保温砌块（通用9篇）
保温砌块 篇1
烧结砖瓦产品, 从其建筑使用功能上讲, 有着许多其他材料不可替代的优点。它虽然是人类发展史上最古老的建筑材料之一, 但仍具有现代社会适应性。在数千年的发展进程中, 事实上它一直被不断修正, 扩展自己的功能属性, 一直被人们革新, 提高本身的使用价值、生态价值和美学价值, 满足现代社会经济、环境及人文要求, 从而在当今世界经久不衰, 有其广泛的建筑使用功能和丰富的科学内涵。采用欧洲先进制砖设备生产的页岩烧结保温砌块, 正是这种价值和内涵的典型体现。且抛开其防火功能、呼吸功能、相移动功能等等不说, 单就其保温隔热功能来进行分析, 对行业技术进步提供一点思路和帮助。
我们知道, 热量是通过传导、对流、辐射这三种方式进行传递的。烧结砖、砌块的特点是内部具有较多的孔隙, 热量通过材料实体和孔隙两部分进行传递。通过实体的部分是靠固体的传导, 而通过孔隙的部分是以辐射和其中介质的传导、对流的复杂方式进行的。结构对材料的导热系数影响很大, 若结构疏松多孔, 则孔隙被气体所充满, 气体导热系数远较固体为小, 从而降低了导热系数。但是必须注意, 细小且封闭的孔隙, 才不会引起明显的对流作用, 而粗大且连通的孔隙, 会因介质对流作用增强, 反而使材料的导热能力提高。这里主要分析页岩烧结保温砌块, 通过传导和对流这两种热量传递方式的保温隔热原理。
1 传导方式
热量通过传导方式传递, 有两种方法降低它的单位面积传递效率:一是增大传导介质的热阻值, 让热量难以通过。另一种是延长介质的传导路径。页岩烧结保温砌块的原料经过高温烧结后, 它的热阻值已经恒定。而它独有的孔型设计, 正是将传导路径加以延长 (如图1所示) 。经过测量和计算, 传导路径由原来的365 mm延长到810 mm, 极大地降低了热量的传导效率, 从而达到保温的作用。
2 对流、辐射方式
页岩烧结保温砌块用试验方法测量, 能够看到的宏观孔洞率达到52%。这部分孔洞在砌筑完成后, 每排孔与孔之间、排与排之间都是相对密闭的, 能够形成178个密闭腔体 (以365 mm×248 mm×249 mm的保温砌块为例) 。空气在密封状态下的导热系数是很小的 (约为0.021 W/ (m·K) ～0.023 W/ (m·K) , 这就有效形成了交错分布的178个热量传播路径断桥, 极大的阻绝了热量的流失和传递, 达到保温隔热效果。
另外, 在页岩烧结保温砌块的原料中, 加入了20%以上 (体积比) 的锯末、植物秸秆粉末等造孔材料, 这些造孔材料在高温烧结过程中被烧失, 产生了无数个不连通的密闭细小微孔。一般实心砖的体积密度约为1 700 kg/m3, 其导热系数约为0.81 W/ (m·K) ;在绝对密实下的真密度约为2 500 kg/m3, 其导热系数约为1.2 W/ (m·K) 。已知密闭状态下的空气导热系数为0.023 W/ (m·K) , 则绝对密实下砖的导热系数为空气导热系数的1.2/0.023=52 (倍) 。由此可见, 气孔对砌块的保温隔热性能的提高起着非常好的作用。因此, 在砌块的实心部分, 又形成了大量微观密布的断桥, 进一步的提高了材料的保温隔热性能。
3 独有的砌筑方法, 最大限度地降低热桥影响
页岩烧结保温砌块采用薄灰缝精细砌筑法砌筑。水平灰缝控制在2 mm左右, 使得由灰缝产生的热桥效应降低到传统砌筑方法的1/5～1/4。竖向缝依靠砌块特有的契口形式, 互锁顶紧后, 利用机械式迷宫密封原理, 也能有效的阻断热桥。
实心砖的导热系数为0.81 W/ (m·K) , 西欧著名的“波罗顿”砖, 最先进的导热系数仅为0.08 W/ (m·K) ～0.12 W/ (m·K) 。经过新疆维吾尔自治区建材非金属产品质量监督检验站, 采用冷热箱法, 对页岩烧结保温砌块砌体结构传热系数检测, 在365 mm砌块厚度方向上, 加内外各20 mm砂浆抹灰层, 实测传热系数可达到0.40W/m2·K以下, 理论计算当量导热系数约为0.155 W/ (m·K) 。是目前国内唯一依靠单一砌体结构, 不复合其他任何保温材料, 就可达到建筑节能65%的自保温墙体材料, 具有世界一流、国内领先水平。
摘要：主要分析了页岩烧结保温砌块通过传导和对流这两种热量传递方式的保温隔热原理。
关键词：页岩烧结保温砌块,保温隔热,原理
保温砌块 篇2
前言
节能降耗，建设节约型社会已成为当前全社会的共识，在我们这样一个人口众多，人均资源相对贫乏的发展中国家，只有建设节约型社会，才能达到可持续发展，既有利于当代，又能造福子孙。而在能源消耗中建筑能耗又占相当大的比重，因此建设节能建筑是我国当前和今后相当长的一个时期的头等重要的大事，而建设的建筑要达到节能的要求，就必须使用新型的建筑材料。欧洲普遍使用的高孔洞率砌块就是世界上最节能的墙体材料之一。这种高保温砌块即环保节能又是典型的绿色建材，这样的一种利国利民的好建材为什么在我国不能推广和普及呢？这是由于生产高孔洞率保温砌块需要高档的生产设备，而我国到目前为止还不能设计和生产这样的设备，所以需要这种建材时只有从欧洲的德国、意大利等国家进口，这严重制约着节能墙材的发展，而这种新型墙材和生产墙材用设备中也孕育着巨大的商机，山东矿机集团面对商机及时迈出了具有重大意义的一步，同世界上顶级的高孔洞率保温砌块设备制造商意大利COSMEC公司合作，共同合资组建山东矿机迈科建材机械有限公司，生产高孔洞率保温砌块生产设备，实现了世界顶级技术与中国本土制造的最佳结合。
生产高孔洞率保温砌块所用的切码运设备有切条机、运条皮带、切坯机、运坯皮带、湿坯编组系统、上架系统、干燥系统、下架系统、干坯编组系统、码坯机、卸垛系统、包装系统等组成。下面对各种设备在不同产品中的应用作一下简单的介绍。1 切割设备 1．1全自动切条机
切条机是泥条从机口挤出后的定尺切割装置，其功能是将泥条切割为具有等长的条形体，而高孔洞率保温砌块对切条机具有很高的要求。我公司生产的切条机钢丝由气动涨紧，钢丝的涨力可以针对不同的产品进行控制，达到钢丝切割即锋利，切割断面整齐，又能提高钢丝的使用寿命，而切割前皮带输送机的被动轴上装有传感器，将机口泥条的速度准确无误的反馈到控制中心驱动切割架与泥条作同步运动。当泥条达到切割长度后，切割钢丝运动，此时泥条与切割架做同步运动，这样切割出的泥条断面与底面垂直，并由于尺寸控制准确，最大程度减少了泥条头的浪费。而切条钢丝由于与气缸相连，出现断丝时，气缸传感器将信号传到控制中心，控制中心发出报警信号和停机信号，以便能及时更换切条钢丝，由于停机及时，也避免造成泥条浪费。
1．2自动切坯机
