發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的熱工性能研究*

鄭新銘 賈允芬 陳麗芳

1. 河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 河南 鄭州 450000 ；2. 河南中核五院研究設(shè)計(jì)有限公司 河南 鄭州 450000；3. 許昌學(xué)院 河南 許昌 461000

前言

隨著我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能減排要求的提高，建筑保溫材料及其熱工性能的受到越來(lái)越多的重視。我國(guó)排放量最大的固體廢棄物之一的煤矸石，在新型建筑保溫材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用等方面有了一定的基礎(chǔ)，如生產(chǎn)煤矸石磚、泡沫混凝土、多孔輕骨料和空心砌塊等，這種產(chǎn)業(yè)符合國(guó)家目前大力倡導(dǎo)的利廢、節(jié)能、減排政策，對(duì)實(shí)現(xiàn)建材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有十分重要的意義。

1 發(fā)泡水泥充填式砌塊

復(fù)合發(fā)泡混凝土保溫砌塊作為新型保溫墻體材料，采用專(zhuān)用砌筑砂漿砌筑，梁、柱等熱橋部位采用保溫模板等方式處理后與保溫墻體緊密連接在一起，在建筑的外圍形成封閉連續(xù)的自保溫系統(tǒng)，滿足建筑的整體節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，保溫可持續(xù)的年限可以達(dá)到與建筑同壽命。復(fù)合發(fā)泡混凝土保溫砌塊是將發(fā)泡劑加入到有水泥膠凝材料、礦物摻和料、外加劑和水制成的料漿中，通過(guò)均勻混合攪拌和閉孔發(fā)泡等工藝，在燕尾槽式保溫模板中澆筑成型，自然養(yǎng)護(hù)，達(dá)到具有一定強(qiáng)度、保溫隔熱性能的多孔混凝土復(fù)合砌塊。由于單靠發(fā)泡很難達(dá)到熱工性能要求，我們?cè)谄鰤K內(nèi)嵌入了導(dǎo)熱系數(shù)很低的保溫板，從而滿足了熱工性能要求。該體系屬于砌體自保溫結(jié)構(gòu)體系，適用于工業(yè)與民用建筑框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)的外墻體保溫工程，國(guó)標(biāo)TGB/T29060-2012《復(fù)合保溫磚和復(fù)合保溫砌塊》的出臺(tái)，為該產(chǎn)品的制作和檢驗(yàn)提供了依據(jù)。2014年6月5日山西省地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ04T/T305-2014《非常承重砌塊墻體自保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》發(fā)布實(shí)施，為該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用、檢查、驗(yàn)收提供了技術(shù)保障，具備了大面積推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)條件[1-3]。

2 影響熱工性能的因素

2.1 材料的影響

在材料的選擇上，如果我們采用復(fù)合式發(fā)泡水泥充填式多功能砌塊夾芯結(jié)構(gòu)，可以解決砌塊本身具有的局限性，不僅可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度來(lái)調(diào)整保溫層的厚度，而且可以保證砌塊的基本建力學(xué)性能要求，增強(qiáng)發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的實(shí)用性。從結(jié)構(gòu)分析上來(lái)說(shuō)，這種砌塊的每一層都有自己獨(dú)特的功能和作用，達(dá)到比較良好的隔熱保溫效果，發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的每一結(jié)構(gòu)層都應(yīng)該根據(jù)它的特點(diǎn)選用不同的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。砌塊基礎(chǔ)層的主要作用是承受整個(gè)墻體或者建筑的重量，起到支撐作用，對(duì)于基礎(chǔ)層施工要特別注意砌塊及施工質(zhì)量，為后續(xù)施工提供一個(gè)比較好的條件，對(duì)此，我們一般采用單排孔或者多排孔的混凝土建筑來(lái)填充多功能砌塊，這可以增強(qiáng)砌塊的抗壓能力。其次，對(duì)于保溫層我們也應(yīng)該選用合適的材料，只有保溫層能夠和拉結(jié)件連接在一起，才能夠?yàn)榘l(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的基層和面層提供足夠的空間和拉伸程度，保證整個(gè)砌塊結(jié)構(gòu)的完整性和安全性，只有生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的砌塊，才能保障其熱工性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以得知不同規(guī)格的發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的熱工性能不同，如果三個(gè)方向的混凝土厚度不同，會(huì)對(duì)它的性能和效果造成一定的影響。如果保持其他兩個(gè)方向的相關(guān)參數(shù)不變，只改變保溫層的厚度，可以對(duì)發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的熱工性能進(jìn)行計(jì)算，推斷出砌塊的保溫層對(duì)發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的熱工性能的影響。相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明隨著保溫層厚度的增加，發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的熱阻逐漸提升，據(jù)此判斷保溫層厚度對(duì)砌塊熱工性能的影響。在工業(yè)生產(chǎn)和施工過(guò)程中，如果建筑工程對(duì)材料的保溫效果有比較高的要求，采用發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊可以滿足要求[4]。

