輕質(zhì)保溫空心砌塊的研制

[摘　要]混凝土空心砌塊是既可用于承重，又可作為填充材料的非黏土質(zhì)新型墻材產(chǎn)品，但熱工性能較差是其應(yīng)用中較突出的問題之一。本研究以此為重點(diǎn)，從原料選擇、配方優(yōu)化、膠集料匹配粘結(jié)等方面進(jìn)行了研究試驗(yàn)，在廢渣摻量達(dá)80%以上的情況下，使輕集料混凝土及制品的熱工性能顯著提高，導(dǎo)熱系數(shù)為0.130～0.145W/m·K，容重為600～800 kg/m3，單一材料即可滿足建筑節(jié)能50% 的要求，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益十分顯著。

[ 關(guān)鍵詞] 輕質(zhì)保溫砌塊；利廢節(jié)能；熱工性能

1　前言

　　隨著墻材革新與建筑節(jié)能工作的不斷深入，墻材革新工作由限制、禁止使用實(shí)心黏土磚階段逐步進(jìn)入到禁止使用黏土制品的階段，《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》已頒布施行，第二階段建筑節(jié)能工作正在全面開展，墻材革新的目的已不僅限于替代和淘汰實(shí)心黏土磚，對(duì)新型墻體材料在產(chǎn)品品種、材料性能以及使用功能上的要求日趨提高?；炷列⌒涂招钠鰤K是既可作為承重砌筑材料，又可作為非承重填充材料的非黏土制品，是今后市場(chǎng)前景廣闊、需大力發(fā)展的一種新型墻體材料。然而，熱工性能較差是混凝土砌塊比較突出的缺陷之一，即使是多排孔的普通混凝土砌塊，如240mm 厚三排孔混凝土砌塊墻傳熱系數(shù)為2.13W/m2·K，大體相當(dāng)于240mm 厚磚墻，290mm 厚四排孔混凝土砌塊墻傳熱系數(shù)為1.69W/m2·K，相當(dāng)于340mm 厚磚墻；輕集料混凝土砌塊中應(yīng)用較多的粉煤灰爐渣混凝土砌塊，290mm 厚的傳熱系數(shù)為1.55W/m2·K，370mm 厚的傳熱系數(shù)為1.22W/m2·K，熱工性能較好的黏土陶?；炷疗鰤K190mm厚單排孔的傳熱系數(shù)為1.41W/m2·K，均達(dá)不到蘭州地區(qū)第二階段建筑節(jié)能50% 標(biāo)準(zhǔn)的要求，即建筑物體形系數(shù)小于0.3 的外墻傳熱系數(shù)K 分別小于1.10 或0.85(采用單層塑料窗時(shí))。采用雙排孔或超輕陶?？商岣咛樟Ｆ鰤K的熱工性能，但陶粒不僅需要焙燒，而且由于其顆粒規(guī)整光滑，集料級(jí)配及與膠結(jié)材料粘結(jié)性能不佳。因此，混凝土砌塊墻體通常只能采用夾芯保溫或內(nèi)外復(fù)合保溫的方法來提高其保溫隔熱性能，使得建筑造價(jià)提高，施工不便。綜上所述，研究提高混凝土材料的熱工性能，開發(fā)一種輕質(zhì)保溫的空心砌塊產(chǎn)品是一項(xiàng)很有實(shí)際意義的技術(shù)課題。我們研究的主要思路和目的是通過對(duì)砌塊所用原材料進(jìn)行改革和優(yōu)化，提高其熱工性能，從而改善砌塊制品的保溫隔熱功能。

2　研究試制

2.1　原材料選擇

　　(1)水泥。采用32.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥。

　　(2)集料。采用廢棄燒結(jié)集料，經(jīng)破碎篩分后，5mm～15mm 粒徑的用作粗集料，5mm 以下的用作細(xì)集料，全部用來替代砂石集料。其性能指標(biāo)見表1 。

　　廢棄燒結(jié)集料屬硅酸鹽類硅質(zhì)材料，具有微孔結(jié)構(gòu)和顆粒效應(yīng)。從表1 中可看出，其密度低、強(qiáng)度高、吸水率適中、耐久性好，性能符合GB/T1731.1-1998 普通輕集料技術(shù)指標(biāo)，是一種性能良好的輕集料。

　　(3)粉煤灰。粉煤灰本身具有一定的潛在活性，通過摻加激發(fā)劑激發(fā)其活性產(chǎn)生膠凝性，能促進(jìn)強(qiáng)度的提高，不僅可減少水泥用量，同時(shí)起到了增加密實(shí)度和提高耐久性的作用。本項(xiàng)目采用蘭州第二熱電廠粉煤灰，其性能符合GB1596 技術(shù)指標(biāo)。