我公司生产的切坯机以其先进性、多用性和可靠性著称，针对不同壁厚和孔洞率的高孔洞率保温砌块，必须采用相应的坯体驱动方式和切割方式。由于保温砌块的特点是薄壁因此也决定了它的切割要比空心砖相比较有一定的难度，传统的切割方式是推动泥条前进通过钢丝切割成需要的 尺寸，而用这样的方式是不可能切割保温砌块，那样的话只能将泥条推坏，这也是目前国内生产的切坯机无法满足生产保温砌块的最关键的技术之一，在各种切坯解决方案中, 我公司生产立式和卧式切坯系统，当坯体的孔洞率较高壁较薄时应采用立式切坯系统，此时砖坯仅承受钢丝的的垂直切割力，坯体不易变形；而卧式切坯机巧妙运用输送带与泥条底部的摩擦力作为切坯的动力，使泥条通过钢丝，并且在泥条通过钢丝的过程中，由于机器上安装了先进的切丝系统,在切坯过程中可以纵向移动, 类似于人工锯木材的动作，使得钢丝既能容易的切入泥条精度高,大大减少了断丝, 维修保养成本低.又使钢丝对砌块壁的损害程度减少到最低，保证了产品的质量。
而切割钢丝的拉紧方式也影响到产品的 质量，钢丝拉的太紧容易断丝，拉的太松又影响产品质量，我公司开发了气动拉紧装置，其拉紧力可以很方便的随时按照泥条的挤出硬度情况进行调整，并且气缸上装有活塞位置传感器，当有断丝情况发生的 时候，传感器将接收到的信号输送到控制中心，控制中心发出指令，更换钢丝，避免了不合格品的进一步发生，提高了劳动生产率。2 运坯设备
2.1 砖坯上盘系统：
保温砌块的干燥方式与我们国内的传统干燥方式也有本质的区别，保温砌块的干燥只能在干燥盘上完成，并且砖坯的上盘即不能用手工的方式又不能用传统的机械夹持方式，而我公司开发的上架系统采用的是用各种输送带的组合转运和各个机架的升降实现湿坯的安全无损伤上盘。2.2上架系统： 用伸缩式夹具将干燥盘一个一个的平稳的转移到干燥车上，在干燥车装盘过程中干燥车在提升系统的作用下做向上运动，托盘装满后进入干燥室进行干燥。2．3下架编组系统：
坯体干燥完毕后，下架系统将托盘平稳的转送到输送带上，并在组合皮带系统的作用下，将坯体转移到编组系统输送带上顺利实现编组前的准备工作，而编组系统将按照不同的坯体尺寸圆满完成干坯码坯前的分配和组合。3 码坯设备 3.1码坯机
码坯机是将干坯码放到窑车上的搬运装置，码坯机由提升行走小车、升降导轨、夹头、机架、升降限位装置、缓冲制动器六部分组成。提升行走小车有两个电机减速机，一个行走电机减速机驱动两个齿轮，通过机架上的齿条带动行走小车做平行于水平面的往复运动，另一个升降电机减速机驱动卷升轮旋转，通过链条带动夹头支架沿升降导轨做上下运动；夹头各由一个电机减速机控制夹头做90°旋转运动。
工作时，当码坯下运坯带上的砖坯编组完成时，夹头支架在升降电机的作用下沿升降导轨下降，通过编码器的控制使夹头准确到达砖坯的位置停止；此时夹头气缸动作，夹紧砖坯后，夹头支架在升降气缸和升降电机的共同作用下沿升降导轨上升，通过编码器的控制，夹头提升到准确高度后停止。提升行走小车上驱动减速机启动,通过齿轮齿条传动，带动行走小车到达窑车上方,此时夹头支架在升降电机的作用下沿升降导轨下降，通过编码器的控制使夹头准确到达窑车上方停止，夹头气缸动作，松开砖坯，然后夹头上升到一定高度，返回到码坯下运坯带上部，进行第二次动作，第二次动作时，在夹头提升过程中，先是两端夹头先旋转90度，然后中间夹头再旋转90度，同时向窑车方向移动，当砖坯码到窑车上后，夹头向上提升，回到码坯下运坯带上部后，再旋转到初始位置。此过程往复运动。将制成的砖坯按码放要求码放在各辆焙烧窑车上，等待进窑焙烧。3．2卸垛系统：
卸垛系统的主要功能是将成品从窑车上一层一层的卸下，并按规定的排列顺序排列好，其夹头的结构与码干坯系统的基本相同，一般都是单头夹具。
整条切码运设备为全自动生产线，无需人工操作，全部由PLC控制。4 结束语
保温砌块 篇3
【关键词】建筑节能；自保温系统；加气混凝土
我国砂加气混凝土的发展历史悠久，产品主要是由砌块和板材两种不同材料构成的，对自动保温系统的研究也是刚刚起步，没有形成具体的系统生产工艺。砂加气混凝土砌块本身具备着隔热保温性特点，能够在工程应用中满足不同墙体的节能标准要求。通过多年的工程实践分析得出，各种形式的墙体都具有着良好的保温作用，和其他墙体结构相比，使用这种混凝土砌块墙体有着显著的耐久性和功能性，且其表面坚固程度和抗冲击程度良好，因此受到广大建设设计师的青睐和追捧，被广泛的应用。
1.砂加气混凝土砌块自保温系统特点及组成
砂加气混凝土砌块墙体最大的优势是保温性能好、施工便捷、造价低，而且砌块的墙体质量有保障，是一种节能环保的新型建筑材料。现如今，随着工业化程度的不断提升，这一建筑材料的生产速度不断加速，材料的质量和施工的工序方面得到了极大的提升，对于传统的施工工艺有所改进，保温性能更佳。
作为建筑物的基本围护结构，砂加气混凝土墙体特别适合在冬冷夏热的地区使用，由于这些地区温差大，因此对于保温程度的要求更高。一般来说，砂加气混凝土保温系统主要由砂加气混凝土砌块、砂浆，腻子、修补材料等各个部分组成，各个配件之间需要专业的机具来进行配套处理。
2.原材料质量控制
目前，我国砂加气混凝土砌块的生产厂家主要有三类：
第一类是以国内各大私营企业为代表的生产厂家。这些单位有着雄厚的资金、先进的生产技术以及高新生产线，其所生产出来的产品外观尺寸精确度高、误差小。在砂加气混凝土的施工中，这些企业采用的是先进的专门技术，因此很少出现孔洞开裂的问题。
第二类是指传统的国产设备为主的企业。这类企业主要是采用地面翻滚切割技术为主，尺寸的误差比较大，但是比较适合我国当前社会发展要求。在这类企业生产中，基本的材料是以普通的河沙为主，成分方面比第一类企业生产的逊色，因此成本较低，但整体的稳定性能好，在江浙沪等地区普遍使用的是这类厂家生产的产品。
第三类生产厂家为非定型的切割机技术，这种技术主要是手工生产线的切割技术，企业的规模比较小，设备较为落后，产品不能适应当前的社会发展需要，因此，逐渐被淘汰。
笔者经过调研，发现在这些砂加气混凝土砌块厂家中，大部分的厂家分布在南方地区，通过对不同厂家的砌块材料的抽样调查分析，发现很多的企业没有达到保温系统的标准，误差在1.5毫米以上。
因此，要提高自动保温系统的性能水平，首先需要对产品的生产规格进行控制，从这个角度来说，加气混凝土的优势在于将单一的材料通过加气作用达到节能环保的要求，对于65%的企业来说，这种砌块的方法时普遍使用的。但是需要注意的是，当灰缝的距离超过3毫米时，需要提高系统的导热系数，进行一定的修正。从经济的角度出现，灰缝的距离只有小于3毫米，才能够正常的使用，因此，保温系统的材料需要符合一定的规范和标准，具体的要求如下：
（1）砂加气砌块平均干密度级别， 应选用B04，B05，B06级，强度等级以A3.5，A5.0为宜，导热系数不大于0.13，0.16，0.19W/（m·K），无槽砌块为主，间或部分有槽砌块，B04级主要用于热桥部位的薄板。
（2）砂加气砌块常用规格（长×宽×高）为600mm×（200～300mm）×（200～300mm），尺寸允许偏差（长×宽×高）为（±2.0）mm×（±1.5）mm×（±1.5）mm。热桥部位采用B04级薄板，厚度40～50mm。
（3）砂加气砌块专用（砌筑砂浆）粘结剂应采用以高分子聚合物和水硬性硅酸盐材料为主要原材料，配以多种高分子助剂制成的粉体材料， 和用于砂加气砌块薄层砌筑工艺的干粉砂浆。
（4）砂加气砌体面层用界面剂是抹面层的关键环节，应采用自交联高分子聚合物乳液，辅以适量助剂，拌入水泥、细纱，按1∶1∶1拌合均匀，刷滚于砌块表面，粉刷前不用浇水。
