自保温混凝土砌块（精选7篇）
自保温混凝土砌块 篇1
1 加气混凝土外墙自保温体系的发展情况和技术特点
1.1 加气混凝土外墙自保温体系简介
加气混凝土外墙自保温系统是利用墙体材料本身性能实现建筑节能65%, 满足建筑保温、隔热、居住舒适度好等要求的一种外墙保温体系。
1.2 国内外自保温体系的研究状况
国外自保温建筑节能技术已经发展了五十年。通过对墙体自身采取一系列新型技术, 使其导热系数极低, 甚至达到了绝热的程度。国外尤其是欧洲墙体材料中80%为加气混凝土砌块技术相当成熟、应用规程十分完善, 节能效果十分显著。法国、瑞典和芬兰等国甚至已经生产出密度小于300kg/m3的产品并投入市场, 产品具有较低的吸水率和较好的保温性能。
我国加气混凝土制品有40余年的生产和应用经验, 许多企业已实现高度的工业化, 产品质量有保证。预计2006年底, 砂加气混凝土砌块总量可达到60亿块。由于加气混凝土制品具有耗能低、保温性能好、隔音、可进行资源再生利用、环保等特点, 在建筑市场发挥越来越大的作用。近年来, 随着建筑节能的强制推行, 部分省市诸如:北京、上海、江苏、甘肃、深圳、武汉等利用加气混凝土制品能够实现节能65%、居住舒适度高、施工难度低等特点, 研发配套产品, 开展自保温体系的研究, 均取得了显著成效。
1.3 加气混凝土外墙自保温体系的优势与技术特点
加气混凝土外墙自保温材料, 与外保温和内保温相比。具有以下优势:
⑴母材生产、应用技术都相当成熟;
⑵产品尺寸精确, 可有效控制在±1.0mm;
⑶产品不燃烧, 有很好的防火性能, 10cm厚墙体的防火能力可达4小时以上;
⑷产品的耐久年限长, 不会出现聚苯板耐久年限短 (仅25年) , 易产生建筑垃圾等情况;
⑸施工工艺简单, 等同现有空心砖墙砌筑方法;
⑹节能投资小, 按外墙体面积计算, 增加的节能投资;
⑺原材料制品丰富, 可利用固体废弃物等来生产, 有利于资源的再生产利用;
⑻能够满足节能65%的要求, 以北京现代建筑材料公司生产的加气混凝土为例:其05级250mm厚的传热系数为0.40w (m2.k, 06级250mm厚度的传热系数为0.45 w/ (m2.k) , 均低于国家节能65%标准要求中传热系数达到≤0.6w/ (m2.k) 标准要求。
⑼耐久性好, 外墙砌体和砼“冷桥”部位, 几乎都是选用无机材料, 不易受外界的影响, 其耐久性与住宅使用年限相近。
⑽室内装修、线管布设和空调等设备安装采用冲击钻开槽、打孔时, 不易出现一打一个窟窿而影响结构安全的问题。
⑾聚苯板外保温技术易出现空鼓、裂缝, 适用年限一般在20~25年, 在建筑物有效使用期限中, 势必要进行局部或全部返修, 造成二次污染, 给居民带来不便。而加气混凝土自保温体系利用外墙体本身的热工性能技术指标就能达到国家和地方节能设计标准的要求。具有耐久性好和节能投资省等优点, 发展前景广阔。
2 加气混凝土外墙自保温工程应用经济效益分析和社会经济效益分析
2.1 工程应用经济效益分析
在施工中, 对加气混凝土和采用页岩空心砖墙外保温系统的综合造价分析:
⑴材料单价比较。砂加气混凝土砌块和页岩空心砖的市场价格分别为135元/m3和120元/m3。在市场价格上, 加气混凝土砌块要比页岩空心砖高12.5%左右。
⑵外保温体系单位面积工程造价对比。采用加气混凝土自保温体系, 保温体系造价包含加气混凝土砌块、专用抹面砂浆、砌筑砂浆, 热桥部分保温材料处理, 平均单位面积造价为60~70元/m2 (含加气混凝土价格) 。
采用页岩空心砖外墙外保温体系, 外保温主要利用聚苯板保温体系、聚苯颗粒砂浆, 单位造价平均为100~120元/m2 (含页岩空心砖的价格) 。
因而采用加气混凝土自保温体系与外墙外保温体系相比每平方米单价低60%以上。
(3) 施工劳动强度对比。使用砂加气混凝土砌块在1砖外墙、1砖内墙、1/2砖内墙的工程量分别为18.19m3、27.22m3、4.62m3;使用240厚页岩多空砖在1砖外墙、1砖内墙、1/2砖内墙的工程量分别为19.82m3、32.66m3、5.54m3。可见, 使用砂加气混凝土砌块可大大减少内粉刷工作量。同时, 使用200厚砂加气混凝土砌块的施工墙体消耗人工量比使用多孔黏土砖低64%。
与外墙外保温系统和内墙内保温系统相比, 采用加气混凝土自保温体系在同样满足节能65%的要求下, 工程造价每平方米要降低70%以上, 能有效降低工程造价, 有很高的经济效益。
2.2 社会经济效益分析
加气混凝土外墙自保温体系在取得了较好经济效益的同时, 也产生了巨大的社会效益, 其社会效益主要表现在以下两方面:
⑴促进了可持续发展战略。现有外墙保温材料与传统的烧结砖相比, 240000m3加气混凝土作建筑外墙时综合节能5万余吨油, 在环保效果上, 可减少二氧化碳排放量52万吨, 完全符合绿色环保、节能要求, 是一种潜力巨大的新型绿色材料, 符合国家可持续发展战略需要。 (数据摘自加气混凝土建筑的节能, 陶有生)
⑵促进建筑节能产业化。紧密结合示范工程的需要, 积极组织开展科技攻关与项目引入工作, 发展新技术新产品, 促进建筑节能产业化。目前已走向市场并形成产业的有:聚苯保温板、聚合物砂浆饰面外墙外保温做法, 多种类型的砌块、空心砖。如唐山市线材厂引进的聚苯保温板生产线, 产成品不仅通过了国内检测, 而且在日本及德国都通过了严格质量检测, 远销海内外;再如唐山市宏泰新型建材有限公司引进北京化工大学的外墙外保温粘结剂生产线, 产成品已经通过国家建筑工程质量检测中心的检测, 达到并超过欧洲标准。
3 加气混凝土自保温体系存在的主要问题和解决办法
由于加气混凝土砌块是一种高分散多孔结构的硅酸盐建筑材料, 内部孔隙率高, 其孔结构内部大口径小, 导湿与解湿性差。砌块吸水量大, 吸水先快后慢、时间长的, 毛细管作用较差, 导湿、解湿缓慢。当使用普通砂浆不时, 加气混凝土会吸走普通砂浆中大量水分, 使其水化不足, 粘结力下降, 砂浆收缩快, 尤其在界面结合处, 当砂浆的强度增长不足以抵抗收缩拉力时, 导致砂浆层过快收缩而造成开裂、空鼓等现象。普通裂缝一般不会危及到建筑物的结构安全, 但对建筑物的使用功能也有不同程度的影响。如:一些贯穿墙体的裂缝会削弱墙体的受力性能, 特别在单层或多层承重结构中影响到建筑物的使用寿命及抗震性能;发生于外墙的裂缝, 会造成墙面的渗漏, 加大外墙防渗处理难度, 降低外墙防潮的功能;裂缝过于多、密, 在温度反复变化中会加速裂缝的扩展, 造成更大的空鼓等。
针对加气混凝土在施工过程中极易出现的墙面开裂、空鼓等现象, 应在材料、设计、施工等方面进行加以规范, 制定相关措施:
⑴严把材料关, 确保材料符合国家规范相关要求。
⑵注意养护期, 出釜后存放适当时间再上墙。
⑶上墙后, 间隔较长时间再做批嵌或粉刷。
⑷减小构造柱间距及改变构造柱形式。
⑸对不同材料界面之间加强柔性处理, 例如采用聚合物砂浆加玻纤网格布作为加强层等。
⑹采用专用抹灰砂浆或在加气混凝土墙体表面涂抹界面剂的方法, 比如胶质水泥浆、JCTA-400系列界面处理剂等方式减少墙面开裂、空鼓现象。
4 结论
综上所述, 加气混凝土不仅具有绿色环保、节能, 而且具有良好的社会经济效益;因此其应用和发展是时不可待。当然, 为了确保加气混凝土墙身质量, 施工单位除了加气混凝土制品质量得以保障外, 还得注意墙身的设计、施工以及抹灰工艺, 这样才能使加气混凝土自保温体系得以充分发展和推广。●
参考文献
[1]重庆市墙体自保温系统技术要点 (试行)
[2]田学春加气混凝土在外墙自保温体系中的应用分析
[3]蒸压加气混凝土建筑应用技术规程 (JGJ/T17-2008)
[4]齐子刚, 姜勇.我国加气混凝土行业现状及发展趋势.新型墙材, 2008, (1)
[5]张仁义.小议加气混凝土砌体的特性及应用前景.山西建筑, 2009, (8)
自保温混凝土砌块 篇2
1973年, 石油资源的告急, 促使世界各地提出节能减排的新概念, 建筑节能无疑是首当其冲。我国自十一五规划到十二五规划提出建筑节能的要求、目标以及节能建筑的标准以来, 建筑节能的工作一直都在紧罗密集的展开着, 每年的工作要求不断提高, 足以体现国家对建筑节能工作的重视程度。各种各样的节能材料脱颖而出[1]。
自蒸压砂加气混凝土切块AAC (ALC) 引进国内以来, 因其具有节能, 性能, 成本等优势, 在我国得到广泛应用。对我过的建筑节能的工作带来了推动作用。
1 蒸压砂加气混凝土砌块与其他相关产品的性能比较
1.1 与非加气混凝土砌块的墙体材料的比较
作为外墙材料, 就密度和导热系数方面, 砂加气混凝土砌块与其他材料之间的比较, 见表1。
由表1 , 可以看出, 加气混凝土砌块作为外墙体的填充材料, 与其他产品相比, 可以大大提高墙体的隔热性能, 是其他砌块产品的2~7 倍;也降低了建筑物的自重, 减少了基础与结构的投入, 减轻了劳动强度。经上海建筑设计院计算, 使用加气混凝土砌块做填充墙比用实心砖可减少建筑物自重25%, 减少混凝土用量18%, 减少钢材15%的用量, 大大降低工程造价20%左右。并且因为他的导热系数低, 对建筑的自保温系统上提升了很大的档次。
