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刊期:月刊

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使用加气混凝土砌块做为保温墙体的节能分析

2010年第2期(总第135期)
曹艳华1,谌莉1,黄志全1,林今民2(1.广西电力职业技术学院,广西 南宁 530007;2.广西新辉新材料有新公司,广西 南宁 530227)
 
  【摘 要】基于建筑环保节能的要求,应用加气混凝土砖砌筑墙体。与灰砂砖相比,通过计算对比,蒸压加气混凝土砖墙体不仅热工性能优越、价格便宜,而且根据不同的墙体位置使用不同的墙体结构,实现资源优化,达到节能环保、隔声隔热的效果。加气混凝土墙体是一种可以在广西地区建筑工程上大力推广应用的新型节能墙体。
  关键词】 加气混凝土;墻体;保温;节能
 
1 概论
  加气混凝土是一种轻质多孔的建筑材料,它是以水泥、石灰、矿渣、粉煤灰、砂、发气材料等为原料,经磨细、配料、浇注、切割、蒸压养护和铣磨等工序而制成的。因其经发气后制品内部含有大量均匀而细小的封闭气孔,故名加气混凝土。它具有轻质、保温性能好和可加工等优点,是我国推广应用最早,使用最广泛的轻质墙体材料之一。
  南宁市地区蒸压加气混凝土砌块企业拥有年生产能力在300万m3以上,所上技术设备先进、工艺精良,生产线采用目前内最先进的自动控制系统和MJ4.2翻转式切割机,具有机械自动化程度高,能对坯体进行六面切割,产品外观良好、尺寸精确、产品的气孔结构好、抗压强度高、性能稳定、质量复合国家标准《蒸压加气混凝土砌块》GB11968-2006各项技术指标。企业全部按ISO9001质量管理体系标准执行,可生产B05、B06、B07等各种等级不同规格的砌块产品,还可应用户要求生产非标产品。南宁主要生产企业有:新辉、创科、京东、华美、航荣、航盛等十家企业,主要以合资、独资经营模式为主。打造了南宁新型建筑材料的大市场,为广西的建设发展做出来较大的贡献。
  随着国家对资源的保护及对建筑业节能减排力度的加大,从1986年起,先后出台了节能环保型的国家标准,同时地方政府也相应制定了鼓励这种节能型蒸压加气混凝土砌块的优惠政策。
  自2008年1月1日起施行《广西壮族自治区新型墙体材料促进条例》;《广西壮族自治区新型墙体材料认定办法(2008年)》的出台从政策上规范了新型墙体材料的的生产企业。十一五期间,实施新型墙体材料认定等政策规定和一系列规范性文件,在规范政府投资建设工程应用新型墙体材料、规范市场准入、强化资源管理、完善新型墙体材料基金管理等方面起到了积极的作用。尤其是新型墙体材料基金政策和税收经济政策的实施,对推动墙体材料革新工作深入开展发挥了重要的作用。2001年6月,南宁、桂林、梧州、北海、柳州、贵港列入全国第一批限时禁止使用实心粘土砖(以下简称“禁实”)城市名单。2002年9月自治区人民政府办公厅颁发了《广西壮族自治区人民政府办公厅关于在全区城镇逐步禁止使用实心粘土砖推广应用新型墙体材料的通知》,促进了第一批城市“禁实”工作的落实。
 
2 蒸压加气混凝土砖的节能环保性能分析
  新工艺粉煤灰加气混凝土的概念:传统粉煤灰加气混凝土的生产,均使用原状粉煤灰、石灰、石膏等原材料。新工艺却不使用原状的。采用预活化工艺,并在配方、工艺流程、技术参数等方面都做了相应的调整和改进。与传统产品相比强度更高、成本更低、性能更好、密度更小。具有一定的先进性。
  加气混凝土的优点:加气混凝土之所以能得到快速的发展,主要是因为它有许多其它墙体材料不可比拟的优点。(1)重量轻,加气混凝土的主要特点就是重量轻,以轻取胜。所以它的干体积密度一般只有400-700kg/m3,相当于粘土砖的1/3,普通混凝土的1/5,和一般轻骨料混凝土及空心砌块、空心粘土砖等制品相比也要低的多。(2)优异的保温隔热性,加气混凝土具有极低热透过率,因而有良好的保温隔热性能。它的导热系数常为0.09-0.22w/(m.k),仅为粘土砖的1/4-1/5,普通混凝土的1/5-1/10它的气孔和微孔率约70%,这是它具有保温隔热性的主要原因。(3)可加工性良好,加气混凝土不用粗骨料,具有良好的可加工性,可锯、刨、钻、钉。在使用时可根据需要任意加工。并可用适当的粘结材料粘结。给建筑施工提供了有利的条件。(4)吃灰量大、利废率高,粉煤灰等废渣占其总配比量的75%以上。可大量消化粉煤灰、煤矸石、废砖头、磷石膏、电石渣等工业废渣,有利于治理环境污染。
 