3.设计原则
（1）建筑设计时要对砂加气混凝土砌块墙体系统适用情况（范围）有充分了解。注意其系统性。外墙厚度除满足强度要求外， 尚应根据节能设计要求进行计算复核，并应满足相关规范、标准、规程的要求，选用合适的构造图集（如苏J/T24-2007）以指导施工。
（2）砂加气块自保温墙体及相关材料的导热系数和蓄热系数设计计算值，按表1选用。
（3）砂加气块自保温墙体系统设计构造改进方案， 是通过该系统在工程项目中应用情况，依据JGJ/T17-2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》、06CG01《蒸压轻质砂加气混凝土（AAC）砌块和板材结构构造》对系统进行改进。
（4）砂加气块厚度以超过梁外皮50mm为宜（即梁宽+50mm），以便热桥薄板粘贴，如凹槽不足50mm，则可采用胶粉聚苯颗粒外保温系统、EPS（XPS）外保温系统和聚氨酯外保温系统等做法。
（5）建筑平面应力求规整，墙体应尽量对齐。应妥善处理门窗洞口、层高和砌块尺寸（包括砌筑灰缝）间的关系，绘制关键部位排块图。
（6）设计时应合理设置外墙抹面层的分仓缝及分格缝间距：竖向不宜大于6m，横向不宜大于6m。面砖间应留缝，缝宽不小于6mm，并应采取柔性防水材料勾缝处理，明确窗台板等构件的滴水构造。
4.施工技术措施
（1）采购时应以系统整体购买为主， 要求有当地建设行政部门颁发的砂加气砌块自保温系统地区推广认证证书。
（2）检查生产企业有无该系统的企业标准及配套施工机具，如水平尺、橡皮锤、手工板锯、电动搅拌枪、射钉枪、带齿勺或泥板、沙皮磨板、钢齿磨板、砌块台式切割机等。
（3）施工单位应经培训或有外墙保温施工经验，除执行相关规范标准执行外， 还能按厂家提供的施工操作手册及说明书进行施工。
（4）材料室外堆放应加垫并做好防护， 防止日晒雨淋，保证上墙含水率在10%～20%之间。
5.修补技术
（1）砌块运输时破裂可采用粘结剂粘结（粘结剂是以高分子聚合物和水硬性硅酸盐材料为主， 配以多种高性能助剂制成的粉体材料）。
（2）施工中或交付使用后因撞击造成的凹陷或破损处，先用钢丝刷满刷一遍，清除影响砂浆与墙面粘附力的松散物、浮灰和污物。为避免抹灰砂浆厚薄差异太大而引起开裂、空鼓，可将墙面低洼处先用抗裂砂浆。
（3）因施工质量问题造成的空鼓部分应凿除，清除浮灰， 涂刷界面剂， 对微裂缝采用柔性防水腻子批刮，较大裂缝用切割机扩大缝宽，采用墙体开槽的修补方法。
（4）需要注意的是，在墙体的开槽和孔洞预留的过程中，需要严格按照国家的相关标准进行，专业人员使用专业的工具来进行施工。一般来说，砌体砂浆的强度要达到75%以上才可进行修补，管道的面积应低于墙体的面积，和墙体之间卡牢，不能出现反弹现象，给整体的施工带来不便。
6.结束语
总之，砂加气混凝土保温系统适合当前的建筑使（下转第217页）（上接第90页）用，但其技术水平仍需要进一步的完善，在其经济性和耐久性方面入手，提高墙体抗裂、抗渗的能力，尽快制定符合当前行业标准的砌块墙体。企业要根据国家的相关标准，建立一站式的服务体系，配套完善的产品模式，以保证工程的质量。
【参考文献】
[1]JGJ/T17-2008.蒸压加气混凝土建筑应用技术规程[S].
[2]DBJ/CT035-2007.砂加气混凝土砌块墙体应用技术规程[S].
烧结页岩保温砌块的推广 篇4
1 烧结页岩保温砌块的优势
我国拥有丰富的页岩资源, 采用烧结页岩保温砌块具有以下优点:
a.同黏土一样, 页岩资源丰富、可就地取材、价格低廉, 并且页岩来自石块, 间接地保护了耕地。
页岩属于片状、细颗粒、含水的铝硅酸盐类矿物, 在我国的山区、丘陵地带储量非常丰富, 并且容易开采。由于资源的优势, 烧结页岩多孔砖生产可以因地制宜, 就地取材, 生产、运输成本较低。
b.便于低成本工业化生产。
页岩自身的性能使得烧结空心砖便于实现低成本工业化生产。首先, 页岩具有柔软、润滑和易于破碎的物理性质;其次, 页岩与水混合时产生可塑性, 这有利于成型。另外, 页岩在较低的温度下 (950℃~1 050℃) 使坯体变得更加密实、坚硬。
c.烧结页岩保温砌块可以满足现代建筑的需要。
现代建筑业的发展方向是高层建筑。相应的墙体材料也将向着轻质高强方面发展。页岩中的矿物组成决定了其强度普遍比黏土烧结空心砖高。若再采用先进的设备、工艺, 并适当提升烧成温度, 烧结页岩保温砌块自身强度会提高更多。
d.烧结保温砌块施工工艺同样简单, 并且绿色低碳环保。
烧结页岩保温砌块墙体砌筑方法只需在传统墙体砌筑方法的基础上稍加改进, 在施工中也不会产生辐射污染, 绿色环保。墙面透气性好, 能调节室内湿度。烧结页岩手工砌筑方便, 产品收缩小、体积稳定性好, 墙体不易开裂, 墙体砌筑质量容易得到保证, 砌体施工工艺比较简单。[5]
e.具有良好的保温性能。
由370 mm的页岩砌块砌成的墙体的导热系数λ=0.16 W/ (m·K) , 用砂浆砌筑的烧结空心砖砌体的导热系数λ=0.58 W/ (m·K) 。当做成传热系数K=0.4 W/ (m2·K) 外墙围护结构时, 普通砖砌体厚度需要1 871 mm, 页岩空心砖砌体厚度只需1 340 mm, 可见页岩砌块优良的保温性能。用页岩砌块作为外墙修建的建筑可以不附加保温措施就可以达到居住建筑节能65%的要求。即保温节能措施与建筑外墙一体, 从而达到与建筑同寿命。
此外, 烧结页岩保温砌块因其采用天然矿物经高温烧结而成, 它不但保留了传统黏土砖透气、隔声好、无辐射、无污染等多种优点, 而且还具有抗腐蚀性能强、使用寿命长、保温隔热性能好等优点。[6]
2 烧结页岩保温砌块的研究现状
在当前全面推动建筑节能, 实施墙材革新, 新型墙材正向轻质高强型、节能型墙材跨越发展的背景下, 开发高性能的烧结页岩保温砌块及配套材料, 开展烧结页岩保温砌块墙体自保温系统的研究具有重要的现实意义。为此我国专家学者做了很多研究, 为烧结页岩保温砌块的推广奠定了坚实的理论基础。
针对重庆市的页岩资源丰富这一现状, 谢自强等[7]对重庆市自主研制的新型烧结页岩空心砖在实际工程中的应用进行了研究。与普通烧结页岩空心砖相比, 其导热系数大大降低, 具有良好的热工性能, 对重庆市外墙保温技术体系的补充与完善。
重庆大学滕超[8]针对烧结页岩空心砖自保温系统, 研究砌筑砂浆和配砖对自保温系统热工性能的影响。谢厚礼[5]对通过对页岩空心砖的研究发现配砖和砌筑砂浆等墙体组成材料对砌体热工性能有显著影响。当空心砖当量导热系数为0.25 W/ (m·K) 时, 与实心配砖和普通砌筑砂浆组成砌体的传热系数K≤1.2 W/ (m2·K) , 而与多孔配砖和保温砌筑砂浆组成的砌体传热系数K≤1.0 W/ (m2·K) 。因此, 烧结页岩空心砖的当量导热系数应低于0.25 W/ (m·K) 。并提出烧结空心砖的孔洞结构不合理, 且烧结砖几乎没有应用气孔形成剂, 其热工性能亟须进一步提高。
