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新型建筑材料论文
发布时间:2022-06-26 04:08:54 来源:乐橙足球app下载安装 作者:乐橙体育竞猜

  摘要:本文主要介绍保温砌块开发研制,用于代替传统的混凝土空 心砌块,这种新型的复合墙体保温材料具有重量轻,强度高,施工 快捷方便,工程造价较低,增加了隔热保温和环保的作用,实现了 建筑墙体具有保温节能和降低噪音的作用,而且大幅增加建筑使用 面积。

  根据国家建设部、国家建材局统计资料,我国房屋建筑材料中 70%是墙体材料,其中粘土砖占据主导地位,生产粘土砖每年耗用粘 土资源达}1 多亿立方米,约相当于毁田 50 万亩,同时,我国每年 生产粘土砖消耗 7000 多万吨标准煤,不仅增加墙体材料的生产能 耗,而且导致新建建筑的采暖和空调能耗大幅度增加,严重加剧了 能源供需矛盾。《国务院办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推 广节能建筑的通知》(〔2005) 33 号)明确规定,到 2010 年 底,所有城市禁止使用实心粘土砖,全国实心粘土砖年产量控制在 4000 亿块以下。国家政策的导向,无疑给新型墙体材料提供了广阔 的发展空间。

  2011 年 3 月全国人大和政协会议上总理在政府工作报告 中又重申了我国政府对全世界的这一承诺。发展低碳经济已成为我 国各级政府经济建设中的刚性目标任务。在不断增大的总能耗中, 建筑相关能耗(包括建筑能耗、生活能耗、空调能耗等)已经超过 工业成为第一能耗大户,占总能耗的 46.7%。建筑节能已成为关乎 国际名声的大问题,是节约能源的重要组成部分。在《国家中长期 科学和技术发展规划纲要(2006~2020 年)》中,把建筑节能与绿 色建筑列为优先发展领域。

  《民用建筑节能条例》:各级人民政府应当加强对民用建筑节能 工作的领导,推动民用建筑节能技术的开发应用;民用建筑节能项 目依法享受税收优惠;国家推广使用民用建筑节能的新技术、新工 艺、新材料和新设备。

  世界各国开展建筑节能无不首先抓建筑围护材料的革新,一些 发达国家早在六十年代就开始改用保温性能好、生产能耗低的新型 墙体材料替代传统墙体材料。在建筑中,外围护结构的热损耗最

  大,外围护结构中墙体又占了很大份额。所以建筑墙体改革与墙体 节能技术的发展是建筑节能技术的一个重要环节,发展外墙保护技 术及节能材料是建筑节能的主要方法之一。按照选用材料的不同, 建筑物外墙保温材一料分为单一墙体材料和复合墙体材料。单一墙 体材一料,如空心砌块、加气混凝土等,导热系数较大,一般为高 效保温材料的 20 倍,随着我国建筑节能 65%标准越来越广泛地推 行,单一材料墙体已不能满足保温隔热的要求,更多采用承重材料 与高效保温材料组合而成的复合墙体材料。复合墙体材料很好地结 合了两种材料的特性,既不会使墙体材料过厚过重,又具有保温隔 热特性,因此复合墙体材料是一种使用前景广阔的新型节能材料。

  传统材料的优点:尽管传统材料具有强度高、自重轻、耐久性 好、外形尺寸规整,部分类型的砌块还具有美观的饰面以及良好的 保温隔热性能等优点,应用范围十分广泛。在建筑施工方法上与粘 土砖相近似,在产品生产方面还具有原材料来源广泛、可以避免毁 田烧砖并能消化部分工业废渣、生产能耗较低、对环境的污染程度 较小、产品质量容易控制等优点。砌块建筑具有安全、美观、耐 久、使用面积大、施工速度较快、建筑造价与维护费用较低等综合 特点。

  传统材料的缺点:传统的砌块有块体较重、易产生收缩变形、 保温性能较差、易破碎、不便砍削等弱点,砌块产品在生产、建筑 设计和施工应用技术及质量管理等方面均有特殊要求,如果处理不 当有可能出现裂、漏、热等建筑质量问题。