1.2 与其他种类的加气混凝土砌块的性能比较
关于加气混凝土砌块, 常用的有砂加气混凝土砌块, 灰加气混凝土砌块, 陶粒加气混凝土砌块[3]等。
根据表2 可知, 砂加气混凝土砌块在加气混凝土砌块中也有着一定的优势, 在降低建筑物自重及空间面积上起到更好的效果。但其抗压强度有限, 不能作为多层、高层建筑物的承重墙材料, 但对于工业厂房、三层或三层以下的承重墙框架结构, 砂加气混凝土砌块还是可以胜任的。相比于灰加气混凝土砌块, 砂加气混凝土砌块以石英砂作为硅质材料, 提高了砌块的强度, 在抗渗性能、收缩性能、辐射余量上得到了质的提高, 砌块更加环保实用。在工程造价上, 以墙体厚度 (内墙) 200mm为例, 对比砂加气砌块和灰加气砌块, 见表3, 砂加气混凝土砌块相对于灰加气混凝土砌块每平米可以节约41.9 元/m2。
2 蒸压砂加气混凝土砌块质量问题的分析
蒸压砂加气混凝土砌块作为墙体存在的最大问题在砌块强度偏低、抹灰层空鼓以及墙面裂缝等方面。
2.1 砌块强度偏低
由于砂加气混凝土砌块的低密度特性, 不可避免的造成它的强度偏低, 不能承担多层建筑的承重墙部位, 造成诸多遗憾。
2.2 抹灰层空鼓
抹灰空鼓的产生来源于施工工序上的不合理造成, 由于砂加气混凝土砌块的干缩较大, 强度偏低, 所以要求抹灰砂浆的强度不应过高。因为施工人员没有对抹灰层起到足够的重视, 造成墙面粉化、面砖脱落等问题, 给住宅用户带来麻烦。
2.3 墙面裂缝
墙面裂缝的产生对建筑结构稳定性和建筑外貌形象带来一定的影响。在整个墙体中, 因为多种原因使其内部产生多种内应力, 当较大程度的内应力长期作用在墙体某一点时, 造成该点部位抗拉强度无法抵抗内应力时, 就会造成裂缝, 寻求力的新平衡。
2.3.1 内应力产生的因素
产生内应力的因素很多, 主要有温差的影响, 自重造成的沉降影响, 以及砂加气砌体的干缩性的影响等。自重的影响不可避免, 所以砂加气你混凝土砌块不能作为多层建筑物的承重部位。
2.3.2 温差的因素
温差的影响主要体现在①室内外温差造成的墙体内外两面的温差而产生的温度应力, 和②墙体材料在温度变化时变形不同步造成的温度应力, 以及③由于墙体材料之间由于导热系数相差较大造成冷桥而产生的温度应力等。在外墙面满贴耐碱网格布, 分担墙体的内应拉力, 能得到不错的效果。在砂浆的使用上选择砂加气砌块的专用砂浆, 保证砂浆的导热系数接近砂加气砌块的导热系数, 避免冷桥的产生。专用砂浆的主要材料有粉煤灰、中空玻化微珠、珍珠岩超细陶砂、复合外加剂等。武汉理工大学黄从运教授等[4]在专用砂浆原材料配合比上做了专门的研究, 将主要材料正交试验比较, 得出最优配比:其中, 粉煤灰的掺量为10%, 中空玻化微珠的掺量为5%, 珍珠岩超细陶砂的掺量为15%, 复合外加剂的掺量为0.5%。得到的专用砂浆的性能参数见表4, 可以看出, 由最优配比得到的专用砂浆的各项性能参数都比较好, 其中导热系数值接近砂加气混凝土砌块的导热系数0.12 W/m·K, 避免冷桥的产生。
2.3.3 砌体干缩偏高的因素
砂加气砌体的干缩性偏高也是造成墙面裂缝的重要原因, 一般来说砂加气的干缩值要比页岩多孔砖等砖块都要高, 干缩值的最高值普遍在 (5~6) mm/m。而砂加气的干缩性与上墙的含水率有关, 所以控制上墙时的含水率能有效降低墙体砂加气砌块的干缩性。以砂加气混凝土强度A3.5 为例[5], 测试试件的尺寸为40mm×40mm×160mm, 试样强度3.64MPa, 密度653kg/m3。测试温度: (20±2) ℃, 测试湿度 (43±3) %, 在初始含水率为80%时的含水率与收缩之间的关系曲线见图1, 假设室外的平衡含水率为8.34%, 则从饱和含水率79.35%到8.34%占总收缩的57%。由此可以看出, 当上墙时, 砂加气混凝土砌块的含水率越高, 其收缩值越高, 越容易造成墙面的裂缝。所以将上墙时的砌块含水率控制在15%以下, 在砂加气混凝土砌块在运输、堆放、上墙过程中注意防水措施, 可以有效防止由于砂加气混凝土砌体的干缩而引起的墙面裂缝。
3 结语
(1) 蒸压砂加气混凝土砌块其干密度小、导热系数低, 很大程度的节约了建筑空间, 减轻了建筑自重, 节约了建筑能耗, 降低了劳动强度, 符合国家的节能减排的政策, 满足人们的节能要求。
(2) 墙体裂缝、抹灰空鼓等主要的质量问题, 通过改善施工的方法和构造措施可以减少以及消除质量问题的出现, 使蒸压砂加气混凝土砌块的自保温系统得到广泛的认可。
(3) 目前成熟的B05、B06、B07 砂加气混凝土均未能达到七层以上的高层建筑的承重要求, 所以蒸压砂加气混凝土的研究还有很长的路要走。
摘要：通过数据, 将砂加气混凝土砌块的性能参数与其他墙体材料进行对比, 分析他们的优劣;将砂加气混凝土砌块与灰加气混凝土砌块的工程造价进行比对, 分析砂加气混凝土砌块每平米的节省额度;提出了砂加气混凝土砌块作为墙体存在的几个重要的质量问题, 分析原因, 提供一些有效措施。
关键词：蒸压砂加气混凝土砌块,性能参数,质量分析
参考文献
[1]蒋晓曙, 刘燕, 李莽, 陆雷.相变膨胀珍珠岩储能保温砂浆的性能研究[J].混凝土与水泥制品, 2011, (9) :56-58
[2]马力, 曾力, 张艳花.加气混凝土节能应用发展现状综述[J].混凝土, 2012, (5) :50-53
[3]郭艳, 李海艳, 胡德勇.陶粒加气混凝土砌块性能分析[J].砖瓦, 2012, (2) :40-43
[4]王翀.蒸压砂加气混凝土砌块特性及其自保温墙体研究[D].武汉:武汉理工大学, 2012
自保温混凝土砌块 篇3
关键词：蒸压加气混凝土,自保温砌块,生产工艺,应用
0前言
吉林省石羽加气混凝土有限公司 (原吉林省加气混凝土厂) 始建于1974年, 企业初期拥有1条年生产能力为10万m3的加气混凝土生产线, 厂区占地面积为12.2万m2。2008年底企业投资1.2亿元人民币, 在改造原有2条生产线的同时, 又引进德国的先进生产工艺和设备, 在吉林省德惠市的新厂区新建了第3条生产线, 使企业年生产能力达到60万m3, 是目前吉林省乃至东北地区最大的加气混凝土制品专业生产企业, 同时也是该地区最大的新型墙体材料生产基地, 主要产品为加气混凝土砌块、加气混凝土板材和加气混凝土专用节能保温砂浆等。蒸压加气混凝土自保温砌块 (简称为加气混凝土砌块) 综合性能突出, 单一材料即可满足严寒地区第三阶段围护结构建筑节能65%的要求。
1 原材料
1.1 原料要求
1.1.1 粉煤灰
本砌块的原料粉煤灰来自长春市电厂的湿排灰, 经原料处理后符合要求的粉煤灰掺量为70%以上。对粉煤灰的质量要求为, Si O2含量大于40%, Al2O3含量15%~35%, Fe2O3含量小于15%, 烧失量小于10%, 细度:0.045 mm方孔筛筛余20%以下, 0.080 mm方孔筛筛余10%左右。
如果粉煤灰0.045 mm方孔筛筛余超过20%时, 混合料浆浇注稳定性开始变差, 料浆变稠, 铝粉发气时易产生憋气、模具四角出现塌角现象, 表面有少量泌水[1];当筛余超过35%时, 易出现大面积泌水甚至塌模, 浇注后期易产生憋气、局部沉陷、气孔结构不好、蒸压前坯体分层裂缝等不良现象。但粉煤灰不应太细, 否则会在加气混凝土料浆中产生很大的应力, 使制品透气性下降, 导致终凝阶段的料浆及蒸压养护后的制品出现收缩裂缝。适宜的粉煤灰细度对浇筑参数的影响[2]为:细度:0.045 mm筛筛余20%以下, 料浆密度1.40~1.47g/cm3, 料浆稠度27~28 cm, 浇注稠度19~20 cm, 稳定状态良好。
1.1.2 生石灰
对生石灰的质量要求为活性氧化钙含量大于65%, 氧化镁含量小于6%。要求宜采用中速石灰, 消解温度高于80℃, 可以保证料浆的浇注稳定性。
生石灰在水化后生成氢氧化钙, 遇水消化时放出一定的热量, 使温度上升, 为坯体中水泥快速水化提供条件, 促使坯体硬化, 缩短坯体静停时间。另外, 生石灰也是铝粉发气的促进剂, 铝粉发气需要碱性环境, 料浆中生石灰遇水消化成为Ca (OH) 2, 提高了料浆碱度, 提供铝粉的发气条件。
1.1.3 水泥
宜采用42.5级普通硅酸盐水泥。在以生石灰为主的混合钙质材料中, 较少水泥用量对料浆的稠化速度不起主导作用, 但水泥用量的适当增加, 在一定程度上反而延缓料浆稠化, 保证料浆浇注稳定性, 随后可加速坯体硬化, 使其具有初始强度, 便于切割和入釜养护, 在硬化过程中还能显著提高坯体强度。
1.1.4 石膏
石膏中SO3含量应为35%以上, 二水石膏、半水石膏和硬石膏都可以使用。掺入少量石膏作为调节剂, 可以抑制石灰的消化速度, 有利于料浆浇注的稳定性。但石膏用量过多时, 可能影响气泡的稳定, 发生冒泡和收缩下沉、甚至料浆不能稠化而发生不稳定现象。在硅酸盐类制品中, 掺入少量的石膏可增加硬化后坯体的强度。