西安建筑科技大学沈雪飞[9]等对新疆页岩的烧结砖烧结机理做了分析研究。研究了其理化性能指标并进行了梯度炉实验, 发现页岩烧结砖烧成温度范围为850℃~1 050℃。计算出页岩最佳烧成温度为950℃。
仇世忠[10]分析了页岩烧结保温砌块通过传导和对流这两种热量传递方式的保温隔热原理。
宋方方, 权宗刚, 浮广明[11]介绍了现有砌体受压本构关系, 并对其优缺点进行了分析。针对29排孔和21排孔两类页岩烧结保温砌块砌体变形性能进行了分析, 根据试验结果给出了该砌体受压应力—应变曲线, 并提出了该砌体受压本构关系计算式和弹性模量计算式, 最后给出了砌体泊松比建议取值。
3 推广烧结保温砌块还需解决的问题
推广一个事物必然要先让人们接受这个事物。个人认为主要应该从以下几个方面着手解决:首先继续进行科学试验研究, 充分了解烧结保温砌块的各种性能, 知己知彼方百战不殆。比如力学性能, 热工性能以及影响这些性能的因素。目前国内所做的试验研究还不够, 比如烧结保温砌块砌体房屋的抗震性能如何?据此建议制作页岩烧结保温砌块砌体房屋模型或墙体来研究其抗震性能。另外, 还需做好“售后工作”, 了解烧结保温砌块在实际使用中的具体情况与试验结果是否相同, 还需哪些改进。总之, 加大试验研究力度为烧结页岩保温砌块的推广提供坚实的理论基础。
其次, 想方设法降低销售单价。只有价格偏低才能使人们接受, 才能减少工程造价, 利于推广。基于此需要大力鼓励创新研究新技术, 使得在烧制砌块的每个环节尽量做到最优, 降低生产成本进而降低销售价格。另外还有政策的大力支持, 发展烧结页岩保温砌块显然可以为建设环境友好型, 资源节约型社会做出巨大贡献, 当然还需要有力的宣传。
4 烧结保温砌块的前景
由于我国国土面积广阔, 地貌丰富, 不同地区的建筑材料多种多样, 所以必须考虑当地的资源优势。黏土砖固然有其缺点, 但在黏土资源丰富的地带, 显然不能强迫其放弃身边的廉价材料而选取其他建筑材料。贫困偏远地区仍然不会放弃廉价质优的黏土砖, 但在发达的地区可以选取性能更好的建筑材料。
我国是一个多山的国家, 页岩含量比较丰富。在页岩资源丰富的地区也可以选取页岩作为其建筑材料使用。
总的来讲, 烧结页岩保温砌块的发展会跟随经济的步伐。故在农村或贫困地区的发展会滞后一些, 在发达地区会有较好的发展。因此, 烧结页岩保温砌块发展方向将是以城市为中心, 逐步向边远乡镇、农村发展。最终烧结保温砌块将代替黏土砖成为砌体世界的新一届“霸主”。
5 结论
黏土砖的发展与我国的经济实力息息相关, 贫穷的中国选取黏土砖作为砌体材料, 较为富裕的中国应该选取性价比更高的材料。一切从实际出发, 黏土资源丰富的地区仍可以选择黏土砖, 但需要改进其保温隔热等性能。与黏土砖相比烧结页岩保温砌块除拥有和黏土砖一样的可就地取材, 施工工艺简单, 造价低廉等优点外, 还具有轻质高强、适合建造高层建筑、保温隔热性能优良等优点。国内专家学者对烧结页岩砌体的研究也在如火如荼的进行中。相信烧结保温砌块必将成为最佳的砌体材料。
参考文献
[1]李鸿年.新世纪我国粘土砖生产与应用的回顾与前瞻[J].砖瓦2002, (1)
[2]李鸿年.对我国粘土砖现状与前景的浅见[J].砖瓦, 1995, (4)
[3]孙丽, 付中英, 岳德山.我国墙体改革的现状及发展趋势[J].建筑砌块与砌块建筑, 1999, (2)
[4]莫磊.新型保温节能复合墙体研究[D].天津:河北工业大学, 2003.
[5]谢厚礼.烧结页岩空心砖自保温系统研究与应用[D].重庆大学, 2012.
[6]刘声惠.页岩烧结保温砌块的推广应用[[J].砖瓦, 2013, (11)
[7]谢自强, 田学春, 董孟能.节能型烧结页岩空心砖外墙自保温体系[J].新型建筑材料, 2009, (4)
[8]腾超.烧结页岩空心砖自保温系统配套材料研究与应用.[D].重庆大学, 2012.
[9]沈雪, 薛群虎, 宋心等新疆页岩烧结砖烧结机理分析研究[J].砖瓦, 2014, (6)
[10]仇世忠.浅谈页岩烧结保温砌块的保温隔热原理[J].砖瓦, 2012, (9)
新型承重节能保温砌块的研制 篇5
1 砌块的研制
1.1 原材料
水泥:水泥是砌体材料强度的主要贡献者, 水泥质量是砌块质量的保证, 可使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等通用硅酸盐水泥, 最好选用早期强度较高的早强型水泥。水泥等级32.5、42.5均可, 产品的各项指标应符合GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》标准的要求。
沙子:沙子是生产砌块的细集料, 可以使用河沙、山砂或人工砂.最好选用细度模数为2.3~3.0的中沙。要严格控制沙子的含泥量, 本实验选用永登水阜的洗沙。
石子:石子是砌块生产需要的粗集料, 可以使用卵石或破碎石.选用连续粒级5 mm~l0 mm石子。并严格控制石子的含泥量、针片状颗粒含量, 石子的各项指标需符合GB/T 14685-2001《建筑用卵石、碎石》, 本实验选用永登水阜的卵石。
外加剂:混凝土减水剂能使混凝土在保证工作性能的前提下.显著减少拌和物的用水量, 以提高混凝土的强度, 改善其抗冻性、抗渗性、泌水性等。
1.2 混凝土的配制
本项目计划生产砌块的抗压强度为MU7.5、MU10两个强度等级。砌块的空心率控制在42%~50%。由于混凝土是振动挤压成型。拌和物用水量少, 拌和物是干硬性的, 集料难以自由拌和, 宜用强制式搅拌, 具有搅拌作用强烈、耗时短、搅拌质量好、生产效率高等优点。为了提高混凝土的强度.采用二次投料搅拌工艺, 也称先拌水泥砂浆法。即待拌好水泥砂浆后, 再投入石子的搅拌方法。通过改变投料程序, 使水泥颗粒充分地分散包裹在沙子颗粒表面.避免产生小水泥团, 是充分发挥水泥物性、提高强度的一种办法。
1.3 砌块成型
砌块的成型是砌块生产的关键工序。砌块质量的优劣、生产率的高低在很大程度上取决于成型机的性能由于生产的砌块主要用于承重墙体。所以应选用适于生产高强砌块的模振成型机, 要求振动加速度大、加压值高。本项目基于成本因素, 选择了吸收美国和德国成型机特点的国产砌块成型设备.生产的砌块各项技术指标、产品性能达到GB 8239-1997《普通混凝土小型空心砌块》要求。
2 保温材料
该承重保温砌块设计了两种保温填充材料:EPS保温浆料和泡沫混凝土。
2.1 EPS保温浆料
2.1.1 原材料
胶凝材料:主要用来将粉碎的EPS颗粒粘结在一起。由于主要是填充在砌块内部, 不承受太大压力, 对强度要求不高, 所以胶凝材料可以选择水泥、石膏、氯氧镁水泥等材料。
保温材料:EPS材料导热系数<0.041 W/ (m·K) , 保温性能好, 项目选用废旧聚苯板, 经破碎后使用。聚苯板各项技术指标符合GB/T 10801.1-2002《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》的要求。破碎后EPS颗粒粒度控制在15 mm以下。
2.1.2 保温浆料的配制
