混凝土保溫磚的研究

1、混凝土保溫磚的研究摘要：本文介紹了一種新型混凝土保溫磚，它在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了混凝土多孔磚與EPS板的一次成型。通過(guò)EPS板與混凝土燕尾連接及內(nèi)部設(shè)置鋼絲連接，使承重區(qū)、保溫區(qū)、保護(hù)層三者牢固地結(jié)合在一起。對(duì)采用帶有灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體與不帶灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體進(jìn)行了熱工性能對(duì)比試驗(yàn)，前者的傳熱系數(shù)比后者低45，可滿足我國(guó)建筑節(jié)能65的要求。 關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；混凝土保溫磚；熱工性能； 前言 我國(guó)的建筑節(jié)能工作已經(jīng)走過(guò)了20多年的艱苦歷程，目前大部分省市把節(jié)能目標(biāo)定在了第二階段：節(jié)能50%；部分省市走到了第三階段：節(jié)能65%。為達(dá)到這些目標(biāo)，國(guó)家有關(guān)部門及各省市有關(guān)部

2、門出臺(tái)了一系列節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，對(duì)于最關(guān)鍵的部位外圍護(hù)墻體，也提出了一系列措施。目前應(yīng)用最廣泛的是外墻外保溫，該技術(shù)是在主體結(jié)構(gòu)完成后，通過(guò)粘貼等手段將保溫材料附和在外墻外表面。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是保溫性能可靠，基本能做到無(wú)熱橋，所以得到普遍推廣應(yīng)用。但經(jīng)過(guò)幾年的應(yīng)用，也發(fā)現(xiàn)了該技術(shù)的一些致命弱點(diǎn)：墻體表面開(kāi)裂，雨水滲漏嚴(yán)重，且一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，很難維修。在這種情況下，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者把目光轉(zhuǎn)向了“自保溫”墻體的研究，本文所述混凝土保溫磚即屬于“自保溫”墻體，兼具承重與保溫雙重功能。 1.混凝土保溫磚的結(jié)構(gòu)組成 混凝土保溫磚有混凝土承重區(qū)、EPS保溫層和混凝土保護(hù)層三部分組成，保溫層位于承重區(qū)和保護(hù)層之間。

3、為了使得承重區(qū)、保溫層、保護(hù)層三者之間連接緊密，設(shè)置了相互配合的燕尾槽，可有效增加三者之間的配合強(qiáng)度，起到固定和拉緊作用，增加混凝土保溫磚在實(shí)際使用中的整體強(qiáng)度，有效保證建筑質(zhì)量。為使混凝土承重區(qū)與保溫層及混凝土保護(hù)層之間的連接效果更好，在其中增加橫向連接的加強(qiáng)鋼筋，可以進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土承重區(qū)與保溫層及混凝土保護(hù)層之間連接的強(qiáng)度。為防止橫向鋼筋對(duì)承重區(qū)、保溫層、保護(hù)層的連接不牢固，在鋼筋的兩頭增加了固緊措施，這種設(shè)計(jì)，可以有效防止鋼筋被拉出的同時(shí)更好地增加連接的強(qiáng)度，達(dá)到更優(yōu)化的效果。鋼筋的直徑為1.52.5mm,位于混凝土承重區(qū)內(nèi)的長(zhǎng)度為34cm,位于保護(hù)層內(nèi)的長(zhǎng)度為12cm。 混凝土承重區(qū)

4、由粉煤灰、石粉、石屑等廢料為基材，配以水泥等膠凝材料組合而成；壁厚為20mm，雙排八孔，開(kāi)孔設(shè)計(jì)為倒梯型、內(nèi)切圓件度，鋪漿面為半盲孔，座漿面為全孔，砌筑時(shí)座漿面與鋪漿面雙向作用下形成灰鍵，提高了砌體抗剪和抗彎強(qiáng)度；其外壁到相鄰肋的距離為55100mm，肋與肋之間的距離也是55mm，是安裝暗插座、暗開(kāi)關(guān)和鋪設(shè)水電管道的最佳尺寸；孔洞率為40%，承重面積為240mm240mm，此承重設(shè)計(jì)是根據(jù)混凝土多孔磚的240mm砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，在滿足強(qiáng)度要求的前提下砌體的容重較低?；炷帘卮u的強(qiáng)度等級(jí)為MU10,MU15、MU20等。塊體尺寸與普通混凝土多孔磚匹配，可直接根據(jù)砌體規(guī)范進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。 保溫層由

5、240mm90mmbepsmm的燕尾形狀的EPS板做成，在生產(chǎn)時(shí)可以簡(jiǎn)單地放入下成型模內(nèi)，然后將多孔磚材料布入成型模，上模在高壓下帶動(dòng)擠壓頭擠入下模，這樣EPS板就被包含在多孔磚中，而且EPS板通過(guò)燕尾和連接鋼絲同承重區(qū)和保護(hù)層可牢固連接不易脫落。EPS板作為保溫材料它的密度為1820kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.042W（m2K），起到了很好的保溫隔熱作用。其中EPS板厚度beps由墻體的傳熱系數(shù)確定。 保護(hù)層材料同承重區(qū)材料一樣，為同材料、同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，作用是保護(hù)內(nèi)側(cè)的EPS保溫板和用做連接外側(cè)裝飾層，該保護(hù)層除與EPS保溫板燕尾連接外，還在該層內(nèi)設(shè)置了4根直徑2.5mm的鋼絲與承重區(qū)拉