3 复合墙体与单一墙体的性能比较
  复合外保温体系,即在外墙外侧设置保温层,在保温层外面做装饰层。当前外保温采用的保温材料绝大部分是泡沫塑料制品。这类制品的特点是重量轻,导热系数低,有较好的保温性能。普通聚苯板的导热系数仅为0.041W/mK,挤塑聚苯板的导热系数仅为0.032W/mK。由于节能标准的提高,为了减薄保温层的厚度,发泡聚氨酯也开始被采用。它不但导热系数更低,仅为0.025W/mK,而且性能比泡沫塑料更好。上述制品的共同优点是质轻,保温性能好。这些制品共同缺点:(1)属于石油副产品,其价格随石油价格的波动而波动。而棉类保温制品,其制造耗能很高,其制造过程在高温下成型工艺。(2)当前外保温一般做法的共同特点是复合做法。虽然技术成熟,但施工工序较多且复杂,为手工操作,且对与之相匹配的辅助材料均有较严格的质量情况下,稍有疏漏就易于出现质量问题;有些体系则受施工条件的影响较大,如气温、风力等因素,不易保证工程质量。(3)复合保温墙体造价比单一保温墙体要高。
  复合外墙外保温体系是一种较好的节能体系,它突出的优点是保温性能好,轻质;保温材料与重型墙材复合,既保温又隔热,充分发挥各自的优势,而且应用范围广,几乎适用于各种结构形式和墙体。但由于新型加气砖的出现,即满足节能环保的要求,又能避免复合外墙保温的缺点和不足。
  目前,单一保温材料可选产品很少,较为现实的是加气混凝土制品。因为它是一种既具保温性能又是墙体、集双重功能于一体的材料,而且优点突出:在国内已有多年的生产经验,生产技术比较成熟;货源充足,资源丰富,原材料可实现综合利用,有环保节能意义,得到国家和各级政府的政策支持;产品生产高度工业化,材料质量有保证,且各种法规、标准较为齐全;施工工序少,受手工艺操作影响建筑质量的因素小;保温性能好;造价低。
  文献[1]通过实测数据说明,加气混凝土导热系数一般为0.22W/(m·K),线膨胀系数为8×10-6mm/(m·℃),而普通抹灰砂浆的导热系数约为0.93W/(m·K),线膨胀系数为10-4mm/(m·℃)左右。由此可见,普通抹灰砂浆的导热系数和线膨胀系数都比加气混凝土材料大很多 。这也是单一加气砖性能应改善的地方。
  根据热工计算和各地区外墙节能传热系数看,南方可生产密度高一些的,以提高热惰性指标;北方则可生产低密度制品以降低导热系数。根据热工计算[2],如采用B05级厚度为300mm的加气混凝土砌块,传热系数为0.58W/mK。加上内外层抹灰,总厚度在330mm左右。目前南宁粉煤灰加气砌块售价为145~160元/m3,砂加气砼砌块的价格比粉煤灰加气砌块高30-40元/m3(170-200元/m3),加上人工抹灰,墙体造价不会超过75元/m2。因为它不需要加保温层,所以工序少,施工十分简单。将这一做法与当前较为普遍应用的“薄抹灰”外保温体系比较(即在墙体上粘贴聚苯板做法)。在多层居住建筑中如采用KP1多孔砖外墙(240mm厚),外贴普通泡沫聚苯板,其厚度为60mm,则传热系数为0.57W/mK,加上粘结层和抹灰层,其墙体总厚度约为340mm。KP1多孔砖价格每块0.37元/块,外层贴60mm厚的保温材料,墙体总造价在120元/m2左右。与单一材料——加气混凝土相比,KP1多孔砖外墙外粘贴聚苯板做法的造价高37.5%,传热系数低0.01W/mK,厚度多10mm。可以说两者无论墙厚和热工性能基本一致,但仍有差别:一是采用加气混凝土制品工序少,施工简单,质量易控制;二是单一材料外保温施工速度快;三是造价低、受当前能源涨幅波动的影响小。所以,应该说,当今单一材料外保温形式是发展方向,是复合外保温形式的重要补充部分,应大力提倡。但是,单一材料外保温技术还应该进一步提高,使其更充分发挥材性的优点。更何况,在建筑面积不变的情况下增加了室内空间,为使用者带来实惠。
  下表为复合墙体的传热实测值,加气砖的复合墙的传热系数小,对于岭南地区的建筑,要根据墙体的作用使用不同的墙体结构,这样既能实现节能、隔声,又能经济安全。
构造传热系数实测值与设计标准值表[3]
序号
外墙名称容重(kg/m3)
各层构造厚度及名称
传热系数(实测值)w/(m2· K)
设计
标准值
1
粘土空心砖(13孔承重)(容重 847)
20mm水泥沙浆+190mm空心砖+ 15mmZL 胶粉聚苯颗粒+5mm抗裂砂浆
1.21
1.5
2
粉煤灰空心砌块(容重1030)
20mm 水泥沙浆+190mm粉煤灰空心砌块+20mmZL胶粉聚+5mm苯颗粒抗裂砂浆
1.24
1.5
3
钢筋混凝土(容重2400 )
200mm+水泥沙浆+20mm钢筋混凝土+30mmZL胶粉聚苯颗粒+ 5mm抗裂砂浆
1.46
1.5
4
钢筋混凝土(容重2400 )
20mm水泥沙浆+200mm钢筋混凝土+30mm聚苯乙烯板+5mm抗裂砂浆
0.86
1.0
5
灰沙砖
(容重 2011)
20mm水泥沙浆+ 220mm灰沙砖+25mmZL胶粉聚苯颗粒+5mm抗裂沙浆
1.26
1.5
6
加气砼砌块
(容重650)
20mm厚 水 泥 砂 浆+180mm厚加气混凝土
+ 20mm厚石灰砂浆
0.98
1.0
 