本项目根据产品性能, 将保温胶浆强度控制在150kPa以上, 导热系数控制在0.085 W/ (m·K) 以下。搅拌时先将EPS颗粒加入搅拌机, 然后加入少量水搅拌2 min, 再加入水泥继续搅拌, 并按照要求加入适量的水直到搅拌均匀为止。使用这种搅拌程序, 能够保证EPS颗粒表面均匀包裹一层水泥料浆, 不离析保证浆料的整体性能。
2.2 泡沫混凝土
2.2.1 原材料
胶凝材料:是泡沫混凝土的胶结材料, 是强度的主要提供者。泡沫混凝土的容重为200 kg/m3~400 kg/m3。由于泡沫混凝土容重低, 稳泡困难, 要求胶凝材料的凝结时间短、强度高。在反复比对实验后, 决定采用建筑石膏和水泥复合作为胶凝材料比较理想。由于建筑石膏的水化速度快、凝结时间短、强度增长迅速。可快速形成多孔结构, 其稳泡、固泡效果明显。加入适量水泥可以提高胶凝材料的强度, 提高材料的后期强度, 延缓凝结时间, 便于操作。
发泡剂:本项目所用发泡剂和稳泡剂系我院独立研制开发, 具有较好的成泡能力。利用该发泡剂制取的泡沫具有以下特点:泡沫的稳定性好, 泡沫液膜坚韧, 机械强度好, 不易在浆体挤压下破坏或过度变形;具有良好的自我保水性, 液膜上的水分不易在重力作用及表面张力作用下流失, 可长时间保持泡沫液膜的厚度和完整性, 长时间不破灭;泡沫的均匀性好, 泡径基本相近, 泡径范围小;泡沫的泌水率小, 制成后向外逐渐泌水量少, 可很好地保证气泡数量和泡沫混凝土的气孔率。
外加剂:混凝土减水剂能使混凝土在保证工作性能的前提下, 显著减少拌和物的用水量, 提高泡沫混凝土的强度等性能。
2.2.2 泡沫混凝土的配制
根据产品的特性和使用要求, 将泡沫混凝土的绝干容重控制为250 kg/m3~350kg/m3。导热系数<0.07 W/ (m·K) 。生产工艺基本流程为:将水泥、石膏、外加剂以及拌和水等原材料分别计量, 并在搅拌机中混合均匀, 然后加入制成的泡沫, 继续搅拌均匀, 搅拌好的拌和物注模, 养护得到成品。
试样的干密度均为250 kg/m3~350 kg/m3, 干燥收缩率比较大。均在0.5%以上。但由于主要用于填充部分, 干燥收缩的影响相应较小;导热系数随着试样干密度的变化而变化, 变化范围为0.069 W/ (m·K) ~0.070 W/ (m·K) , 导热系数均较小。
3 项目评价
本项目立足当地丰富的砂石资源, 生产承重型保温砌块。该项目还可利用矿山、冶金业尾矿和废渣等工业固废, 为灾后重建提供新型建筑材料。该承重型保温砌块抗压强度达到MU7.5和MU10.0, 240 mm厚墙体可满足陇南地区节能65%的要求。
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保温砌块 篇6
随着节能建筑 (或称低能耗建筑、被动式节能建筑、健康建筑、可持续发展建筑等) 对外墙体保温隔热性能要求不断提高, 以及降低建筑物使用能耗的形势下, 欧洲发达国家的单墙厚 (或称通墙厚) 烧结保温隔热砌块已经从上百个多排小长方孔或是菱形孔 (多用于承重目的) 的结构形式向孔洞内填充无机保温隔热材料 (膨胀珍珠岩颗粒、矿棉颗粒或矿棉板) 的方向发展[1]。
根据目前欧洲的发展状况, 孔洞内填充无机保温隔热材料的烧结砌块, 可分为填充膨胀珍珠岩颗粒、填充矿棉颗粒、填充矿棉板 (块) 三类。
2006年, 德国首先试制在烧结空心砌块的孔洞中填充膨胀珍珠岩颗粒 (见图1) , 通过合理的孔洞设计, 在孔洞内填充无机保温隔热材料, 该砌块的导热系数仅为0.07 W/ (m·K) ~0.09 W/ (m·K) , 用此砌块建造的外墙体可获得更低传热系数[0.14 W/ (m2·K) ~0.15 W/ (m2·K) ]。该产品的密度低 (仅为550 kg/m3~740 kg/m3) 。这类烧结砌块还继承了在坯体原材料中加入气孔形成剂以及铺浆面打磨的技术, 所以可使用薄灰缝 (1 mm) 连接的铺砌方式, 因而能够获得非常低的外墙传热系数, 同时也具有良好的隔声效果和墙体的热惰性指标[3]。
薄壁多孔型砌块和填充无机保温材料型砌块, 在结构形式、制造工艺方面各有千秋, 热工性能及结构强度等方面不分仲伯, 孰优孰劣一时难分高下。本文试图通过对这两种烧结节能保温砌块的结构、材料组成、性能等反映出来的传热系数和热惰性指标等热工参数作专项比较, 以描述其部分热工性能的特点。
1 典型砌块类型 (选择相似的外观尺寸类型作对比)
1.1 烧结薄壁多孔型砌块 (简称多孔砌块)
所选择的多孔砌块尺寸为248 mm×365 mm×249 mm (宽×厚×高) , 主要孔型是以边长为40 mm×8 mm为主的矩形孔, 孔洞率>50%, 容重≤700 kg/m3, 砂浆砌筑面双面打磨, 竖向侧面为凹槽和凸榫结构垂直相接。孔型结构和排数符合经典的最佳孔洞组成结构, 属于气孔相对密封节能型砌块类型。
1.2 烧结大孔填充无机保温材料砌块 (简称填充砌块)
所选择的填充砌块尺寸为248 mm×365 mm×249 mm (宽×厚×高) , 主要孔型为140 mm×47.5mm和70 mm×47.5 mm的矩形孔, 孔洞率>60%, 容重≤700 kg/m3, 砂浆砌筑面打磨, 竖向测面为凹槽和凸榫结构垂直相接。孔洞中填充优质膨胀珍珠岩或优质矿棉等轻质无机节能保温隔热材料 (本文选用国内生产的优质膨胀珍珠岩的性能指标作为计算参数) , 属于填充无机保温材料型砌块。
2 结构特点与性能
多孔砌块的特点是薄壁、多小孔, 形同蜂窝巢穴, 孔洞垂直设置而相互隔离。砌块砌筑后单层气孔相对密封 (仍有一定的透气性, 非真正的气密体) 。按照空气间层传热的三种型式而论, 砌块结构体足以阻断热辐射, 而精心设置的十余排细长型空气间层孔洞的存在使空气对流受到限制, 降低了气体的对流传导能力。一般0.5 cm以下的空气间层内, 几乎不产生对流, 因此, 这时没有对流换热, 而只有导热和辐射换热[4]。在现场, 一般施工的厚度为1 cm的空气间层的热阻, 0℃时约为0.087 m2h℃/kcal, 导热系数为0.11 kcal/m2h℃”[3]。
填充砌块是在多孔砌块的基础上发展而来。与薄壁多孔砌块相比, 填充砌块的孔洞壁厚而孔大, 可以满足因材料性能而无法生产薄壁小孔砌块的原料需求。虽然其孔洞较大、孔洞率较高, 但壁厚且错位排列, 砌块的整体强度仍然高于薄壁多孔砌块。如国内某企业生产的大孔墙体砌块, 抗压强度能够达到10 MPa以上, 满足承重砖的抗压强度基础标准。孔洞填充材料选择优质膨胀无机矿物材料 (国外相关材料性能优于国内同类材料的优等品标准, 制造填充填料用的膨胀珍珠岩和矿棉颗粒的导热系数极低, 仅为0.04 W/ (m·K) , 也具有良好的隔声功能) 。容重和导热系数是其成为优质无机填充材料的不二之选。
3 单体传热系数和建筑热工设计分区及设计要求