1.1.5 铝粉
要求金属铝含量大于98%、活性铝含量为82%~85%, 细度为0.080 mm方孔筛筛余1.0%以下, 比表面积为5000~6000cm2/g。铝粉在料浆中产生化学反应, 放出氢气, 使坯体内部形成均匀细小的气泡孔。铝粉具有密度小、产气量大、成本较低、来源广泛的特点。
1.1.6 复合辅助材料
用量很少的复合辅助材料主要包括气泡稳定剂和调节剂等。其中, 为了使气泡稳定地保持在加气混凝土料浆中, 形成良好的气孔结构, 通常需要加入气泡稳定剂。气泡稳定剂可采用植物油酸和三乙醇胺适量混合, 再加水稀释搅拌而成。另外, 为了调节铝粉的发气情况、料浆稠化、坯体硬化和消除制品裂缝、提高制品强度的需要, 可根据需求加入各种作用不同的调节剂。调节剂的品种主要包括纯碱、硼砂、水玻璃和菱苦土等。
1.2 配合比设计
加气混凝土的配合比和主要物料消耗量[3]见表1。
2 生产工艺过程及优化
2.1 生产工艺流程
加气混凝土的生产工艺过程可分为3个阶段[4], 即原材料准备阶段, 包括混合胶结料的制备;产品成型阶段, 包括配料、浇注、预养静停、切割等工序;蒸压养护阶段, 包括制品在高压釜经高温高压饱和蒸汽的作用, 胶凝物质硬化后产生强度, 以及出釜、检验和包装等工序。成品出厂前, 出蒸压釜后码坯存放不少于5 d。
2.2 生产工艺过程的优化
2.2.1 浇注稳定性对加气混凝土砌块性能的影响
浇注工序是生产的核心环节, 而浇注稳定性是影响加气混凝土产品质量的关键, 可以使加气混凝土内部形成良好的气孔结构, 对制品的性能和生产效率有着较大的影响。浇注稳定性实质上就是料浆的稠化与铝粉发气相适应的问题, 加气混凝土在浇注发气稠化过程中, 铝粉通过发生化学反应产生气体, 在料浆中形成大小均匀的气孔结构而固定下来, 应使发气更加顺畅, 气孔均匀, 静停后期料浆稠化迅速, 坯体的塑性强度增长较快, 缩短制品的静停时间, 有效提高生产效率。
除加气混凝土多种原材料的质量和加气混凝土的配合比对浇注稳定性有较大影响外, 如果浇注温度过高, 则料浆发气快, 稠化速率也快[5], 料浆升温加速, 引起料浆提前稠化, 导致冒泡和收缩。实际生产中, 浇注温度宜控制在 (40±2) ℃, 并根据原料和气温条件加以适当调整。静停时, 静养室的温度应保持在40~50℃内, 静停时间2 h, 以消除坯体脱模后由于坯体内外温差过大造成开裂的问题。
加气混凝土在切割时产生的废料与粉煤灰浆一起混磨配制料浆, 可大大提高浇注的稳定性, 并提高产品内在和外观质量, 既利用了废料, 又有利于生产。废加气混凝土砌块的掺量以不高于5%为宜[6], 过高反而会降低石灰的性能 (降低消化温度和增加消化时间) , 造成坯体后期温度降低, 影响发气与稠化, 不利于浇注稳定性。加气混凝土料浆可近似用宾汉姆流体来描述, 在一定的实验条件下[7], 随剪切速率的增大, 料浆的剪切应力增大, 黏度降低。控制适宜料浆的屈服值和黏度值, 可使浆体的流动性能较好, 有利于铝粉的发气, 使得气泡均匀、稳定地保存在料浆中。
2.2.2 养护制度对加气混凝土砌块性能的影响
蒸压养护是加气混凝土砌块获得强度的必要条件和重要工序, 坯体成型后, 为了加速胶凝材料的水热合成反应, 用蒸压釜实现定向高温高压, 使其在短时间凝结硬化达到预期的力学强度。在工艺完善情况下, 一般需要恒温8 h左右才能达到最高强度, 无限延长蒸压养护中的恒压时间对制品也不利。要求制定具体的抽真空度、升压、恒压、降压等4道工序的速度、压力和时间等详细的技术参数和规范, 在生产中规定相应的工艺措施[8,9], 建议蒸压养护制度如表2所示。
另外, 加气混凝土砌块的其它主要工艺参数包括:粉煤灰料浆密度1.42~1.46 g/cm3;浇注时坍落度 (200±20) mm等。
3 加气混凝土砌块的性能
蒸压加气混凝土自保温砌块的物理力学性能指标见表3, 其中, 抗冻性试验均为50次冻融循环的方法;砌块B05级和B06级适用于非承重的框架填充墙体, 砌块B07级或B08级可用于承重墙体的多层混合结构房屋, 最高层数一般为6~7层, 而采用较高强度等级的烧结普通砖建造的承重墙体的相同结构形式多层房屋, 最高层数亦为7层左右。
4 蒸压加气混凝土自保温砌块的应用
近年来, 蒸压加气混凝土自保温砌块已在长春高速铁路西客站、哈大高速铁路沿线站房、沈阳地铁二期工程、长春卷烟厂办公楼及厂房、内蒙古卷烟厂办公楼、吉林省四平市电厂新扩建项目等近百项大中型工程中应用, 技术经济效益和社会效益显著。
4.1 自保温砌块墙体的主要构造特点
目前, 长春地区 (严寒地区) 规定新建住宅和公共建筑应分别满足节能65%和50%的外墙传热系数限值的要求, 相应的蒸压加气混凝土自保温砌块墙体的热工参数分别见表4和表5, 其中, 当体型系数Sc≤0.3时, 建筑节能65%和50%的外墙主体部位传热系数限值Kp分别为0.45和0.50 W/ (m2·K) ;经测算, 如果改用内外普通的抹灰混合砂浆 (保温砌筑砂浆不变) , 同时适当调整自保温砌块的密度级别和厚度, 亦可达到相应的外墙传热系数限值的要求。
自保温砌块墙体中的钢筋混凝土梁和柱等部位的外侧应采取加强保温措施。例如, 在框架柱或异型框架柱等热桥处的外侧粘贴60 mm厚的阻燃型EPS板, 再包覆砌筑100 mm厚 (或者150 mm厚) 自保温砌块墙体;外墙柱与加气块交接产生通缝处用一布二浆 (1层耐碱玻纤网格布、2层聚合物砂浆) 加强, 外延深入砌块墙体内固定;加强保温部位的砌块墙体应与自保温砌块墙体主体 (300~450 mm厚) 外部保持外观平整一致。在自保温砌块墙体以上的门窗洞口附近, 洞口的上下2个部位的外侧均应为喷涂30 mm厚聚氨酯硬泡或25mm厚聚苯颗粒保温料浆、一布二浆 (窗口附加网不必翻包) , 并与洞口以下的自保温砌块墙体外部保持外观平整一致;同时, 洞口以上的钢筋混凝土窗过梁亦应采用上述框架柱或异型框架柱外侧相同的加强保温措施, 且与自保温砌块墙体主体外部保持外观平整一致。
自保温砌块砌筑时, 其含水率应小于30%, 砌块砌体灰缝尺寸应为10 mm左右。当自保温砌块墙体长度大于5 m时, 应在每层墙体高度的中部设置3Φ4@150的通长钢筋。自保温砌块墙体的外部必须采用适当的饰面防护层, 布置构造按建筑单体设计方案进行, 即不应采取外墙体为清水墙做法。
自保温砌块墙体内外侧抹灰前, 应涂刷界面剂 (固含量7%的EVA乳液) 进行处理。配制抹灰砂浆的水泥用量不宜过多, 否则可能造成抹灰层开裂。如果砌块墙体采用干粉保温砌筑砂浆时 (其导热系数小于砌体材料的导热系数) , 灰缝影响系数取1.00。如果采用普通的砌筑砂浆时, 灰缝影响系数取1.25, 从而使砌块材料的导热系数和蓄热系数、砌块墙体的传热系数均增大。配套使用的WB-5型干粉保温砌筑砂浆主要由胶凝材料、轻质细骨料 (陶砂和玻化微珠) 、细填料、木质纤维、EVA可再分散乳胶粉、纤维素醚等原材料组成, 搅拌均匀而制得。干粉状保温专用的砌筑砂浆、内抹砂浆和外抹砂浆的技术指标见表6。
4.2 自保温砌快墙体的直接造价分析
满足长春地区节能65%的外墙传热系数限值要求的自保温砌块墙体、其它品种砌块复合的EPS外保温墙体的直接造价测算结果见表7, 计算的依据为《吉林省建筑、装饰工程计价定额2009》, 具体价格亦可参照市场价格波动作适当调整。在表7中, B05级和B06级自保温砌块墙体造价分别比其它4种类别砌块外保温墙体造价的平均值 (154.3元/m2) 降低27.45元/m2和14.05元/m2。
5 结语
(1) 蒸压加气混凝土自保温砌块具有许多优异特性, 主要原料粉煤灰长期供应的来源稳定可靠, 全部采用无机原料制成, 生产工艺也较为简单。砌块组砌工效较高, 无需保温层的二次施工, 砌块墙体可分别满足长春地区 (严寒地区) 现行建筑节能65%和50%的外墙传热系数限值的要求, 且该墙体总造价低于其它种类砌块外保温墙体成本。
(2) 干粉保温砌筑砂浆导热系数略低于自保温砌块, 可有效消除水平及垂直灰缝冷桥产生的隐患, 并保留选择使用普通砌筑混合砂浆的替代方案。同时配套的干粉保温内抹砂浆和外抹砂浆使用可靠, 消除了抹灰层可能脱落、开裂的困扰。
参考文献
[1]刘会军.粉煤灰加气混凝土生产的浇注稳定性[J].墙材革新与建筑节能, 2009 (5) :25-27.
[2]刘会军.浅谈粉煤灰加气混凝土的生产工艺[J].砖瓦, 2009 (6) :34-36.
[3]陈胜利.加气混凝土的生产及应用[J].砖瓦, 2007 (7) :50-52.
[4]阳劲辉.计算机在加气混凝土生产过程控制中的应用[J].中国建材装备, 2002 (2) :32-33.
[5]刘会军.粉煤灰加气混凝土生产的工艺调整[J].墙材革新与建筑节能, 2009 (3) :36-38.
[6]张智杰.采用混磨工艺提高粉煤灰加气混凝土的浇注稳定性研究[J].新型建筑材料, 2009 (6) :33-35.
