工时间。

    ​    ​以上2种石膏基自流平砂浆，在大多数情况下，基层混凝土无需经表面喷射清理即可在其上浇注此种自流平砂浆。硬化后可铺装多种饰面材外，也可在终凝后直接选用适宜的涂料，形成带色的、耐磨的面层。  

    ​    ​MULTI-USE砂浆适用于住宅与轻型商业建筑的新建或翻修，尤其适合用于木结构建筑物，可任意控制浇注层的厚度（最大可达75mm）。与其它自流平砂浆相比，其造价低、施工的劳动强度较少。此种砂浆更适用于作为地下辐射采暖装置（水热或电热）的包覆层。当浇注层的厚度较大时，使用过程中有较好的隔音效果。在水泥基自流平砂浆中尚无与之类似的产品。

    ​    ​三个品牌的石膏基自流平砂浆硬化体均不宜在潮湿环境内使用。

    ​    ​自流平石膏具有非常广阔的发展空间，欧洲自流平石膏第一大供应商，年产量70万吨，产品销售到15个国家。几年前，我国石膏大部分用于水泥缓凝剂、纸面石膏板，石膏砌块等领域，很少应用于石膏自流平砂浆。自2015年以来石膏基自流平砂浆在上海、济南、青岛等地已经有楼盘陆续开始使用，但总量仍然很少。

    ​    ​4 、总结

    ​    ​（1）美国石膏的消费量在增加，且天然石膏的使用量也在逐步增加，石膏价格也在上升。

    ​    ​（2）美国石膏板的价格与产能利用率有直接的关系，且目前，美国石膏板消费正处于稳步增长阶段。

    ​    ​（3）玻纤毡石膏板问世之初，即被证明它是一种有价值而又可靠的建筑材料，具有普通石膏制品不具备的优越性能，在我国具有发展空间。

    ​    ​（4）石膏基自流平砂浆在美国、欧洲等地已经具有很大、很成熟的应用市场；而在我国属于起步状态，相关生产单位和科研单位已经开始在该领域谋求发展，未来将会有极大的发展空间。