应该注意的问题
  (1)在墙体中,它的使用主要是用作非承重的填充墙;最合理的是用于框架结构的外墙;在横墙承重的多层建筑中用作外墙;但在地震区的应用,应十分慎重。随着低密度产品的开发,其应用的范围相对来说得到了扩大,还可以与其它墙体复合作为外保温材料,也可用作屋面,楼地面的保温材料等等。
  (2)在开发加气砖保温墙体节能体系时,也应根据加气混凝土制品的材性特点,因地制宜提出合理的热工性能指标。不能忽视加气制品的另一特点:虽然保温性能好,热阻大,但热惰性指标和蓄热系数差,延迟时间短。
  (3)广西墙体材料推广存在的问题:①新型加气砖的生产企业都是近两年发展起来的,多以福建人投资,加气砖产品的节能环保特性尚需宣传;②市场规范不到位,生产、应用监管力度薄弱。随着社会主义市场经济逐步推进与完善,墙材行业的投资主体呈多元化,对违章生产实心粘土砖的行为加大惩罚力度;对消费行为没有法律规范约束,加强经济激励政策和处罚措施;加强执法监督管。③设计和施工人员对新型墙体材料应用技术还需很好掌握,加强砌筑工人对新型墙体材料技能培训。建设部已经有了《蒸压轻质构造详图和蒸气加气混凝土加气混凝土板》、《(NALC)砌块建筑构造》作为建筑设计的依据,天津市建委制定了地方标准:《蒸气轻质砂加气混凝土砌块应用技术规程》加气砖作为建筑墙体材料革新的又一新的突破,应用前景广阔。
 
5 结论
  通过分析,蒸压加气混凝土砖墙体不仅热工性能优越、价格适中。而且能够在一定程度上减少煤灰渣的填埋量,减少开挖土地,实现资源的综合利用。是一种可以在南宁地区建筑工程上大力推广应用的新型节能墙体。
 
参考文献
[1]顾同曾.应大力研发和应用单一保温墙体节能体系[J].中国建材,2006,(2):81-82.
[2]任鹏等.灰砂砖和加气混凝土砖复合墙体的热工性能[J].新型建筑材料,2007,(6):17-19.
[3]黄夏东.建筑外墙热工性能和节能设计分析[J].福建建设科技,2006,(1):58-59.
 
作者简介:曹艳华(1960-),女,硕士研究生,教授,高级工程师,从事热电站、压力管道、节能环保设计及热能动力教学科研工作。
   
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