[7]闫加旺, 韦江雄, 庄梓豪, 等.加气混凝土料浆的流变性能及其与发气和稠化速率的关系[J].混凝土, 2009 (11) :27-30.
[8]何水清.粉煤灰加气混凝土砌块生产工艺及应用[J].福建建材, 2003, 79 (1) :26-29.
自保温混凝土砌块 篇4
目前,我国建筑能耗以每年1%的速度高速增长,已接近社会总能耗的40%[1],并且随着社会的发展和人们对居住环境舒适度要求的不断提高,这一比例在未来还可能进一步上升。因此,建筑节能工作刻不容缓。研究表明:通过建筑围护结构流失的能耗约占建筑总能耗的1/2,而因墙体保温隔热性能不足所造成的能耗损失又超过围护结构流失总能耗的1/2。显然,提高墙体材料的热工性能将是提高建筑节能水平的有效手段。
当前,我国建筑外墙普遍采用外保温做法,该做法不仅施工环节多、易空鼓开裂,且附加的保温材料常因与填充墙体的粘结、锚固不足而脱落,存在安全隐患。因此,研制了一种自保温混凝土复合砌块,通过对其泡沫混凝土芯材配合比及混凝土砌块壳体孔洞排列的优化设计,使该砌块成为一种性能优异的自保温墙体材料。
1 自保温混凝土复合砌块研制
1.1 芯材性能优化设计
1.1.1 原材料
水泥:万年青P·042.5水泥,其主要性能指标见表1。
粉煤灰:南昌电厂Ⅱ级粉煤灰,其主要性能指标见表2
促凝剂:R·SAC。
发泡剂:国内4个不同厂家生产的发泡剂。
减水剂:早强型FDN萘系减水剂。
1.1.2 实验方法
按照泡沫混凝土配合比设计方法计算各种原材料的用量,先将胶凝材料、水和外加剂在专用搅拌机中拌合成均匀浆体,然后将发泡剂按供应商推荐的最大稀释倍数进行溶解或稀释,并采用高压物理发泡工艺制备泡沫。将适量泡沫加入到浆体中搅拌2 min至均匀,再倒入模具,标准养护24 h后拆模,并将试块置于标准养护箱中养护至规定龄期。
泡沫剂的发泡倍数、1 h沉降距和1 h泌水量按JC/T 2199—2013《泡沫混凝土用泡沫剂》进行测试。泡沫混凝土抗压强度、干密度按JG/T 266—2011《泡沫混凝土》进行测试,导热系数按GB 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行测试。
1.1.3 超轻泡沫混凝土设计技术指标
本课题研制的灌芯用超轻泡沫混凝土所要达到的设计技术指标为:抗压强度≥0.15 MPa,干密度(260±20) kg/m3,导热系数≤0.065 W/(m·K)。
1.1.4 发泡剂品种选择
本研究采用国内4个不同厂家生产的发泡剂,分别标记为F1、F2、F3、F4。经测试,4种发泡剂主要性能参数见表3。
由表3可以看出,F2和F4发泡剂的1 h沉降距较小,即泡沫稳定性较好,F1和F3发泡剂的沉降距较大,其制备的泡沫稳定性较差;F2的1 h泌水量最小,F1、F3、F4三者相差不大。如果泡沫泌水量过大,与水泥料浆搅拌均匀后会在成型过程中析出水分,从而延长泡沫混凝土的凝结时间,降低早期强度,不利于泡沫混凝土的稳定;F4的发泡倍数最大,有利于提高发泡剂的使用效率。因此,根据泡沫稳定性、泌水量和发泡倍数等性能,宜选用F2和F4发泡剂作为制备超轻泡沫混凝土芯材。
在泡沫混凝土试验中,在水泥中内掺15%粉煤灰和5%促凝剂,其余各组分用量相同,根据浆料搅拌过程中的泡沫情况及浇筑成型后泡沫混凝土的干密度和抗压强度,评价发泡剂与胶凝材料的适应性。试验配合比及试验现象见表4。
从表4可知,F2泡沫尽管从外观上看,稳定性、泌水性及泡沫大小细密均匀程度都比较好,但在泡沫加入到水泥浆体搅拌的过程中却不断出现破泡,且泡沫混凝土成型后出现塌模,说明F2发泡剂中的成分与胶凝材料不相适应;F4泡沫在加入到水泥浆体搅拌的过程中破泡少,制备的泡沫混凝土成型后未出现塌模现象,密度和28 d抗压强度分别为235 kg/m3和017 MPa,满足灌芯用超轻泡沫混凝土设计要求。
1.1.5 泡沫掺量对泡沫混凝土性能的影响
为确定泡沫合理的掺量,固定水泥、促凝剂、粉煤灰、减水剂、水的质量分别为800、50、150、5.0、320 g,研究了不同泡沫掺量对泡沫混凝土性能的影响,结果见表5。
从表5可知,随着泡沫掺量的增加,泡沫混凝土的干密度、导热系数与抗压强度均相应降低。其中,泡沫量为4 L时,泡沫混凝土的抗压强度较高,达到0.3 MPa,但干密度与导热系数均偏大,超过设计要求;当泡沫量在5 L时,泡沫混凝土的干密度、导热系数、抗压强度值均符合设计要求;当泡沫量从5 L增加到7 L时,泡沫混凝土的干密度与抗压强度下降比较明显,均不符合设计要求。因此,用于灌芯的泡沫混凝土在单位胶凝材料用量下,泡沫掺量宜为5 L。
1.1.6 促凝剂掺量对泡沫混凝土性能的影响
固定粉煤灰、减水剂、水的质量分别为150、5.0、320 g,泡沫掺量为5 L,研究促凝剂掺量对泡沫混凝土性能的影响,结果见表6。
从表6可知,促凝剂对泡沫混凝土稳定性有较大影响,当促凝剂掺量为胶凝材料质量的5%时试块未出现塌模,且密度和28 d抗压强度满足设计要求,表明促凝剂对水泥浆料的凝结硬化有促进作用,在泡沫破裂前水泥浆体即已形成强度,因而在泡沫加入30～50 min后,泡沫混凝土就已成型稳定,不会出现塌模情况。同时试验表明,硅酸盐水泥与促凝剂混掺存在一个最佳平衡点[2],超过此平衡点后,由于促凝剂自身凝结硬化快而流动性能又相对较差,致使水泥浆体与泡沫分散不均匀,且产生固体颗粒,减少了包裹泡沫的水泥浆体数量,从而无法有效包裹泡沫,造成泡沫混凝土气孔壁变薄,强度下降,最终导致泡沫破裂、塌模。因此,促凝剂的掺量宜控制在5%左右。
1.1.7 制备灌芯用超轻泡沫混凝土实验配比
在上述试验研究的基础上,自保温混凝土复合砌块采用的泡沫混凝土芯材配比(g)为:水泥:促凝剂:粉煤灰:减水剂:水=800:50:150:5.0:310,泡沫掺量5 L。该泡沫混凝土的密度为245 kg/m3,28 d抗压强度为0.18 MPa,导热系数为0.06W/(m·K)。按此配比制备的泡沫混凝土浆体分散较均匀,易于浇筑,浇筑后泡沫稳定性好,各性能指标均符合设计要求。故以该组配合比试验结果作为本课题自保温混凝土复合砌块灌注芯材的热工设计参数。
1.2 自保温混凝土复合砌块热工性能数值模拟研究
自保温混凝土复合砌块不仅需要合理的芯材保温性能,还需要赋予砌块合理的孔型设计,以实现热工性能和力学性能的统一。研制的自保温混凝土复合砌块以390 mm×240mm×190 mm为主规格尺寸,首先列出若干种砌块孔型设计方案,然后通过ANSYS有限元分析软件[3]分析不同方案热工性能的优劣,以最终确定砌块孔型方案。
1.2.1 数值模拟计算的假定与参数设置
计算采用稳态传热假定。模拟计算时,内、外表面均设置为第三类边界条件,内表面换热系数按GB 50176—93《民用建筑热工设计规范》取8.7 W/(m2·K),外表面换热系数取23W/(m2·K,砌块两端还应设置温度边界条件(分别为内表面10℃和外表面40℃),以保证两端形成足够的温差;其余四面均为绝热边界条件,因此,热量的进入和流出是相等、平衡的。
模拟计算中所建砌块模型基体材料分别为轻集料混凝土、空气与泡沫混凝土,其材料导热系数如表7所示。
1.2.2 自保温混凝土复合砌块孔型设计方案
首先以目前市面上最常见的灌芯混凝土类产品孔型布置为研究对象[见图1 (a)],这种孔型布置的特点在于完全依靠大孔洞中泡沫混凝土的保温性能来确保砌块获得足够的热阻,却忽视了空气层自身良好的保温性能。由于泡沫混凝土成本较高,因此,这种孔型并不利于企业生产成本的降低,经济性较差。此外,该孔型设计时也没有考虑管线施工,需要开凿墙体方能埋设管线,极易因为处理不当而造成墙体开裂。为此,针对该产品孔洞排列进行了优化[见图1 (b)]。
GX1型砌块:灌芯比例为51.4%,保温浆料填满砌块孔洞,无空气层,热流沿壁、肋连续传递,不便于管线铺设。GX2型砌块:灌芯比例为43.4%,墙体内侧设置3排小空气孔,两侧壁处留设凹槽,阻断热流沿壁、肋连续传递,小排空气孔方便管线铺设。
采用ANSYS进行模拟分析时,应考虑砌筑砂浆、抹面砂浆会对墙体传热产生影响,因此为提高数值模拟计算的精度,建模时必须对砂浆灰缝因素予以考虑。按JG/T 407—2013《自保温混凝土复合砌块》规定的试验方法建立砌体模型,砌筑灰缝与砌体两侧抹灰层均设为10 mm厚的普通水泥砂浆。
从砌体中截取带有砂浆灰缝与抹面层的部分单皮砌体作为研究对象,其模型及网格划分如图2所示。
1.2.3 砌体热工性能模拟结果
按照ANSYS有限元稳态热分析的3个基本步骤:前处理(建模);求解(施加荷载、边界条件、计算);后处理(查看和提取计算结果),得出2种砌块砌体温度云图与热流密度云图,如图3、图4所示。
从图3、图4可以看出:
(1)横向灰缝和竖向灰缝的交汇处,是热流传递的集中区域,热量损失最大。因此在温度云图中,处于高温侧的外表面四个角落温度降低很多,而处于低温侧的内表面四个角落温度升高。外表面中心区域温度高于周边区域,内表面中心区域则属于低温区。