  (一)节约能源,降低能耗复介保温砌块节约能源体现在两个方而, 一,是节约烧砖煤耗;二,是节约建筑采暖和降温能耗。传统的黏土 砖生产大量耗煤,每生产 1 万块砖均耗标准煤 1.3 吨,每年烧砖耗 标准煤达 6000 力吨左右,约占全国煤炭总产量的 5%。我国是能源 贫乏的国家,如此烧砖耗煤,造成了资源的极大浪费。用免烧空心 砌块取代黏土砖,可为国家节约大量煤炭。EPS 在砌块的内腔,火 灾时在无空气对流的情况下,小会产生火患,也只能在砌块空腔内 融化而小产生烟雾毒气,小会致人生命危险;也小会因墙体过火后, 有些砌块中间的燕尾槽或锯齿断裂而出现墙体开裂;也小会存在金属 连接件生锈而产生脱钩现象。

  我国北方地区年采暖能耗约 1.2 亿吨标准煤,南方及其他十热 地区: ,夏季降温能耗约是采暖能耗的 3 倍,这部分能耗若折介成煤 炭约 3-4 亿吨标准煤。这数量是十分惊人的,采用节能型保温隔热 复介保温砌块建造住宅,可实现建筑冬暖夏凉。若全国现在住宅全 部实现保温隔热化,年将节能折合 5 亿吨标准煤,人均节能 0.4 吨 标准煤。节能效果是十分乐观的。[1]

  块体的上下两端而之间设有宽通孔和窄通孔,共三排孔,通孔 相平行,并与块体大而的内外侧而平行;块体两端的中间设有与通孔 对应的凹槽。在两个凹槽和通孔内填充轻质隔热材料,如:EPS 板。 优点是:利用三条宽度不同,且平行的通孔与两端凹槽配合,延长了 墙体内外层之间混凝土材质的“热桥”距离,大大提高了墙体的隔 热保温效果,在通孔和凹槽内填充保温材料可进一步提高隔热保温 效果。和实心黏土砖相比,复合保温砌块具有保温、隔音、防火、 质轻、抗震、坚固、美观等优点,用其建造的房屋抗震能力强,有 利于实现建筑的轻刑化、节能化、舒服化、美观化,让老百姓住上 高性能的住宅。

  (三)降低建筑造价,经济优势显著 使用复合保温砌块建造房屋,可比黏土砖建筑节省工程造价 25%缩短工期 50%,节省钢材 40%,节省砌筑砂浆 50%,节省抹面砂 浆 40%,节省人工 40%,采暖耗能降低 30%-50%。同时,砌块建筑在 施工中废除了传统的手工瓦刀作业,减少大部分模板和高层脚手 架,免除十几道施工作业程序,大幅度降低了劳动强度,提高施工 作业的安全性和科学性。囚此,夹芯空心砌块具有较好的经济和社 会效益。[2] (四)废渣掺量大,有利于治理环境污染 该砖块废渣总掺量可达 70%左右,在空心砌块产品中废渣掺量 是最高的,可同时利用粉煤灰、炉渣、磷石膏、电石渣、废碱液或 废碱渣、废砖粉等废渣。这对环保十分有好处、变废为宝,利国利 民。 (五)容重小,降低建筑自重 由于产品大量利用轻集料,容重小,承重砌块也不超过 1200kg/m3, 可降低建筑自重,有利于实现建筑的轻型化。

  选取普通硅酸盐水泥为砌块壳体的主要胶凝材料,低碱快硬硫 铝酸盐水泥或普通硅酸盐水泥为泡沫混凝土的上要胶凝材料。普通 硅酸盐水泥米源广泛、价格低廉、耐水性能好、强度高、耐久性优 异,硫铝酸盐水泥的早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐腐蚀和低碱 性等基本特性适宜于泡沫混凝土的性能要求。

  (2)保温材料 砌块选取泡沫棍凝土和聚苯乙烯泡沫塑料作为保温材料,泡沫 混凝土为企业自主研制的无机材料,导热系数0.072w/( m.K),保 温性能良好,同时,又具有较好的耐火性能,聚苯乙烯泡沫塑料导 热系数通常小于 0.4w/(m.K),能够有效提高砌块的保温隔热性能, 以满足新建、改建、扩建的居住建筑和公共建筑必须达到节能 65% 或 50%的标准要求。 (3)矿物掺合料 选取粉煤灰(二级以上)作为矿物掺合料,其较好的形态效应、 火山灰效应和活性效应,大大改善了复合自保温砌块的物理力学性 能,降低了自保温砌块成本。