按照GB 50176-93《民用建筑热工设计规范》中建筑热工设计分区及设计要求, 我国北方地区分属严寒和寒冷地区居多, 供暖度日值D18-18分属Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ, 热惰性指标D值分别为Ⅱ类区:4.1-6.0、Ⅲ类区:1.5-4.0、Ⅳ类区:≤1.5, 建筑围护结构的节能保温也以这两类地区的相对热工参数为主进行设计规划。
烧结多孔砌块和填充砌块密度低 (500 kg/m3~800 kg/m3) , 但由于烧结砌块本身是多微孔体材料, 有着良好的热惰性指标, 与轻质的、热惰性差的无机保温隔热材料的结合, 可使保温隔热性能和热惰性指标二者兼而有之, 烧结砌块导热系数达到0.12 W/ (m·K) , ≥300 mm厚外墙的传热系数在北京地区仍然可小于0.4 W/ (m2·K) , 完全可以满足建筑节能65%对外墙体材料的要求。
对于寒冷地区使用填充烧结砌块制品, 产品的技术性能要求可总结为:
(在墙厚≥300 mm时) 可满足建筑物外墙非承重的、填充无机保温隔热材料的烧结砌块:
导热系数 (λ) :≤0.12 W/ (m·K) ;
传热系数 (K) :≤0.4 W/ (m2·K) ;
抗压强度:≥5 MPa (烧结空心砌块的强度一般较高) ;
密度:≤800 kg/m3 (考虑到我国挤出生产设备的条件) ;
孔洞率:≥55%;
孔洞排数:5~8排 (大孔洞中填充无机保温隔热材料, 在墙厚方向上) ;
单块质量:≮15 kg (控制在砌筑工人可以双手拿起的水平) ;
对严寒地区的烧结砌块尺寸仅在其墙厚方向 (即砌块的宽度) 上增大到365 mm或420 mm, 其他参数可稍作调整[2]。
参照德国保温隔热砌块实际使用标准及数据, 即在墙厚≥300 mm时, 当烧结砌块的墙体的传热系数达到0.46 W/ (m2·K) 。可以满足建筑物外墙节能65%的要求 (外墙应该分担的部分) 。
4 传热系数计算
4.1 德国填充优质膨胀珍珠岩烧结型砌块的热阻和传热系数
砌块外观尺寸:宽×厚×高=248 mm×365 mm×249 mm, 6排孔填充膨胀珍珠岩砌块的孔洞率≥60%, 单块重量≤15 kg/块, 芯层传热面为并联结构, 因此按照并联热阻方式计算其平均热阻:
同时中间Rc (串联结构热阻
式中—砌块并联部分的平均热阻, (m·K) /W;
F1、F2、Fn—砌块各结构组分的传热面积, m2;
R1、R2、R3—砌块中实体烧结结构组分的传热热阻, (m·K) /W。
Rn—砌块中填充的优质膨胀珍珠岩热阻, (m·K) /W。
结构体与填充体部分的热阻
式中σ—相关部分的厚度, m;
λ—相关部分的导热系数。
Rd—砌块填充材料与烧结实体组成的并联结构体的热阻。
Rc=R1+R2+…+Rn (串联结构热阻) =0.0517+0.086+3.49=3.63[ (m·K) /W]
填充无机保温材料型砌块的传热系数K为:
式中Ra—外表面换热热阻, (m·K) /W;
Ri—内表面换热热阻, (m·K) /W。
注:式中采用的膨胀珍珠岩为国内优等品导热系数为0.058 W/ (m·K) , 德国资料中采用的同类产品的导热系数为0.04 W/ (m·K) , 计算值由此产生较小的误差。
4.2 德国小矩形孔空心砌块热阻和传热系数计算 (实物样品测量)
砌块外观尺寸:宽×厚×高=248 mm×365 mm×249 mm, 29排孔, 基本孔洞为42 mm×8.5 mm矩形孔, 孔洞率≥57%, 单块质量≤15 kg/块, 芯层传热面为空气孔和竖向筋并联结构, 外围边条365 mm方向实心外边厚度为12 mm, 248 mm方向实心外边厚度为10 mm, 内部肋条厚度取3.5 mm。
a.芯层空气孔洞和肋部分为并联热阻, 计算其平均热阻:
式中F1—矩形空气孔洞立面积, m2;
F2—肋立面积, m2;
R1—矩形空气孔洞传热阻 (空气导热系数取0.07 W/m·K) [7];
R2—烧结肋部分传热热阻, (m·K) /W。
b.同时芯层集体
c.砌块整体传热面为并联结构
式中F1—长度方向实体边立面积, m2;
F2—芯层部分总和立面积, m2;
R1—长度方向实体边传热热阻, W/m·K;
R2—芯层部分总和部分传热热阻, (m·K) /W。
d.矩形空气孔型砌块的传热系数K为:
式中Ra—外表面换热热阻, (m·K) /W;
Ri—内表面换热热阻, (m·K) /W。
从以上二式传热系数K值可以看出, 由于小矩形孔空心砌块砌筑后空气孔洞并非真正意义上的封闭型气密结构, 不能用密闭空气的λ=0.027 kcal/m2h℃即0.31 W/ (m·K) 的导热系数参数计算, 加之孔洞率低于填充砌块, 传导材料部分较多, 因而实际上的导热系数高于填充无机隔热保温材料体。
5 德国烧结型填充砌块和多孔砌块的热惰性指标计算热惰性指标 (D值) , D平均=R平均·S平均
R平均—按照前4部分计算热阻数值;
S平均—砌块的平均储热系数。
5.1 德国烧结型填充优质膨胀珍珠岩砌块的储热系数
单质材料部分的储热系数S:
式中S—储热系数, W/ (m·K) ;
C—比热容, J/kg K;
ρ—干密度, kg/m3;
λ—导热系数, W/ (m2·K) ;
T—周期, 24 h。
S1—填充材料储热系数;
S2—烧结实体部分的储热系数。
5.2 德国小矩形孔空心砌块热惰性指标
单质材料部分的储热系数S:
式中S1—烧结实体部分的储热系数, 空气间层的储热系数为0。
5.3 热惰性指标 (D值)
填充型砌块的热惰性指标 (D值) :
多孔型砌块的热惰性指标 (D值) :
6 结论
总结以上对填充型和孔洞型烧结保温砌块的热阻、传热系数、储热系数以及热惰性指标的计算, 得出了这两类相对优异的建筑节能保温砌块多项热工参数的实际数据, 这些数据基本满足GB50176《民用建筑热工设计规范》中“围热结构最小传热阻”和“围热结构冬季室外计算温度中热惰性指标D值Ⅰ类型>6.0的数值要求”[5]。通过下列表格做相应对比更明显地看出二者的差异所在, 也就能在一定意义上理解欧洲发达国家在建筑墙材节能保温方面发展水平。
传热热阻只代表围护结构抵抗导热的能力, 只能代表作为在稳定传热时建筑外围护结构的评价指标, 对于实际建筑围护结构来说, 处于经常不稳定传热状态, 此时一般多采用建筑围护结构的传热热阻和材料的蓄热系数的乘积, 即围护结构的热惰性指标来评价围护结构热工性能的指标D=RS。由于热阻R表达了材料层抵抗热流波的能力, 而蓄热系数则表达材料层抵抗温度波的能力。所以热惰性指标D则是表达了围护结构抵抗热流波和温度波在材料层传播的指标。
参考文献
[1]湛轩业.西欧烧结外墙保温隔热砌块的发展与应用[J].新型墙材, 2009 (3) .
[2]湛轩业.国内开发烧结保温隔热砌块的新视角[J].砖瓦世界, 2010 (10) .
[3] (日) 山田雅士.建筑绝热[M].
[4]赵维霞.多孔膨胀珍珠岩混凝土比热容与导热系数测定及保温性能评价[J].新型建筑材料, 2011 (1) .
[5]GB 50176-93, 民用建筑热工设计规范[S].