(2)从切片提取的砌块中可以发现,在与热流传递方向平行的混凝土肋、壁处(即砌块的热桥部位)热流密度变化幅度及热流密度值均明显大于填充泡沫混凝土的孔洞部位,等温面在该部位也发生了明显弯曲,表面热量的传递过程主要在该部位进行,且大量聚集于该部位。这是由于泡沫混凝土材料的导热系数仅为0.06 W/(m·K),明显小于壳体轻集料混凝土材料的0.63 W/(m·K),导致热量避开泡沫混凝土而选择从与之相邻的混凝土肋、壁传递。泡沫混凝土的存在有助于提高砌块热阻和保温性能,但也使混凝土肋、壁的热桥效应更加突出。
(3)根据2种保温砌体内、外表面平均热流密度云图可知:GX2砌块内、外侧平均热流密度比GX1小,说明其对热量传递的阻隔作用更明显。
根据上述模拟分析得到砌体两侧平均热流密度值与平均温度值,通过文献[4]及GB 50176—93的计算方法,可进一步得到2种砌体的当量导热系数、传热阻及传热系数,结果见表8。
从表8可以看出:泡沫混凝土灌芯比例更高的GX1砌块,其砌体保温效果反而较差,而GX2保温砌块则通过良好的孔型设计,有效延长了热流在砌块中的传递路径,而且很好地利用空气层保温,这不仅节约了泡沫混凝土保温材料用量,控制了生产成本,也提升了砌块的保温性能,对企业而言无疑是非常有利的。
目前,南昌圣达新型墙材有限公司已采用GX2孔型进行了规模化生产,产品如图5所示。
将该自保温混凝土复合砌块按照JG/T 407—2013进行性能测试,结果见表9。
从表9可知,自保温砌块砌体传热系数为0.87 W/(m2·K),完全满足夏热冬冷地区50%建筑节能设计标准的要求,甚至达到部分建筑65%节能设计的要求。ANSYS数值模拟计算方法得到的传热系数结果与实测相差2.3%,误差小于5%,说明采用ANSYS数值模拟计算方法能很好地适应工程精度的要求。
2 自保温混凝土复合砌块应用评价
以南昌市某楼盘2号楼为模拟对象,进行保温砌块应用效果评价:该楼为条式建筑,朝向为北向90°,建筑总层数为28层,框架剪力墙结构体系,地上高度86 m,建筑面积10 526 m2,建筑表面积12 360m2,建筑体积31 557 m2,体形系数为0.39。
根据该楼盘平面图、立面图信息,首先利用斯维尔建筑节能设计软件建模(见图6)、设定相关参数,然后在围护结构工程构造中,保持其它部分工程做法不变,仅改变墙体构造,通过负荷计算分别得出以烧结多孔砖和自保温混凝土复合砌块为围护结构主材的设计建筑和参照建筑的采暖空调年耗电量,进行结果的对比。
2.1 墙体构造与热工计算
2.1.1 烧结多孔砖外墙外保温体系
外保温体系的保温构造及热工参数如表10～表12所示。
2.1.2 自保温混凝土复合砌块外墙自保温体系
自保温体系的保温构造及热工参数如表13～表15所示。
2.1.3 热工性能权衡计算
由于设计建筑的体形系数没有达到规定指标的要求,根据夏热冬冷地区与江西省居住建筑节能设计标准的要求,必须对围护结构进行建筑节能的权衡计算,结果如表16所示。
2.2结果分析
在外墙墙体总厚度保持不变的情况下,自保温混凝土复合砌块外墙自保温系统方案的节能效果是54.1%,高于烧结多孔砖外墙外保温系统方案的53.0%。且就单季能耗来看,无论是夏季空调能耗,还是冬季采暖能耗,前者也均要优于后者。由于建筑寿命周期多在50年以上,因此推广使用能耗低的自保温混凝土复合砌块外墙自保温系统方案无疑是非常有益的。
造价方面,根据江西省产品定额信息,结合本工程建筑外墙面信息,初步统计出砌块及保温材料价格如表17所示。
从表17可以看出,研制的自保温混凝土复合砌块虽然在单位体积价格上比烧结多孔砖高,但由于使用该保温砌块可以免除外墙主体部位上大量的保温材料,同时还能有效降低热桥部位的保温层厚度,因此,采用自保温混凝土复合砌块外墙自保温系统方案相较于烧结多孔砖外墙外保温系统方案更经济,约可节约主材总价的5.5%。考虑到减少保温面积施工还能降低高昂的人员施工费,因此综合造价还将进一步降低。从性价比角度出发,自保温混凝土复合砌块无疑具备更强的市场竞争力。
3 结语
(1)发泡剂种类对超轻泡沫混凝土的浇注稳定性具有重要的影响,所选发泡剂的稳泡时间必须与胶凝材料硬化时间具有良好的适应性。
(2)单独采用P·042.5水泥作为胶凝材料时浆体容易塌模。通过掺入促凝剂、控制泡沫掺量等措施可制备出浇注稳定性好、性能符合设计要求的泡沫混凝土,其干密度为245 kg/m3,28 d抗压强度达到0.18 MPa,导热系数为0.06 W/(m·K)。
(3)在2种不同孔型结构保温砌块对比中,GX2砌块依靠合理的孔型设计,不仅减少了砌块中灌注的泡沫混凝土芯材用量,降低了生产成本,而且提高了砌块的保温性能,其传热系数的数值模拟结果与热工试验实测值高度吻合,误差仅为2.3%,说明在孔型设计中采用ANSYS数值模拟分析是可行的。
(4)通过模拟南昌某住宅楼节能计算结果的对比可以发现:研制的自保温混凝土复合砌块无论在保温性能方面,还是在节约工程保温造价方面,均优于传统烧结多孔砖类墙体材料,具有很高的推广应用价值。
摘要：为进一步增强墙体的保温性能,提高建筑节能水平,在利用ANSYS有限元分析软件优化传统混凝土砌块孔洞排列的基础上,通过在砌块孔洞中灌注超轻泡沫混凝土芯材,得到一种保温、隔热效果优良的自保温混凝土复合砌块。并以南昌某住宅建筑为例,应用斯维尔建筑节能设计软件,将其与传统烧结多孔砖外墙外保温的节能效果进行对比。结果表明:在外墙总厚度相同的情况下,应用研制的自保温混凝土复合砌块不仅总体节能效果更优,而且还能有效降低外墙保温工程造价,提升建筑保温工程的性价比,具备良好的推广应用价值。
关键词：自保温,混凝土复合砌块,超轻泡沫混凝土,热工性能,节能计算
参考文献
[1]范亚明,李兴友,付祥钊.建筑节能途径和实施措施综述[J].重庆建筑大学学报,2004(5):82-85.(下转第31页)
[2]陈娟,李北星,卢亦焱.硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系的试验研究[J].重庆建筑大学学报,2007(4):121-124.
[3]Tadeusz S,Nakasone Y,Yoshimoto S.Engineering analysis with ANSYS software[M].Oxford:BuMerworth-Heinermann,2007.
自保温混凝土砌块 篇5
一、可以有效可靠地提高普通混凝土砌块的隔热保温性能。通过传热学分析, 确定砌块几何尺寸、各部位材料导热系数和砌块砌体传热系数之间的函数关系之后, 再测定出各种材料的导热系数。这样就可以按照砌块需要达到的传热系数经过计算来设计砌块的构造。采用热箱法对砌块砌体做过的许多次保温性能测定, 也验证了设计计算的可靠性。当采用普通水泥砂浆密封砌筑砌块砌体后, 墙体的传热系数计算值和实测值仅有微小偏差。
二、改进后的自动化生产线可以在工厂生产中批量生产热阻值和其它各项材性指标均稳定可控的保温砌块。当砌块形状确定后, 要满足特定部位必须达到的热阻值, 就要通过特定工艺手段完成配料、送料、布料和填料。对生产线关键设备做必要改装后, 成型可以顺利进行。只有采用电脑程控, 实行优化后的配料制度和成型制度才可以有效地避免欠振和过振, 并实现有组织的适量投料和均匀布料。采用先进的传感装置和调速装置, 平稳移送已成型砌块进入预定养护位置, 完成常温静停养护和码垛可以保证制品具有理想的成品合格率。先进可靠地自动化生产线是工厂化规模化生产的必须手段, 也是保证产品质量的基础。工厂选址时, 必须考虑具备与生产规模相匹配的足够大的场地, 保证成品堆放有容纳28天产量的面积。这是确保砌块成型后基本完成干燥收缩, 避免过早上墙引起墙体日后开裂的必不可少的先决条件。
三、配套生产围护结构中的梁、柱和剪力墙部位需用的轻质混凝土复合保温板材, 用于冷 (热) 桥部位隔热保温。这种以聚苯颗粒、水泥、粉煤灰、三维钢丝网和发泡聚氨酯板或其它隔热材料复合制成的具有设定传热系数的聚苯水泥复合衬模, 在模板施工时同步组装于梁、柱或剪力墙木模内侧。浇注混凝土后就与主体结构混凝土形成一体, 起到了隔热保温作用, 也起到了隔音和增强钢筋保护层的作用。随着施工工艺的成熟, 它还将代替外墙部位的外侧木模板成为可免拆模板。这种与结构混凝土之间无施工缝而且能成为一体的轻质刚性保温衬模, 采用特殊的喷射浇注——闭模加压成型——带模静停自然养护工艺, 产品各项技术指标均能达到使用要求。
四、良好的适用性能才是获得市场认同的前提条件。由于混凝土砌块和聚苯水泥衬模具有可靠的耐久性和良好的干燥收缩率, 特别是出现于1844年的混凝土砌块已被长期应用实践验证, 因此其抗裂、抗渗、抗冻性能良好且在生产中容易得到保证, 外墙裂、漏和粉刷层剥落等问题也就容易解决。由于其传热系数已经满足设计要求, 无需再做柔性外保温层, 也就为墙面粘贴面砖提供了便利, 同时具有缩短工期、降低工程造价的经济效益。普通混凝土砌块具有成熟配套的技术标准和规程规范, 生产、设计和施工有章可循, 便于迅速推广和保证工程质量。由于砌块容重与加气混凝土相当, 这种带肋砌块也便于结构师和建筑师选用。我国发展初期由于水泥短缺, 千方百计寻找水泥替代材料生产空心砌块, 其中一些失败的教训特别是耐久性方面出现的问题, 给人们留下不少对空心砌块的疑虑。按照目前国外大量使用混凝土砌块的施工现状和我国已经成为水泥最大生产国, 彻底摆脱了对水泥计划供应的现状, 完全有条件也应该发展真正的普通混凝土砌块墙体材料。