2.2 孔洞形狀對(duì)空心砌塊熱工性能的影響

目前常見(jiàn)的空心砌塊孔洞形狀有矩形、正方形、圓形、橢圓形等。當(dāng)磚形、孔數(shù)量和孔洞率一定以及孔壁和孔肋尺寸相近時(shí)，無(wú)論考慮空心砌塊孔內(nèi)表面的輻射與否，圓孔空心砌塊的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)最大，方孔和橢圓孔的次之，矩形孔的最小。只考慮導(dǎo)熱、對(duì)流換熱時(shí)，矩形孔比圓孔減小約27.09%，同時(shí)考慮導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射時(shí)，矩形孔比方孔減小約19.65%。這表明長(zhǎng)邊垂直熱流方向的矩形孔具有更優(yōu)越的隔熱性能。這是因?yàn)榫匦慰字锌諝庖仔纬砷L(zhǎng)路對(duì)流，而圓孔與方孔中的空氣容易形成短路對(duì)流，此時(shí)空氣的對(duì)流換熱強(qiáng)度大，易于熱量的傳遞。矩形孔空心砌塊孔肋尺寸均勻，有利于干燥和焙燒，當(dāng)矩形孔的短邊不大于12mm時(shí)，既有較好的保溫隔熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)小，且施工砌筑時(shí)漏漿少。因此，當(dāng)空心砌塊孔洞率相同時(shí)，長(zhǎng)邊垂直于熱流方向的矩形孔有利于提高空心砌塊的熱工性能[5]。

3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，保障節(jié)能保溫材料的技術(shù)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的研究和發(fā)展是時(shí)代進(jìn)步的反應(yīng)，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然需求，因其良好的熱工性能和保溫效果，將會(huì)獲得更大的發(fā)展和應(yīng)用。尤其是在我國(guó)目前缺乏一種符合大多數(shù)地區(qū)要求的墻體建筑材料的情況下，而發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊可以利用其獨(dú)特的熱工性能進(jìn)行保溫層的調(diào)節(jié)，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的保溫效果，這樣就可以廣泛地運(yùn)用在我國(guó)的不同地區(qū)的不同季節(jié)，具有非常強(qiáng)的實(shí)用性。除了以上這些優(yōu)點(diǎn)，發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊在成本控制上也具有很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于建筑企業(yè)和承包商而言，選擇建筑材料的時(shí)候需要考慮到有限的資金和消費(fèi)者定位，因此需要尋找性價(jià)比高，可以滿足基本要求的墻體填充材料。發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊雖然具有優(yōu)越的保溫性能，但工程造價(jià)低，隨著技術(shù)的提升和普遍推廣，它的工程造價(jià)已經(jīng)控制在一個(gè)比較穩(wěn)定合理區(qū)間，受到了廣大建筑企業(yè)的喜愛(ài)，滿足了大眾需求。另一方面，我國(guó)的建筑項(xiàng)目也在不斷拓展，對(duì)建筑隔熱保溫材料的要求也會(huì)越來(lái)越高，不斷開(kāi)發(fā)研究發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊，根據(jù)市場(chǎng)需求和需要不斷開(kāi)發(fā)新的類(lèi)型，不斷完善它的功能和使用效果，不斷改善混凝土材料。最后，發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的熱工性能好，耗費(fèi)的能源和資源少，具有可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)[6]。

4 砌塊的質(zhì)量

4.1 加強(qiáng)檢查力度

發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊是我國(guó)進(jìn)行建筑施工中的重要材料，對(duì)于整個(gè)建筑的質(zhì)量安全都有著非常重要的作用，因此我們應(yīng)該盡可能保證它的可靠性和穩(wěn)定性。因此，相關(guān)檢查部門(mén)應(yīng)該負(fù)起責(zé)任，建立完善的規(guī)范制度，完善監(jiān)督和管理體系，通過(guò)不定時(shí)檢查等多種方式對(duì)發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的熱工性能和質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)有不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的砌塊應(yīng)該立即責(zé)令整改。相關(guān)監(jiān)察單位應(yīng)該重視檢查發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的幾個(gè)主要性能指標(biāo)，如砌塊的抗壓程度以及導(dǎo)熱程度和熱工性能，這些指標(biāo)是判斷砌塊是否合格產(chǎn)品的重要標(biāo)志[7]。

4.2 提高施工技術(shù)

要快速有效地提高發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊的質(zhì)量，需要在生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)行為規(guī)范以及提高制造技術(shù)，根據(jù)不同的墻體結(jié)構(gòu)以及建筑風(fēng)格選擇和制造不同的砌塊是最基本的要求。在施工過(guò)程中，每一個(gè)步驟，每一個(gè)細(xì)節(jié)都會(huì)影響到最終的建筑隔熱質(zhì)量和保溫效果，因此應(yīng)該建立一個(gè)規(guī)范的施工程序，不斷提高施工人員的素質(zhì)，保證發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊生產(chǎn)和建筑工程項(xiàng)目的順利實(shí)施[8]。

5 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)泡水泥充填式多功能復(fù)合砌塊滿足建筑節(jié)能和施工要求，具有很強(qiáng)的適用性和很高的性價(jià)比，其推廣應(yīng)用將極大提高建筑節(jié)能保溫質(zhì)量和效果。