自保温砌块的热工测试与模拟 篇7
关键词：自保温砌块,煤矸石,热工性能,模拟
0概述
随着我国对节能减排要求的提高,建筑保温材料的研制和热工性能的测试也得到了重视。 我国排放量最大的固体废弃物之一的煤矸石,在新型建筑保温材料的开发和应用等方面有了一定的基础,如生产煤矸石砖、泡沫混凝土、多孔轻骨料和空心砌块等, 这种产业符合国家目前大力倡导的利废、节能、减排政策,对实现建材工业的可持续发展和环境保护具有十分重要的意义[1]。
在不同地区外墙保温实施不同节能目标以来, 相关事故逐渐增多, 诸如有机保温材料外表面开裂、脱落, 及保温材料燃烧引发恶性火灾事故等, 由此, 引发人们越来越多地关注外墙保温方法及其材料[2]。 在山西宋岩丽研究的外墙内保温体系中,以烧结煤矸石多孔砖墙作为主体结构, 内抹无机玻化微珠保温砂浆[3],整个体系传热系数低于0.5, 但保温体系过厚(超过400mm)。 重庆大学李德军设计的煤矸石泡沫混凝土工艺相对复杂,导热系数低但强度不高[1]。 目前工程中对温度场的模拟主要应用在化工类换热器[4]、桥梁结构[5]和围护砌体[6],李红梅等人使用ANSYS研究了混凝土砌块整体结构的表面温度变化[7]。 本文利用两淮矿区的煤矸石,设计出满足安徽夏热冬冷地区气候条件下的砌块, 达到自保温、阻燃的要求,又满足了承重的要求;还对制备的砌块开展了砌体热工实验,并对其使用时的温度场进行了模拟,可指导自保温砌块的设计和围护结构的优化。
1砌块的设计
本项目从块型和原材料两方面对自保温砌块进行设计。 在孔型设计时应考虑:1尽量做到孔对孔、肋对肋的排列,肋厚不小于20mm,以提高砌块墙体的整体性和良好的受力状态;2孔型设计应使砌块具有较高的热阻和良好的力学性能;3孔不通底,以保证砌筑时不漏浆;4在保证强度的同时,尽量提高孔洞率,减少材料的使用。
块体的内外壁和肋按照GB/T 15229—2011《轻集料混凝土小型空心砌块》标准设计,所设计的190型和240型保温砌块如图1和图2所示。
图1砌块尺寸为390mm×190mm×190mm,孔洞率38.26%, 只有一边两个孔洞插入苯板时热阻为0.978(m2·K)/W,传热系数1.02W/(m2·K)。 上述块型除不满足承重砌块壁厚、肋厚的要求外,其他性能均满足混凝土小型空心砌块与粉煤灰小型空心砌块的标准,且有容重低、热阻大的优点,可作为非承重墙体材料使用。
图2砌块尺寸为390mm×240mm×190mm,孔洞率41.56%, 所有孔全部为空气层时, 热阻为0.874 (m2·K)/W, 传热系数1.144W/(m2·K); 如4号孔插入苯板 时 , 热阻为0.963 (m2·K)/W, 传热系数1.038W/(m2·K); 如若1、2号孔插入苯板时热阻为1.085 (m2·K)/W, 传热系数0.922W/(m2·K), 符合项目要求;若按设计要求中间一排三个孔插入苯板时热阻为1.393(m2·K)/W,传热系数0.718W/(m2·K)。
由以上设计可见,190型若要达到夏热冬冷地区建筑的自保温要求, 至少需四个孔要插入苯板。 240型孔洞率达到40%以上, 此种保温砌块的容重低, 如若按此设计图样所得的砌块传热系数低于1W/(m2·K), 但要远高于项目目标值。 尽管孔洞率大,孔型复杂的砌块热阻大,但是,砌块易产生应力集中现象,不利于块体的受力[8],所以 ,两种块型在设计时,不仅优先选择热阻较大的长方形孔,孔洞率最大化,且孔分布简单均匀易制备,侧边设计了圆形互锁结构,使得工程应用中整个围护结构更稳定,且施工方便。
2砌块的热工性能测试
2.1检测原理
本试验采用JTRJ-1型建筑围护结构保温性能检测装置进行自保温砌块的热工性能测试,此方法基于一维稳态传热原理,计算公式如下:
k=q/(T1-T2)
式中:k为传热系数;
q为热流平均值;
T1、T2为热冷箱各点温度的平均值。
2.2检测结果
对煤矸石砌块的围护结构进行测试,结合计算公式对测试数据进行处理,得出围护结构传热系数曲线,如图3和图4所示。
由190型保温砌块的测试结果可见,初始阶段时, 热流不稳定导致K测试值急速变化;200min之后, 变化趋于稳定;400min后传热系数和热流曲线稳定而平坦。
采用同样的测试及数据处理方法, 190型和240型煤矸石保温砌块传热系数测试结果见表1。
3传热模拟
使用软件MATLAB,利用有限元法,分别对190型和240型砌块进行温度场的模拟,模拟时所选用的PDE(偏微分方程)类型为Elliptic型。
现以图1(190型)的空心砌块为例,给出测试结果的模拟图。 图5为最终热工测试二维温度场分布图,并给出热流在混凝土基体材料中的流向。
由二维平面图可见冷热桥的存在,由高温面至低温面总体呈现温度分布的连续性,内外壁没有热流集中区。 砌块平行于墙体方向的温度亦是高低不均匀。 由于空气层的存在,使得内肋部位的温度及热流分布不均匀。
模拟时所采用的边界条件较为理想,在实际工程中不能做到绝对的隔热,软件模拟可指导空心砌块的设计及围护结构的施工,应尽量避免冷热桥的存在和减少热流集中区的存在,对于建筑节能材料的设计及施工、保温材料和墙体传热性能的检测具有指导意义。
图6给出了240型煤矸石保温砌块的模拟图。 图6A在稳态传热条件下使用elliptic模型分析240型煤矸石全空心砌块二维温度场分布(含等温线), 并给出了热流在混凝土基体材料中的流向。 图6B为温度梯度分布图,明显可见煤矸石保温砌块在实际使用时,温度集中区向热面偏移,越是薄肋处等温线越密集。
图7A为三维温度场分布情况, 平面投影为热流分布线,图7B为三维温度梯度模拟图,可见热应力集中在砌块使用的热面,热流密集区向实际的热环境偏移,所以,在保温砌块的实际制备过程中二次保温隔热措施(后期苯板的插入)可用单边插入法, 不需全部填充,节约成本且施工方便;在施工时应根据建筑物所在区域的环境再砌筑,若为夏季较长地区则砌块含有苯板一侧适宜靠近外室,偏冷地区且冷季持续较长的则相反。
4结论
(1)设计并制备的190型自保温砌块满足项目指标要求,240型保温砌块孔洞率大, 容重低,且240型只需一边两孔插入苯板, 所得砌块传热系数即可低于1 W/(m2·K),低于安徽省居住建筑节能设计标准的限值,若按设计图样插入苯板,则传热系数可低于标准中对轻质结构的限值[9]。
(2)240型的设计值和测试结果基本吻合,砌体越厚蓄热能力越大,不易受外界热流波动的影响。
(3)两种自保温砌块的热工模拟显示 ,温度场分布均匀,内外壁没有热流集中区,使得内肋部位的温度及热流分布不均匀,热应力集中区向围护结构的热环境偏移。 在保温砌块的制备过程中,二次保温隔热措施可为单边插入,在施工时,可以根据围护结构环境砌筑,加强热边界的保温隔热措施。
参考文献
[1]李德军.煤矸石泡沫混凝土的研究[D].重庆:重庆大学硕士学位论文,2007.
[2]Dylewski Robert,Adamczyk Janusz.Economic and environmental benefits of thermal insulation of building external walls[J].Building and Environment,2011,43(9):2414-2421.
[3]宋岩丽,耿震岗.烧结煤矸石多孔砖外墙内保温研究[J].中北大学学报:自然科学版,2012,33(4):480-484.
[4]孙世梅,张红.热管换热器传热性能及温度场数值模拟[J].化工学报,2004,55(3):472-475.
[5]TONG M,THAM L G,AU F T K,et.al.Numerical modelling for temperature distribution in steel bridges[J].Computers and Structures,2001,79(6):583-593.
[6]金伟良,叶甲淳,邹道勤.考虑太阳辐射作用的砌体结构的温度场[J].浙江大学学报:工学版,2002,36(5):577-581.
[7]李红梅,金伟良,叶甲淳.混凝土小型空心砌块建筑温度场的数值模拟[J].新型建筑材料,2004(3):58-61.
[8]赵成文,闫欢欢,梁海泉,等.煤矸石多孔砖力学性能试验研究[J].砖瓦,2011(7):5-8.