五、发展普通混凝土砌块墙体符合节能发展的方针。生产普通混凝土砌块可采用静停自然养护, 无需热源。这不仅是处于节能考虑, 也是出于产品强度增长与干燥收缩同步完成, 从而确保产品和砌体工程质量的有效制约措施。在生产过程中, 不设置热养、破碎、磨细和其它高耗能工艺环节, 不仅降低了生产成本, 更重要的是降低了产品生产的能耗指标。目前烟台在产生产线每生产1立方米砌块耗能约为4度电能。
六、普通混凝土砌块的生产过程和产品本身都符合绿色环保的发展要求。生产砌块和与之配套的水泥聚苯衬模, 所用主要原材料除水泥外就是湿排粉煤灰、废弃发泡聚苯乙烯、发泡聚氨酯下脚料和采石场废弃石渣。利用的废弃物按重量计算超过全部材料重量的一半。生产过程产生的碎渣料均可当班全部回收, 利用于零星配套产品的生产。生产过程无烟气、废水、废渣排放, 不发生二次污染。水泥和粉煤灰虽经燃烧对重金属富集, 由于普通混凝土密实度高、材料比表面积小, 无有害气体外溢。因此普通混凝土制品也是公认的洁净材料。
七、和所有企业一样, 也要建立和充实企业的过程管理, 健全制度管理, 开展技术研发。通过制度管理不断提高企业行为规范化的程度, 通过技术研发不断以新成果、新技术充实企业实力。这样远离投机取巧才能在竞争环境中持续发展。墙材在社会成员耐用品消费中是重量最大的材料之一, 也是使用年限最长的材料之一。企业全员要认识自己的社会责任, 树立质量意识, 开展全面质量管理活动。
八、科学的企业文化建设同样是墙材企业发展的根本保障。秦砖汉瓦在我国工程建设中发挥过极其重要的作用。在持续发展中启动“限粘”、“禁实”政策后, 墙材行业有了大规模发展的历史机遇。企业有无足够思想准备, 是否能够清醒地从以往不规范管理和不科学的落后观念中摆脱至关重要。应秉承“诚信、竞争、务实、规范”的经营方针, 以技术实力树立信心, 以规范的企业行为做基础, 实实在在地改变墙材企业在社会经济活动中的地位。
自保温混凝土砌块 篇6
1 试验概况
1.1 砌块
试验采用的自保温混凝土砌块由扬州广厦新型建材有限公司提供,砌块重约为17 kg,主规格为390 mm×190 mm×190mm,辅助规格为190 mm×190 mm×190 mm,孔洞率约为29%。主规格砌块示意图如图1所示[2]。该自保温混凝土砌块的抗压强度为MU5。
1.2 自保温混凝土砌块砌体弯曲抗拉强度
按照GBJ 129—90《砌体基本力学性能试验方法标准》,该自保温混凝土砌块砌体弯曲抗拉强度的测试分为沿通缝弯曲抗拉强度测试和沿齿缝弯曲抗拉强度测试。
1.3 砌筑砂浆的强度
本试验砌筑砂浆为水泥混合砂浆,其设计强度等级为M7.5。砂浆的强度测试按照JGJ/T 70—90《建筑砂浆基本力学性能试验方法》执行。砂浆试块采用立方体抗压强度试件,每组试件为6个,分别对试件进行编号,与自保温混凝土砌块砌体同条件下静置2 d,拆模后养护28 d,测量尺寸,并检查其外观,然后对其进行抗压试验。试验结果见表1。
注:砂浆抗压强度计算时乘以相应的换算系数1.3。
从表1可知,砌筑砂浆的实际平均抗压强度为7.5 MPa。
2 试验设计
按照GBJ 129—90,该自保温混凝土砌块砌体沿通缝弯曲抗拉强度试件设计尺寸均为1390 mm×390 mm×190 mm,沿齿缝弯曲抗拉强度试件设计尺寸均为1390 mm×590 mm×190mm,构件示意分别如图2、图3所示,每组3个,共6个试件。砌筑砂浆强度等级均为M7.5。
3 试验过程
3.1 砌筑
按照GBJ 129—90,由1名中等技术水平的瓦工,采用分层流水作业法砌筑试验砌体,并使每盘砂浆均匀地用于各个试件。沿通缝截面抗弯的砌体试件采用立砌,试验时将试件放平,放入试验台座;沿齿缝截面抗弯的砌体试件采用平砌,试验时以长边为轴旋转90°,平移至试验台座上。试件的支座处和荷载作用处预先采用1∶3水泥砂浆找平,找平层厚度为10mm,宽度为80 mm。试件的砌筑及找平层如图4所示。
3.2 试验步骤
按照GBJ 129—90,沿通缝弯曲抗拉试验和沿齿缝弯曲抗拉试验,均采用由试验台座、千斤顶和应变仪组成的加荷系统进行加载,加载装置如图5所示。
试验之前,在试件上标出支座与荷载作用线的准确位置,并在纯弯区段测量截面尺寸,测量精度为1 mm。对每组的3个试件测其自重并计算平均值,精确至10 N。本试验试件的截面尺寸和自重如表2所示。
注:TW1-1、TW1-2、TW1-3为沿通缝弯曲抗拉试件,CW1-1、CW1-2、CW1-3为沿齿缝弯曲抗拉试件(下表同)。
在试验台座上,按简支梁3分点集中加荷的要求,将试件准确就位。试验采用手动连续加载方法,加荷速度控制在3～5 min内使试件破坏。试件破坏时,记录应变仪的最大读数和试件的破坏特征。
3.3 试验现象
对于沿通缝弯曲抗拉性能试验和沿齿缝弯曲抗拉性能试验,从加载开始到试件破坏之前,随着荷载的逐渐增大,两类抗弯试件均未发生明显的变化,当应变仪的读数突然回退,试件伴随“咔嚓”的声响突然断裂,其破坏发生在试件跨中的1/3范围内,即纯弯曲段。试件的破坏没有任何预先的征兆,属脆性破坏。
沿通缝弯曲抗拉性能试验和沿齿缝弯曲抗拉性能试验的破坏面均发生在试件跨中位置附近,但破坏面、破坏荷载值都有明显的差别,具体如下:
沿通缝截面抗弯砌块砌体的破坏均发生在砌体的中部灰缝处,是沿灰缝的破坏,破坏面较整齐,如图6所示。
沿齿缝截面抗弯砌块砌体的破坏均发生在沿跨中的某个截面断裂(即在一个截面上将砌体和砂浆一起拉断)[3],破坏面较整齐,如图7所示。
沿通缝截面抗弯砌块砌体的破坏荷载分别为1.67、1.88、2.17 kN;沿齿缝截面抗弯的砌块砌体的破坏荷载分别为9.78、11.97、10.25 kN。可以看出二者的破坏荷载明显不同,沿齿缝抗弯的砌块砌体的破坏荷载远远大于沿通缝抗弯的砌块砌体。
4 结果分析
4.1 数据处理
本次试验按照GBJ 129—90进行设计和试验,且试件的破坏过程和破坏形式均与黏土砖砌体相同,因此,试件沿通缝截面或沿齿缝截面的弯曲抗拉强度按式(1)计算,其计算结果取值精确至0.01 MPa。
式中:ftm,m———弯曲抗拉强度,MPa;
Ntm———抗弯破坏荷载值,包括荷载分配梁等附件的自重,N;
G———自重,N;
l———计算跨度,mm;
b———截面宽度,mm;
h———截面高度,mm。
试件沿通缝截面、沿齿缝截面的弯曲抗拉强度见表3。
4.2 自保温混凝土砌块砌体弯曲抗拉强度统计分析
由表3可知,沿通缝弯曲抗拉强度试验值为0.21 MPa,沿齿缝弯曲抗拉强度试验值为0.57 MPa。按照GB 50003—2001《砌体结构设计规范》附录B各类砌体强度平均值的计算公式和强度标准值可知,砂浆强度等级为M7.5时,普通混凝土砌块砌体的沿通缝弯曲抗拉强度为0.15 MPa、沿齿缝弯曲抗拉强度为0.22 MPa。无论是沿通缝还是沿齿缝的弯曲抗拉强度试验值都要明显高于普通混凝土砌块砌体的规范计算值,其中沿通缝弯曲抗拉强度试验值与普通混凝土砌块砌体规范计算值的比值是1.4,沿齿缝弯曲抗拉强度试验值与普通混凝土砌块砌体规范计算值的比值接近2.6。
4.3 自保温混凝土砌块砌体弯曲抗拉强度的影响因素
自保温混凝土砌块砌体弯曲抗拉强度的影响因素除了最主要的砂浆与砌体的粘结强度外,不同的砌筑方式也是影响弯曲抗拉强度的因素之一。通过试验数据可以明显看出,沿齿缝弯曲抗拉强度试验值为沿通缝弯曲抗拉强度试验值的2倍多。这是因为在砌筑沿齿缝弯曲抗拉强度试件时,底部坐浆(如图8所示)起到了很好的粘结作用,沿齿缝抗弯的试件不仅要克服砌块间的砂浆粘结,而且要克服底部坐浆的粘结作用。
5 结论
(1)自保温混凝土砌块砌体受弯破坏过程非常短暂,无论是沿通缝受弯还是沿齿缝受弯,破坏前均无明显征兆,属于脆性破坏。
(2)自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面抗弯破坏的形式均为沿灰缝处的破坏,沿齿缝截面抗弯破坏的形式为沿中间灰缝和砌块的垂直破坏,两类受弯构件的破坏面都较为平整。
(3)自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面的弯曲抗拉强度和沿齿缝截面的弯曲抗拉强度均大于普通混凝土砌块砌体的相应弯曲抗拉强度规范计算值。建议将此砌块在框架结构的填充墙施工中推广使用。
摘要：自保温混凝土砌块是应我国建筑节能的要求而研发的一种新型节能砌块。通过对这种新型自保温砌块砌体抗弯性能的测试,结果表明:自保温混凝土砌块砌体受弯破坏过程非常短暂,无论是沿通缝受弯还是沿齿缝受弯,破坏前均无明显征兆,属于脆性破坏;自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面抗弯破坏的破坏形式均为沿灰缝处的破坏,沿齿缝截面抗弯破坏的破坏形式为沿中间灰缝和砌块的垂直破坏,两类受弯构件的破坏面都较为平整;自保温混凝土砌块砌体沿通缝截面的弯曲抗拉强度和沿齿缝截面的弯曲抗拉强度均大于普通混凝土砌块砌体的相应弯曲抗拉强度规范计算值。建议将此砌块在框架结构的填充墙施工中推广使用。
关键词：自保温混凝土砌块砌体,弯曲抗拉强度,齿缝抗弯,通缝抗弯
参考文献
[1]童丽萍,贺萍,赵红垒,等.黄河淤泥承重砖砌体结构抗弯性能的试验研究[J].砖瓦世界,2006(3):47-49.
