轻质保温空心砌块的研制

水泥《建筑节能》 2007-09-27

[摘　要]混凝土空心砌块是既可用于承重，又可作为填充材料的非黏土质新型墙材产品，但热工性能较差是其应用中较突出的问题之一。本研究以此为重点，从原料选择、配方优化、胶集料匹配粘结等方面进行了研究试验，在废渣掺量达80%以上的情况下，使轻集料混凝土及制品的热工性能显著提高，导热系数为0.130～0.145W/m·K，容重为600～800 kg/m3，单一材料即可满足建筑节能50% 的要求，技术、经济、社会效益十分显著。

[ 关键词] 轻质保温砌块；利废节能；热工性能

1　前言

　　随着墙材革新与建筑节能工作的不断深入，墙材革新工作由限制、禁止使用实心黏土砖阶段逐步进入到禁止使用黏土制品的阶段，《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》已颁布施行，第二阶段建筑节能工作正在全面开展，墙材革新的目的已不仅限于替代和淘汰实心黏土砖，对新型墙体材料在产品品种、材料性能以及使用功能上的要求日趋提高。混凝土小型空心砌块是既可作为承重砌筑材料，又可作为非承重填充材料的非黏土制品，是今后市场前景广阔、需大力发展的一种新型墙体材料。然而，热工性能较差是混凝土砌块比较突出的缺陷之一，即使是多排孔的普通混凝土砌块，如240mm 厚三排孔混凝土砌块墙传热系数为2.13W/m2·K，大体相当于240mm 厚砖墙，290mm 厚四排孔混凝土砌块墙传热系数为1.69W/m2·K，相当于340mm 厚砖墙；轻集料混凝土砌块中应用较多的粉煤灰炉渣混凝土砌块，290mm 厚的传热系数为1.55W/m2·K，370mm 厚的传热系数为1.22W/m2·K，热工性能较好的黏土陶粒混凝土砌块190mm厚单排孔的传热系数为1.41W/m2·K，均达不到兰州地区第二阶段建筑节能50% 标准的要求，即建筑物体形系数小于0.3 的外墙传热系数K 分别小于1.10 或0.85(采用单层塑料窗时)。采用双排孔或超轻陶粒可提高陶粒砌块的热工性能，但陶粒不仅需要焙烧，而且由于其颗粒规整光滑，集料级配及与胶结材料粘结性能不佳。因此，混凝土砌块墙体通常只能采用夹芯保温或内外复合保温的方法来提高其保温隔热性能，使得建筑造价提高，施工不便。综上所述，研究提高混凝土材料的热工性能，开发一种轻质保温的空心砌块产品是一项很有实际意义的技术课题。我们研究的主要思路和目的是通过对砌块所用原材料进行改革和优化，提高其热工性能，从而改善砌块制品的保温隔热功能。

2　研究试制

2.1　原材料选择

　　(1)水泥。采用32.5 级普通硅酸盐水泥。

　　(2)集料。采用废弃烧结集料，经破碎筛分后，5mm～15mm 粒径的用作粗集料，5mm 以下的用作细集料，全部用来替代砂石集料。其性能指标见表1 。

　　废弃烧结集料属硅酸盐类硅质材料，具有微孔结构和颗粒效应。从表1 中可看出，其密度低、强度高、吸水率适中、耐久性好，性能符合GB/T1731.1-1998 普通轻集料技术指标，是一种性能良好的轻集料。

　　(3)粉煤灰。粉煤灰本身具有一定的潜在活性，通过掺加激发剂激发其活性产生胶凝性，能促进强度的提高，不仅可减少水泥用量，同时起到了增加密实度和提高耐久性的作用。本项目采用兰州第二热电厂粉煤灰，其性能符合GB1596 技术指标。

　　(4)泡沫塑料。将废旧泡沫塑料采用高速破碎方法破碎，粒径控制在5mm 以下，密度17kg/m3，其作用可提高材料的热工性能，降低密度。

　　(5)激发剂。采用无机碱类复合外加剂作为粉煤灰活性激发剂，通过粉煤灰与Ca(OH)2 的反应，使其Si4 +、Al3 + 离子成为活性状态，参与水泥的水化硬化，增强制品的强度。

　　(6)减水剂。

2.2　试验结果及分析

　　在提高材料热工性能的同时，要保证其他良好的物理力学性能，采用的集料与胶结材料的粘结强度是影响轻集料混凝土性能的重要因素。通过大量的配比试验，取得了适合砌块生产的轻集料混凝土配合比。其性能测试指标见表2 。

　　生的作用；材料热工性能显著提高，而且收缩与抗冻及耐久性能等均满足轻集料混凝土国家技术标准要求。试验结果达到了轻质高强保温的预期目的。

3　生产工艺

3.1　主要设备

　　破碎机、高速粉碎机、搅拌机、砌块成型机。

3.2　工艺流程

　　工艺流程见图1 。

　　试验采用人工拌料，混合料入模后人工振捣，微振至表面出浆即可，置室温下24h 后，脱模放置养护室。

　　从试块压型破坏后的断面看，由于破碎集料表面粗糙以及结构分布和级配合理，且对原辅料进行了适当处理，集料与胶结材料之间机械咬合力强，使轻集料混凝土的强度显著提高,56d 强度较28d 强度又有较大幅度的提高，表明粉煤灰激发活性参与水化硬化反应对混凝土后期强度的提高所产生的作用；材料热工性能显著提高，而且收缩与抗冻及耐久性能等均满足轻集料混凝土国家技术标准要求。试验结果达到了轻质高强保温的预期目的。

3　生产工艺

3.1　主要设备

　　破碎机、高速粉碎机、搅拌机、砌块成型机。

3.2　工艺流程

　　工艺流程见图1 。

4　砌块物理力学及热工性能

　　按照GB15229-94《轻集料混凝土小型空心砌块》技术标准要求，对轻质保温砌块进行抽样检测，结果见表3 。

　　由表4 、表5 可知，轻质保温砌块密度低，强度较高，尤其是材料本身的导热系数低、热工性能好、耐久性好，产品符合优等品指标。

　　本研究通过对轻集料混凝土集料与胶结料的优化匹配，使该砌块的物理力学性能均能满足寒冷地区建筑填充墙体的使用要求，单、双排孔制品就能达到较好的保温隔热效果。

5　技术经济分析

　　轻质保温砌块与其他墙材制品性能、价格对比见表5 。

6　结论

　　研制结果表明，通过对砌块原料的优选组合和采用综合配套生产技术，在大量掺入废渣的情况下，显著提高轻集料混凝土及制品的热工性能在技术上是可行的。轻质保温砌块具有保温性能好、粘结强度高、抗裂性能好、造价较低等优点，是一种新型、节能、环保墙材产品。该产品通过了甘肃省省级有关部门的成果( 产品) 鉴定，并被评为“国家重点新产品”、建设部“2003 年重点科技成果推广项目”，为框架结构建筑中采用单一材料达到建筑节能要求提供了一种性能良好、经济实用的产品。

原作者：王长生　霍曼琳

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