  (4)其他材料 为有效改善壳体混凝土、泡沫混凝土的性能及界面的结合,提 高复合保温砌块的力学性能、热上性能、防水性能、抗冻性能,还 掺加了减水剂、防水剂、高分子聚合物、稳泡剂等外加剂,为激发 粉煤灰的活性,还掺加了一定化学激发剂。所用外加剂均为自行配 置。 三.生产工艺 复合保温砌块的生产土艺主要包括以下几个主要环节:砌块壳体 胶结料的混合与搅拌,泡沫混凝土的生产制备,泡沫混凝土与聚苯 乙烯泡沫塑料板保温芯体的切割和固定,壳体浆料的浇注、振动、 成型,砌块的养护等。该生产上艺流程如图所示。

  根据生产砌块强度等级和外型类型,计算生产所用原材料配合 比,并选取适宜的水泥、粉煤灰等胶凝材料和筛取一定级配的细砂 作为骨料,根据砌块性能要求和原材料配比选取外加剂,提高和改 善其各项性能。 (2)计量与搅拌

  严格计量,以保证制品的性能稳定。水泥、粉煤灰、细砂等每 次投料前过秤计量,经试验确定用水量,生产中严格进行控制。严 格把握混合与搅拌时间,确保砌块质量和成品率。

  为保证成型质量,混合料含水率要适中,浇注与振动同步进 行,填模要均匀,振动时间不应过长。

  生产中复合保温砌块采用自然养护,将砌块联通模具一起平稳 地放入养护场,盖上塑料膜保温保湿养护,提高坯体的早期强度, 静养二天后脱模,进行码垛覆盖喷水养护,也可放入塑料大棚内利 用太阳能养护,每天洒水的次数视气候季节而定,洒水量以保持坯 体的潮湿状态为佳,以维持水泥水化反应的正常进行,养护两周后 揭开覆盖物自然养护 28d。自然养护上艺必须做到坯场高度平整, 以兔养护过程中变形或断裂,砌块体不能码垛过高,一般 4 一 5 层,冬季采用保温措施或促进砌块硬化的技术乎段,促进坯体硬 化,防止暴晒雨淋避免坯体表面损伤或产生裂纹。

  混凝土复合保温砌块生产线以混合搅拌注塑成型机为核心设 备,泡沫棍凝土搅拌成型机、泡沫混凝土和聚苯乙烯泡沫塑料板切 割机为辅助设备,从原材料计量、搅拌、泡沫混凝土和砌块壳体成 型、保温芯材切割,立膜固定、浇注振动成型、运送、养护等生产 上艺均由设备完成,形成了机械化生产线。与传统的千上生产相 比,该生产线具有两个显著的特点:一是可以大大提高生产效率,减 轻土人的劳动强度;二是消除了人上生产中常出现的振捣不实、模具 组装不齐备等现象,使产品的力学性能、外观质量等大幅提高,产 品质量得以保证。[3]

  1.复合自保温砌块外壳为细石混凝土,具有较高的强度,保证 自保温砌块的外观质量和力学强度。其与外墙水泥砂浆抹灰层结合 牢固(强度、吸水率、导热系数、膨胀系数等基本一致),使收缩、 空鼓、裂缝、渗漏、脱落、易老化等建筑外墙通病得以有效解决, 能做到与建筑物同寿命,在保证水泥及施上质量的前提下,一可终 身兔维护,降低了建筑后期维护费用。

  2.孔腔内填充自行研制的泡沫混凝土,并经过特殊界面结合处 理,使其与混凝土壳体有机结合,保证砌块的整体性,保证砌块各 项性能,改善自保温砌块的保温陌热性。泡沫混凝土由水泥、粉煤 灰、外加剂等加水混合搅拌,再加入自上研发的发泡剂混和搅拌、 成型、养护而成,其十表观密度在 150 一 200kg/m3,导热系数 0.071w/( m.K),具有保温隔热、耐燃、利废、吸音隔音、廉价等 优良特性。