[2]赵晓敏,叶燕华,魏威,等.自保温混凝土砌块砌体抗压及抗剪性能试验研究[J].新型建筑材料,2010(11):25-28.
自保温混凝土砌块 篇7
1 B03级自保温型加气混凝土砌块的实验分析
1.1 原材料
1.1.1 基础材料
B03级自保温型加气混凝土砌块所需材料主要为基本组成材料、发气材料、调节材料。此砌块的基础原材料通常为两类型:在硅质原材料中, Si O2为其主要的化学成分, 所使用的材料主要包括油页岩灰、粉煤灰等;在钙质原材料中, Ca O为去主要化学成分, 使用的材料通常有水泥、矿渣微粉等。
本研究所使用的油页岩灰化学组成包括loss为1.24﹪/wt, Si O2为56.95﹪/wt, Ca O为15.01﹪/wt, Al2O3为13.37﹪/wt, Fe2O3为6.32﹪/wt, Na2O为1.89﹪/wt, K2O为1.21﹪/wt, SO3为1.13﹪/wt, Mg O为1.89﹪/wt, Ti O2为0.60﹪/wt, P2O5为0.39﹪/wt。油页岩灰的主要化学成分为Si O2、Al2O3, 是一种硅质原材料。油页岩灰进行水热合成反应时, 处于高温高压环境下, 此反应可得到大量活性Si O2, 而水泥通过水化作用可产生大量Ca (OH) 2, 两者化学物质进行有效反应可产生C-S-H凝胶等水化产物, 使得加气混凝土具有更好的性能。油页岩灰的矿物构成通常有石英 (Si O2) 、长石和硬石膏 (Ca SO4) 等, 主要是石英矿物。因油页岩并不具有较高的燃烧度, 且油页岩灰内的颗粒并无较高的规则性, 结构较为疏松, 且多孔, 含量少量的球形颗粒。
研究中所使用的自保温加气混凝土通过双氧水进行发泡, 对原材料水泥进行初凝时应尽可能将时间减少。料浆内气泡所达到的稳定性因时间而受到一定的限制, 气泡出现破裂前应使得水泥完成初凝, 其应达到一定强度方可使得坯体体系得到支撑。所以在高性能自保温加气混凝土的制备中应选用高标号的水泥。研究使用的水泥为为P.O42.5硅酸盐水泥, 主要化学成分为loss为3.72﹪/wt, Ca O为55.86﹪/wt, Si O2为22.96﹪/wt, Fe2O3为3.59﹪/wt, Al2O3为6.39﹪/wt, Mg O为2.68﹪/wt, SO3为2.69﹪/wt, Na2O为0.51﹪/wt, K2O为0.90﹪/wt, P2O5为0.20﹪/wt, Ti O2为0.50﹪/wt。P.O42.5的物理性能:表观密度为3.16/g.cm-3, 比表面积为354 m2.kg-1, 标准稠度29.9/﹪, 出凝时间154min, 终凝212min, 安定性为合格, 抗折强度3d为6.1MPa, 抗折强度28d为7.6MPa, 抗压强度3d为22.3MPa, 抗压强度28d为50.4MPa。
研究选用的矿渣微粉符合GB/T 18046-2008的S95级矿渣微粉标准要求, 主要化学成分为loss为0.83﹪/wt, SiO2为35.02﹪/wt, Al2O3为14.49﹪/wt, Fe2O3为1.29﹪/wt, Ca O为35.60﹪/wt, Mg O为9.49﹪/wt, SO3为1.10﹪/wt, K2O为0.49﹪/wt, Na2O为0.60﹪/wt, TiO2为0.89﹪/wt, P2O5为0.20﹪/wt。
1.1.2 发气材料
研究使用的双氧水是分析纯AR, 浓度值是30﹪。自然状态下的产生氧化反应为:2H2O2=2H2O+O2↑
1.1.3 调节材料
研究中所使用的调节材料为调节剂、稳泡剂。调节材料能够使得浆体发生稠化, 硬化速率显著调节, 浇筑稳定性得到增强, 坯体裂纹数由此而缩减, 使得加气混凝土有效增强性能。
调节剂-石膏:蒸压加气混凝时, 石膏可充分发挥调节功能作用, 水泥凝结持续时间可得到有效调整, 使得料浆浇注保持良好稳定性。石灰实际消解速度得到显著抑制, 可降低消解温度。可参与到早期水化反应的过程当中, 形成水化产物, 坯体强度由此而得到提升。Ca O-SiO2-H2O反应的水热合成明显提升, 加气混凝土具备的收缩值得到显著降低, 加气混凝土砌块所具有的性能明显提升[2]。
稳泡剂:作为具有多孔状的硅酸盐混凝土材料, 加气混凝土应通过发气材料产生大量微小且具有较高稳定性的气泡, 且于浆料内保持稳定性。所以浆料除了自身应具备合理稠度及温度同时, 还应掺入适量的稳泡剂, 稳泡剂作为一种表面活性剂, 可使得固液、气液界面间存在的表面张力明显下降, 可明显增强泡沫膜自身稳定。研究中使用的稳泡剂是自制的稳泡剂A。研究中使用的其激发剂主要为三乙醇胺 (分析纯AR) 、无水硫酸钠 (分析纯AR) 、硅酸钠 (分析纯AR) 。
1.2 实验工艺流程
研究中对自保温型加气混凝土砌块进行制备的工序主要步骤为: (1) 原材料预处理:对实验用原材料进行加工处理使之符合标准, 依据配合比例使之混合均匀, 由此得到干混料。制备自保温型加气混凝土砌块的原材料包括双氧水、矿渣微粉、油页岩灰。为确保砌块的容重与强度都达到需求, 必须选择最科学的配合比。在本次实验中, 双氧水的掺入量为4.0﹪, 矿渣微粉的掺入量为25﹪, 油页岩灰35﹪, 水泥40﹪, 水料比0.60, 稳泡剂0.09﹪。 (2) 料浆制备:按照配比标准, 将混合料与水搅拌, 从而产生加气混凝土浆料, 且使得料浆得到较为均匀的搅拌。对料浆扩展度进行有效控制, 使之保持在22~26cm, 而料浆温度则控制在30~40℃。 (3) 浇筑成型:将适量发泡剂放置到制备的料浆内, 将其搅拌均匀, 然后及时倒进模具内成型。 (4) 蒸汽养护:当坯体达到成型目的后, 于静停室中完成蒸汽养护, 养护时间需持续6h, 其温度保持在40-60℃范围内, 湿度保持在80-95﹪范围内。 (5) 蒸压养护:将坯体合理切割, 于蒸压釜进行养护, 压力值保持在0.8-1.2MPa范围, 养护时间在8h~8.5h范围。 (6) 性能测试:加气混凝土砌块在出釜后达到室温时, 对其实施性能检测。
1.3 方法
加气混凝土砌块采用X射线荧光光谱法予以分析, 原材料可通过S8-TIGER型X射线荧光光谱分析仪探查。采用此方法的主要原理为:待测试样中含有的原子会因初级X射线得到有效激发, 从而形成荧光, 由此可得到矿物组分结果与化学形态。
对加气混凝土砌块进行抗压强度测试, 主要方法应按照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》相关内容进行操作, 万能压力试验机对加气混凝土砌块具备的抗压强度进行探查。
对加气混凝土砌块进行XRD测试:晶体结构采用X射线衍射分析技术进行探查。此方法可达到较高准确度, 且简便易行。通过D8-ADVANCE型X-ray衍射仪完成检测。研究通过S-2500型扫描电镜观察原材料具备的形貌。
导热系数测试:通过IMDRY3001智能型双平板导热系数测定仪对混凝土具备的导热系数实施探查, 所使用的试件尺寸保持于300mm×300mm×20mm范围[3,4]。
蒸压加气混凝土砌块参考国家标准GB 11968-2006。
2 自保温型加气混凝土的性能优化
2.1 物理激发
2.1.1 磨细处理对油页岩灰性能的影响
将油页岩灰进行磨细处理, 研究所设定的粉磨时间是:0min、10min、20min、30min、40min。不同的机械粉磨时间对于油页岩灰活性所造成的影响不一样。由于粉磨时间增加, 油页岩灰表现出的常温及蒸压活性指数会以后明显提高的趋势, 在粉磨持续时间大于20min时, 油页岩灰的活性指数并无再次上升的趋势。通常认为是由于粉磨时间的增加会导致颗粒级配发生较为显著改善, 扩张了比表面积, 由此活性二氧化硅、氧化铝与氢氧化钙相反应时所接触的面积会显著扩张, 油页岩灰活性在发挥时有明显提高现象。但机械粉磨并不会无限制的对油页岩灰性能进行调整, 当粉磨时间过长时, 往往导致过粉磨反应的发生, 由此油页岩灰不会无限扩大比表面积, 也不会无限提高活性。常温与蒸压状态下的活性指数进行比较明显增加。发生此现象的主要原因为, 处于蒸压养护状态下, 胶砂试块水化产物的形成、生长可达到较为快速的水平, 水化产物具有较为疏松性的微观结构, 存在较大的晶体颗粒。正常养护状态下, 胶砂试块的水化产物难以进行快速生长, 能够实现良好发展, 使得水化产物微观结构得到更高的致密性。
2.1.2 磨细处理对性能的影响