　　(4)泡沫塑料。將廢舊泡沫塑料采用高速破碎方法破碎，粒徑控制在5mm 以下，密度17kg/m3，其作用可提高材料的熱工性能，降低密度。

　　(5)激發(fā)劑。采用無(wú)機(jī)堿類復(fù)合外加劑作為粉煤灰活性激發(fā)劑，通過粉煤灰與Ca(OH)2 的反應(yīng)，使其Si4 +、Al3 + 離子成為活性狀態(tài)，參與水泥的水化硬化，增強(qiáng)制品的強(qiáng)度。

　　(6)減水劑。

2.2　試驗(yàn)結(jié)果及分析

　　在提高材料熱工性能的同時(shí)，要保證其他良好的物理力學(xué)性能，采用的集料與膠結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度是影響輕集料混凝土性能的重要因素。通過大量的配比試驗(yàn)，取得了適合砌塊生產(chǎn)的輕集料混凝土配合比。其性能測(cè)試指標(biāo)見表2 。

　　生的作用；材料熱工性能顯著提高，而且收縮與抗凍及耐久性能等均滿足輕集料混凝土國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了輕質(zhì)高強(qiáng)保溫的預(yù)期目的。

3　生產(chǎn)工藝

3.1　主要設(shè)備

　　破碎機(jī)、高速粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、砌塊成型機(jī)。

3.2　工藝流程

　　工藝流程見圖1 。

　　試驗(yàn)采用人工拌料，混合料入模后人工振搗，微振至表面出漿即可，置室溫下24h 后，脫模放置養(yǎng)護(hù)室。

　　從試塊壓型破壞后的斷面看，由于破碎集料表面粗糙以及結(jié)構(gòu)分布和級(jí)配合理，且對(duì)原輔料進(jìn)行了適當(dāng)處理，集料與膠結(jié)材料之間機(jī)械咬合力強(qiáng)，使輕集料混凝土的強(qiáng)度顯著提高,56d 強(qiáng)度較28d 強(qiáng)度又有較大幅度的提高，表明粉煤灰激發(fā)活性參與水化硬化反應(yīng)對(duì)混凝土后期強(qiáng)度的提高所產(chǎn)生的作用；材料熱工性能顯著提高，而且收縮與抗凍及耐久性能等均滿足輕集料混凝土國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了輕質(zhì)高強(qiáng)保溫的預(yù)期目的。

3　生產(chǎn)工藝

3.1　主要設(shè)備

　　破碎機(jī)、高速粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、砌塊成型機(jī)。

3.2　工藝流程

　　工藝流程見圖1 。

4　砌塊物理力學(xué)及熱工性能

　　按照GB15229-94《輕集料混凝土小型空心砌塊》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)輕質(zhì)保溫砌塊進(jìn)行抽樣檢測(cè)，結(jié)果見表3 。

　　由表4 、表5 可知，輕質(zhì)保溫砌塊密度低，強(qiáng)度較高，尤其是材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)低、熱工性能好、耐久性好，產(chǎn)品符合優(yōu)等品指標(biāo)。

　　本研究通過對(duì)輕集料混凝土集料與膠結(jié)料的優(yōu)化匹配，使該砌塊的物理力學(xué)性能均能滿足寒冷地區(qū)建筑填充墻體的使用要求，單、雙排孔制品就能達(dá)到較好的保溫隔熱效果。

5　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

　　輕質(zhì)保溫砌塊與其他墻材制品性能、價(jià)格對(duì)比見表5 。

6　結(jié)論

　　研制結(jié)果表明，通過對(duì)砌塊原料的優(yōu)選組合和采用綜合配套生產(chǎn)技術(shù)，在大量摻入廢渣的情況下，顯著提高輕集料混凝土及制品的熱工性能在技術(shù)上是可行的。輕質(zhì)保溫砌塊具有保溫性能好、粘結(jié)強(qiáng)度高、抗裂性能好、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型、節(jié)能、環(huán)保墻材產(chǎn)品。該產(chǎn)品通過了甘肅省省級(jí)有關(guān)部門的成果( 產(chǎn)品) 鑒定，并被評(píng)為“國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品”、建設(shè)部“2003 年重點(diǎn)科技成果推廣項(xiàng)目”，為框架結(jié)構(gòu)建筑中采用單一材料達(dá)到建筑節(jié)能要求提供了一種性能良好、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的產(chǎn)品。