  3.复合填充聚苯乙烯泡沫塑料板,能极大提高自保温砌块的保 温隔热性能,其效果完全达到或超过国家 65%的现行节能标准,并 且重量轻、大幅度降低建筑结构成本,砌筑速度快、缩短施工工 期,耐火性能良好,适合南北一方不同气候各类非承重民用、工业 与公共建筑,特别适用于高层建筑。 自保温砌块的优势: 1、和建筑物同寿命

  可以单独砌筑成墙,解决了建筑保温墙体的整体性和耐候性, 很躺体保温系统的使用寿命与建筑物的使用寿命一致。 2、防火性能好

  周围采用混凝土壳体,内置保温材料,一可有效消除火灾隐 患。 3、保温性能良好

  芯体采用发泡混凝土和阻燃聚苯板,导热系数低。系统整体性 好,无热桥。可通过调整芯体厚度满足我国不同地区建筑节能设计 标准要求。 4、节省上期

  使用自保温砌块砌筑完毕,一可直接进入装饰,无需再做保 温,可大大缩短上期。[4]

  五、市场前景分析 1、 2011 年年底前,北京市的建筑节能由现在的节能 65%,提高

  到节能 75%。其它省市的节能指标必将跟进,在短期内提高一个等 级。节能指标的提高,势必淘汰一批勉强达到现在节能指标的产 品,增加墙体保温成本与难度,使得成本因素更为敏感。

  2、“公消[2011]65 号”的颁布实施,严格限制了那些外保护 层、保温层与主体砌块间,无法“形成混凝土整体构造”的自保温 砌块在工程的应用;大大增加了加气混凝土砌块等墙体复合外保温 体系的成本与施工难度。

  3、中华人民共和国国家标准 GB50574-2010 中规定“夹心复合 砌块的二支块体之间应有拉结”。2011 年 6 月 1 日起执行的该标 准,又将通过保温泡沫上燕尾槽将主体砌块与保护层拉结的产品排 除市场。

  到二○二○年,我国将在现有建筑总面积四百亿平方米的基础 上,新增三百亿平方米的建筑面积。中国正处于城镇化的快速发展 时期,未来十五年,我国每年新增建筑面积将达十八亿至二十亿平 方米左右。2009 年 11 月 14 日,中国入世首席谈判代表龙永图明确 指出:中国经济发展,有两个基本动力,一个是工业化,一个是城 市化。不管从我国历史,还是国际规律来看,城镇化比例都是一个 国家经济繁荣的标志。以城镇化比例达到 85%、每年提高一两个百 分点来计算,也还要 30 年到 40 年。在整个中国城镇化大发展背景 下,房地产肯定是推动中国经济的最重要行业之一。建设部要求: 要围绕利废量大,环境污染小,节能效果显著的生产技术,开发优 质利废制品。

  该产品针对现有外墙外保温体系存在的缺陷,有效的解决了墙 体保温、冷热桥处理、耐久性不足、施上困难等一系列问题。为建 筑节能 65%要求更快、更好的实现提供了有力的技术支持,具有较 好的经济效益和社会环境效益。

  该产品的生产,为建筑行业提供了一种新型墙体保温材料。复 合自保温砌块具有抗压强度高、丁一燥收缩小、抗冻性好等特点, 可完个满足现有建筑及在建建筑对高性能保温材料的的需求。

  该复合自保温砌块性能优良,可完个替代现有外墙保温材料。 因该复合自保温砌块主要原材料为无机材料,所以耐久性较好,一 可实现与建筑物同寿命的要求,避免了现有保温方式存在的寿命短 问题,间接的节约了资源、保护了环境,对自然资源和环境保护具 有重大意义。

  该项目的研究不仅解决现有外躺保温方式寿命短的问题,而且 实现了国家对建筑节能 65%的口标要求。有利于保护能源,减少环 境污染,实现建筑节能的经济效益、社会效益和环境效益的统一, 这对于加快城市化进程、提高居住质量和生活水平,加快资源型、 节约型、和谐型社会建设都具有重要的现实意义。

  综上,该项目产品可替代大量的实心粘土砖,为国家节约大量 的能源和土地,同时项目消耗大量土业固体废弃物,有利于环境保 护。用自动化流水线生产复合自保温砌块,生产效率高,成本低, 产品质量稳定。生产的复合自保温砌块具有保温隔热性能好、自重 轻、强度高、防水、抗渗、收缩率低、使用寿命长、施土简单等优 良特性,有利于建筑节能的发展。

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