研究中探讨油页岩灰粉磨时间造成的影响时, 可将粉磨时间设定为0min、10min、20min、30min、40min, 油页岩灰应用不同的粉磨时间会使得自保温型加气混凝土存在不同的性能。油页岩灰的WM-00、WM-10、WM-20、WM-30、WM-40均为35﹪, 矿渣微粉的WM-00、WM-10、WM-20、WM-30、WM-40均为25﹪。水泥的WM-00、WM-10、WM-20、WM-30、WM-40均为40﹪。双氧水的WM-00、WM-10、WM-20、WM-30、WM-40均为4.0。料浆温度的WM-00、WM-10、WM-20、WM-30、WM-40均为4.0均为35℃。容重的M-00、WM-10、WM-20、WM-30、WM-40分别为299、293、310、304、315 kg/m3强度的WM-00、WM-10、WM-20、WM-30、WM-40分别为1.20、1.38、1.42、1.40、1.46MPa。在研究中稳泡剂A所掺量是0.09﹪。在油页岩灰粉磨时间低于20min时, 伴随着油页岩灰延长的粉磨时间, 自保温型加气混凝土砌块具备的抗压强度会有持续提升的现象。对油页岩灰实施磨细处理, 颗粒比表面积会得到显著提升, 由此颗粒级配更为理想, 而内部存在的硅氧网络结构会遭受较为严重的破坏, 在水热合成反应中, 活性组分具有更高的参与性, 可形成大量水化铝酸钙、托勃莫来石及C-S-H凝胶等水化产物, 使得水化产物致密度明显提高, 增强加气混凝土砌块具有的抗压性能。在油页岩灰所使用的粉磨时间大于20min时, 粉磨时间即便增加, 也不会使得自保温型加气混凝土砌块具备的抗压强度提升。当粉磨时间超过一定数值时, 油页岩灰的颗粒比表面积无法持续提高, 而颗粒级配会逐渐变差, 油页岩灰活性及加气混凝土砌块具备的抗压强度同样无法继续提高。
2.1.3 油页岩灰的磨细处理对导热系数的影响
未经磨细处理的导热系数为0.1109W/ (m·K) , 磨细处理20min的导热系数为0.0972W/ (m·K) 。当对油页岩灰进行磨细处理持续20min时, 自保温型加气混凝土达到的导热系数会显著缩减, 保温隔热效果理想。研究显示, 油页岩灰经磨细处理后可使得参与水化反应的能力明显提高, 可形成大量C-S-H凝胶等水化产物, 使得水化产物及其孔结构具有较为理想的密实度, 封闭孔计数上升, 通孔计数明显下降, 由此使得保温性能明显增强。
2.2 化学激发
2.2.1 化学激发剂种类及掺量对加气混凝土性能的影响
研究对掺量不同影响进行探讨, 将三乙醇胺掺量设定为0、0.02﹪、0.04﹪、0.06﹪、0.08﹪水平;硫酸钠掺量设定为0、0.2﹪、0.3﹪、0.4﹪、0.5﹪水平;硅酸钠掺量在0、0.5﹪、1.0﹪、1.5﹪、2.0﹪、2.5﹪水平。在此研究中, 油页岩灰予以20min的磨细处理, 双氧水掺量在4.0﹪, 稳泡剂A掺量在0.09﹪, 水料比在0.62, 料浆温度在35℃。
不同的化学激发剂掺量对于自保温型加气混凝土砌块具备的性能产生不同影响。在研究中, 将油页岩灰、矿渣微粉、水泥均作为恒定值, 判断不同三乙胺醇、硫酸钠、硅酸钠的掺加量对于容重及强度的影响。油页岩灰35﹪, 矿渣微粉25﹪, 水泥40﹪, 当三乙胺醇掺加量分别为0﹪、0.02﹪、0.04﹪、0.06﹪、0.08﹪时, 容重分别为283、281、280、279、279kg/m3, 强度分别为1.26、1.29、1.28、1.40、1.29MPa。掺加三乙醇胺不会导致砌块形成的抗压力受到任何影响。若掺入的三乙醇胺低于0.06﹪, 在掺入的三乙醇胺含量提高时, 会使得抗压强度缓慢提高, 但其增幅并不显著。因掺入的三乙醇胺水平适宜能够与料浆内含有的A13+、Fe3+进行反应而产生易溶物, 使得颗粒表面存在的难溶性水化物膜遭到损毁, 水化生成物会更为快速的进行扩散, 有效增强水热合成反应力度, 水化产物得到提升, 由此使得加气混凝土具有的抗压强度明显增强。在三乙醇胺掺量大于0.06﹪后, 加气混凝土所具有的抗压性难以提高, 且会出现下降。主要是因为大量掺入三乙醇胺会导致水化产物更为快速的形成, 水化产物因此而出现结构疏松现象, 微观结构难以具有较高致密性, 使得加气混凝土的抗压性明显减弱。通过研究可知三乙醇胺比较合理的掺量是0.06﹪。硫酸钠掺量为0.2、0.3、0.4、0.5﹪时, 容重分别为285、290、289、282kg/m3, 强度分别为1.29、1.49、1.46、1.40MPa。在硫酸钠掺量低于0.3﹪时, 掺入的硫酸钠增高, 会相应的提高混凝土的抗压强度。通常认为是硫酸钠含量适宜状态下, 经电离处理后可形成SO42-, 而此成分能够吸附于矿物玻璃体表面, 使得硅氧键、铝氧键可具有更高的活化能力, OH-具有更高的化学激发能力, 因油页岩灰与矿渣微粉参与, 水热合成反应会更为显著, 会产生更多的水化产物, 低于加气混凝土的微观结构具有明显改善作用, 抗压强度可显著增强。在硫酸钠掺量高于0.3﹪后, 硫酸钠掺量会使得加气混凝土具有更低的抗压强度。主要是因为过量硫酸钠影响早期水化反应速度, 使得水化产物结构无法保持良好致密性。料浆内放置的SO42-较多会快速产生膨胀性钙矾石, 此时加气混凝土会出现过多的微裂纹, 造成难以修复的现象, 砌块难以达到较高的抗压力度。总之, 研究可知硫酸钠合理的掺量是0.3﹪。硅酸钠掺量分别为0.4、0.9、1.4、1.9、2.4﹪时, 容重分别为293、290、293、299、295kg/m3, 强度分别为1.27、1.38、1.52、1.49、1.47MPa。在硅酸钠掺量低于1.5﹪时, 因掺入的硅酸钠增高, 会使得加气混凝土具有不断提高的的抗压力。主要是因为水玻璃可通过水解反应形成氢氧化钠, 有效增加料浆体系的含碱量, 使得矿物玻璃体出现异常硅氧结构, 原材料活性显著激发, 增强水热合成反应[5,6]。在水解反应后, 硅胶能够与浆料内的Ca2+、Al3+进行有效反应, 从而形成相应的水化产物, 水玻璃与活性矿物可进一步进行水解反应, 料浆体系的碱性增强, 提高水热合成反应, 水化产物含量上升, 加气混凝土抗压强度得到显著增强。硅酸钠可使得双氧水达到较高的稳定性, 有效缓解坯体发气速度, 微裂纹数会随之减少, 提高加气混凝土的抗压性能。硅酸钠对于孔结构的分布具有明显调整作用, 使得孔径尺寸更为细密, 提高抗压性能。掺入的硅酸钠高于1.5﹪时, 掺入的硅酸钠越多, 抗压性能越低[7,8,9]。主要是因为掺入的硅酸钠过多会使得料浆碱度快速实现饱和, 由此提高Ca/Si比, 降低托勃莫来石水平, 因为早期水化反应速度快, 使得水化产物结构较为松散, 减少了抗压性能。通过研究可知, 较为合理掺入硅酸钠量为1.5﹪。
2.2.2 化学激发剂种类及掺量对自保温型加气混凝土导热系数的影响
未掺激发剂的导热系数为0.1069W/ (m·K) , 掺0.06﹪三乙醇胺的导热系数为0.1019W/ (m·K) , 掺0.3﹪三乙醇胺的导热系数为0.0924W/ (m·K) , 掺1.5﹪硅酸钠的导热系数为0.0892W/ (m·K) 。三种化学激发剂可有效调整保温性能, 降低导热系数。通过掺1.5﹪硅酸钠, 自保温型加气混凝土可达到良好保温目的, 其导热系数在0.0892W/ (m·K) 。
2.3 自保温型加气混凝性能优化方案分析
通过物理激发与掺加矿物外加剂相结合的方式所制备自保温型加气混凝土砌块的性能较好。较优的性能优化方案为:油页岩灰 (磨细处理20min) 35﹪, 矿渣微粉25﹪, 水泥40﹪, 磷石膏 (外掺) 1.5﹪, 双氧水4.0﹪, 稳泡剂A 0.09﹪, 料浆温度35℃, 水料比0.62。
3 结论与展望
本文通过对B03级自保温型加气混凝土砌块的合理制备进行研究, 初步确定了所使用的主要原材料 (水泥与工业固体废弃物) 的配合比。通过物理方式、化学方式及矿物掺加三种方式进行有效激发, 可改善物质性能, 对于自保温型加气混凝土自身结构、性能、强度等均具有一定的影响[9,10]。油页岩灰含有的硅质成分, 使得水热合成反应得到充足SiO2, 确保水热合成反应的开展, 使得加气混凝土性能增强。适量掺入矿渣微粉和油页岩灰能够提高水化产物, 提高结构的致密性, 对坯体及砌块性能进行有效改善。通过研究可得到较为适宜的实验配合比例, 所涉及到的主要工艺参数为:油页岩灰35﹪, 矿渣微粉25﹪, 水泥40﹪, 料浆温度35℃, 双氧水4.0﹪, 水料比0.60, 稳泡剂A 0.09﹪。研究虽通过了油页岩灰及废弃加气混凝土砌块等固体废弃物制备自保温型加气混凝土砌块的研究。但因时间的局限性, 研究中对自保温型加气混凝土砌块性能优化及大规模工业生产并无较为充分的适宜, 需进一步予以完善。
参考文献
[1]高原, 张君.加气混凝土自保温与聚笨板外保温墙体保温隔热性能对比新型建筑材料[J].2010 (3) :48-52
[2]刘小松, 刘纯魁.铀矿石湿度对氡析出率影响的研究[J].铀矿冶, 2004, 23 (3) :163-165
[3]张强, 邓跃全, 董发勤, 等.工业废渣基建材的氡放射性污染及防护的研究现状与展望[J].材料导报, 2007, 21 (10) :79-83
[4]徐东群, 尚兵, 曹兆进.中国部分城市住宅室内空气中重要污染物的调查研究[J].卫生研究, 2007, 36 (4) :473-476
[5]赵成文, 张亮, 高连玉, 等.A类蒸压加气混凝土砌块墙体抗震性能试验[J].沈阳建筑大学学报, 2009, 25 (3) :426-432.
[6]赵全斌, 于敬海.约束加气混凝土承重砌体抗震性能的试验研究[J].新型建筑材料, 2008 (5) :35-37.
[7]郭猛, 姚谦峰.框架-密肋复合墙结构新体系研究[J].地震工程与工程振动, 2009, 29 (5) :73-78.
[8]姚谦峰, 黄炜, 田洁, 等.密肋复合墙体受力机理及抗震性能试验研究[J].建筑结构学报, 2004, 25 (6) :67-74