保温砌块 篇8
一种以煤矸石、页岩为原料, 经高压挤出成型、隧道窑烧制而成的高性能新型墙体材料———烧结异型空心保温砌块和生产这种砌块的JQK型砌块挤出成型机, 在山东淄博功力机械制造有限责任公司研制成功。该公司通过自主创新在2007年开发成功70孔砌块的基础上, 今年又发展到80孔承重烧结砌块, 成为具备自主知识产权的异型空心砌块成型机和烧结异型空心保温砌块的国内生产企业。
在20世纪50年代前后, 烧结异型保温砌块就以其良好的保温隔热性能、优异的耐久性、良好的装饰效果在发达国家被大量生产和使用。而国内在这方面的研究却没有明显的进展。近年来国家对节约资源、节约能源、保护环境高度重视, 提出在“十一五”期间墙体材料工业研究开发和推广利用煤矸石、粉煤灰、页岩等生产空心砖和装饰砖的新技术和新装备, 大力发展各种具有轻质、保温、节能、隔声、装饰功能的建筑砌块产品, 并提出建筑节能50%和65%的目标要求。异型砌块挤出成型机和烧结异型空心保温砌块2种新产品的问世, 必将为推动我国新型墙体材料向更高层次发展作出贡献。
联系电话:0533-5780926 (曲)
保温砌块 篇9
1 原料分析
1.1 试验原料
镍铁矿渣:贵州省黔东南州某厂急淬和慢淬混合料, 水泥:选自海螺水泥厂普通硅酸盐水泥 (P·O42.5) , 外加剂:市售, 石灰:市售。
1.2 试验仪器及设备
DX-2500型X衍射仪, 环境γ谱仪, 万能材料试验机等相关建材行业检测仪器。
1.3 原料成分分析
对主要原材料进行了化学成分分析, 分析结果见表1所示;对镍铁矿渣的主要重金属元素进行了分析, 结果见表2所示。
对该镍铁矿渣进行了浸出实验, 结果Cr、As、Ba等元素均符合国家标准GB5085.3-2007 及相关要求, 其他重金属浸出结果未检出。
1.4 放射性分析
镍铁矿渣放射性检测结果见表3 所示, 从表中内照、外照数据结果表明, 该地区厂内的镍铁矿渣的放射性核素限量满足国家标准GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》, 适用于建筑建材行业。
1.5 矿物质分析
由图1 可知, 镍铁矿渣中的主要有矿物相呈柱状分布的铁镁橄榄石 (Fe, Mg2SiO4结晶相及铁橄榄石Fe2SiO4结晶相;一般水淬 (急淬) 的镍渣中还含有大量的玻璃相, 玻璃相的含量与渣排出时的温度、水淬速度等有关。镍铁矿渣主要组成与化学分析结果基本符合。
2 试验方案
通过对原料的化学分析检测, 确定该镍铁矿渣可以用于建筑建材行业。
2.1 破碎分级
经过破碎机破碎, 粒径≥10 mm的镍铁矿渣用于路面 (透水砖或其他) 混凝土骨料, 使之100 %利用。使镍铁矿渣中5 mm~10 mm粒径≥52.6 %, <0.15 mm的粒径为≤20 %, 并且在镍铁矿渣材料中, 粒径<0.15 mm的颗粒与粒径为5 mm~10 mm的颗粒的质量比的比值为0.35~0.38。另外, 将破碎后粒径<0.15 mm的镍铁矿渣进行球磨形成镍铁矿渣粉, 比表面积达到350 kg/m2。
2.2 试验步骤
通过对贵州省的镍铁矿渣实地调研, 结合当地特殊情况制备一种复合自保温砌块, 以镍铁矿渣作为主要原材料制备空心砌块, 并通过镍铁矿渣粉发泡为填充材料复合而成。将其置于自然环境中进行养护处理10 d~28 d后, 即可得复合自保温砌块。
3 结果讨论
3.1 掺不同级配的镍铁矿渣对空心砌块影响及其性能研究
按照GB/T8239-2014《普通混凝土小型砌块》的指标要求检测, 其结果如表4所示。
结果表明:镍铁矿渣空心砌块的各项指标均符合GB/T8239-2014《普通混凝土小型砌块》的要求, 尤其是强度得到提高, 其他指标变化不大;随着镍铁矿渣粉的增加, 砌块抗压强度有增加, 说明硅酸钠起了一定的激发作用, 以激发磨细镍铁矿渣粉或镍铁矿渣微小粉作为胶结材料, 由于其玻璃相中含有少量的CaO、AI2O3, 因而在碱性介质的激发下具有潜在的水硬性, 稳固砌块内部架构产生强度;且吸水率有减小趋势, 可能是密实度增加的原因。
3.2 激发剂对镍铁矿渣 (粉) 的影响研究
在该厂的镍铁矿渣中, 有一部分是水淬处理, 也有部分企业不经水淬而直接外排的, 所以其原料镍铁矿渣中CaO、Fe2O3、SiO2、Al2O3的含量有限, 在短期内因其活性发挥较缓慢, 其综合利用领域有一定的局限性;而通过添加适量激发剂激发镍铁矿渣的潜在活性, 在碱的作用下会生成Fe (OH) 2、Fe (0H) 3和Ca (OH) 2等几种凝胶, 填充在其他水化产物中起到填充和骨架的作用。同时也使得镍铁矿渣中的Al2O3及SiO2的活性得以明显体现, 有效地增强了镍铁矿渣空心砌块的抗压强度及其综合性能, 提高了镍铁矿渣空心砌块的质量。本文采用镍铁矿渣为主要骨料, 部分磨成粉主要是利用其硅质、铝质和钙质等成分, 激发其活性SiO2、Al2O3的潜在水凝性, 替代部分胶凝材料, 提高产品性能。
掺加激发剂硅酸钠对砌块强度的影响, 见表5 所示。
结果表明:随着硅酸钠掺量的增加, 砌块抗压强度有所提高, 表明硅酸钠在砌块环境内水解形成碱性介质, 激发镍铁矿渣中少量的CaO、Al2O3等, 提高了强度;当硅酸钠掺量超过一定比例时, 砌块抗压强度反而降低, 可能是硅酸钠过量, 产生的碱性介质影响砌块材料内部结构, 导致抗压强度降低。关于这一点, 在下一步的研究试验中进行验证分析。
3.3 发泡填充材料的制备及其性能研究
按照JGT266-2011《泡沫混凝土》标准要求进行检测, 检测结果如表6所示。
该试验过程中均采用铝粉为发泡剂。由表6可以看出, 所得砌块中填充材料, 其各项指标均达到国家和建材行业标准所规定的要求。该填充材料中加入的硅酸钠还起一定的早强作用, 避免塌模。
3.4 复合自保温砌块的制备及其性能研究
按照国家标准JGT407-2013《自保温混凝土复合砌块》和GB/T4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》标准对所得的产品的各项性能进行检测, 其检测结果如表7所示。
由表可以看出, 本试验所生产出镍铁矿渣制备复合自保温砌块, 其各项指标均达到国家和建材行业标准所规定的要求。
4 结论
a. 通过采用的原材料中掺入大量的镍铁矿渣, 有力促进了镍铁矿渣的资源化利用, 实现冶炼渣清洁化, 有效地解决了当地镍铁矿渣难于处置的问题, 减少了环境污染;
b. 通过引入激发剂, 使得镍铁矿渣粉活性增加, 进而改变在原料中的活性程度, 降低传统工艺中的生产成本, 缩短空心砌块的生产周期, 能有效提高产品性能;
c.镍铁矿渣及其粉体在该复合自保温砌块中的总掺量控制在80 %以上, 添加外加剂, 使得制备出来的复合自保温砌块抗压强度及其综合性能得到保证, 并符合国家废弃物资源综合利用产业政策, 能够有效利用大量的镍铁矿渣, 降低生产成本, 降低了能耗, 具有良好的经济效益和社会效益;
d. 镍铁矿渣制备复合自保温砌块符合国家相关标准对复合自保温砌块所规定的要求, 其强度和各项综合性能指标优良。
摘要：以贵州省镍铁矿渣为主要骨料原料, 粒径<0.15mm的镍铁矿渣磨成粉后利用其硅质、铝质等成分, 激发其潜在活性替代部分胶凝材料, 制备一种复合保温砌块, 对镍铁矿渣的化学成分、矿物质、放射性、重金属离子浸出毒性及其复合保温砌块的性能等进行了研究;提供了镍铁矿渣综合利用途径, 促进了镍铁矿渣就地即产即用的推广。
关键词：镍铁矿渣,综合利用,绿色建材,保温砌块
参考文献
[1]何焕华, 蔡乔方.中国镍钴冶金[M].北京:中国冶金出版社, 2000.
[2]国家发展与改革委员会, 中国资源综合利用年度报告[R].2014.