6、結(jié)，使承重區(qū)、保溫層、保護(hù)層牢牢地連在一起，保護(hù)層厚度為1525mm。 2.混凝土保溫磚墻體的熱工性能試驗(yàn) 2.1不帶灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體 對(duì)以上所述混凝土保溫磚，取EPS板厚度beps45mm，生產(chǎn)出的混凝土保溫磚外形尺寸為300mm240mm90mm。試驗(yàn)采用北京世紀(jì)建通科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JTRG建筑熱工溫度與熱流自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)依據(jù)為建筑構(gòu)件穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)的測(cè)定和防護(hù)熱箱法（GB/T13475-92）。墻體砌筑采用M5混合砂漿，砌筑完成后，在墻體兩側(cè)采用10mm厚水泥砂漿抹平，待墻體干透后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室室溫12C，濕度3040。設(shè)定冷箱溫度-10.0

7、C，熱箱溫度20C。熱流系數(shù)23.26，溫度巡回路數(shù)8個(gè)，熱流巡回路數(shù)4個(gè)。連續(xù)檢測(cè)時(shí)間在溫度與熱流穩(wěn)定后不少于72小時(shí)，最后取熱流穩(wěn)定后不少于20組數(shù)據(jù)平均得：熱流q=36.5w/m2，熱箱墻體表面溫度i18.58C，冷箱墻體表面溫度e=-6.57C。由此得墻體的熱阻3為R0.689，傳熱系數(shù)k1.192。 由試驗(yàn)得出，以上所述混凝土保溫磚墻體的熱工性能可以滿足夏熱冬冷地區(qū)的保溫要求（k1.5），但不能滿足寒冷地區(qū)如山東省節(jié)能65的要求：山東省居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（J10321-2006）（威海s0.35k0.60，0.35s0.40k0.45，s房屋體形系數(shù)）。分析傳熱系數(shù)較大的原因，可能

8、是磚縫用混合砂漿砌筑，其導(dǎo)熱系數(shù)較大，充當(dāng)了熱橋的角色。 2.2帶有灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體 經(jīng)過(guò)上述的原因分析，對(duì)以上混凝土保溫磚進(jìn)行改進(jìn)，將EPS板伸出磚頂面和一個(gè)側(cè)面各10mm，以起到對(duì)磚縫阻熱的作用。 同樣取EPS板厚度beps45mm，用同樣的砌筑方法和試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，得到的墻體的熱阻為R1.4，傳熱系數(shù)k0.645，傳熱系數(shù)降低45?？梢?jiàn)對(duì)磚縫進(jìn)行保溫隔熱對(duì)墻體的傳熱性能影響很大，beps45mm已接近規(guī)范要求。調(diào)整EPS板厚度，可得到滿足表1要求的混凝土保溫磚，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，最終確定2種型號(hào)的混凝土保溫磚作為定型產(chǎn)品，如表1所示。 表1混凝土保溫磚傳熱系數(shù)3.混凝土保溫

9、磚砌筑方式試驗(yàn) 混凝土保溫磚在砌筑時(shí)，保溫層的位置有兩種放置方式，一種是將保溫層置于承重層外側(cè)，另一種是將保溫層置于承重層內(nèi)側(cè)。兩種砌筑方式在熱橋處理上將采取不同的構(gòu)造措施。為了尋求最佳的砌筑方案進(jìn)行了實(shí)際工程實(shí)驗(yàn)。首先建造了一棟四層建筑面積為1500平方米的單身宿舍樓，將混凝土保溫磚的保溫層置于承重層外側(cè)，建成不久外墻體表面就出現(xiàn)了大量裂縫，后經(jīng)加貼玻纖網(wǎng)，仍出現(xiàn)大量裂縫，部分墻體嚴(yán)重起鼓。由此可見(jiàn)，在混凝土保溫磚的保溫層外15mm厚的混凝土保護(hù)層，難以承受外墻表面高溫差造成的溫度應(yīng)力，很難避免墻體表面裂縫的發(fā)生。在此工程之后又建造了一棟三層住宅辦公綜合樓，將保溫層置于承重層內(nèi)側(cè)，外墻表面未

10、加玻纖網(wǎng)，目前，該工程建成已有2年，未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。實(shí)踐證明，將保溫層置于承重層內(nèi)側(cè)，可從根本上杜絕外墻表面裂縫發(fā)生。于是，混凝土保溫磚節(jié)能建筑體系確定砌筑時(shí)將保溫層置于墻體承重層內(nèi)側(cè)。 4.綜合成本對(duì)比 外墻用普通混凝土標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑240mm墻體，再用傳統(tǒng)外墻外保溫技術(shù)進(jìn)行保溫處理的每平方米墻體綜合成本（不含內(nèi)墻抹灰及粉飾）：145.36元/m2。外墻用普通多孔磚砌筑240mm墻體，再用傳統(tǒng)外墻外保溫技術(shù)進(jìn)行保溫處理的每平方米墻體綜合成本（不含內(nèi)墻抹灰及粉飾）：135.39元/m2。外墻用本文的混凝土保溫磚砌筑310mm墻體后直接抹灰綜合成本（不含內(nèi)墻抹灰及粉飾）：95.93元/m2。 通過(guò)以

11、上對(duì)比可以看出，達(dá)到相同熱工性能，混凝土保溫磚成本為95.93元/m2，比用混凝土標(biāo)準(zhǔn)磚加保溫層每平方米可節(jié)省49.43元，為34；比用普通多孔磚加保溫層每平方米可節(jié)省39.46元，為29。由此可見(jiàn)，該產(chǎn)品造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效益可觀。 5.結(jié)論 本文研制的混凝土保溫磚，在生產(chǎn)過(guò)程中加入EPS保溫板，實(shí)現(xiàn)了混凝土多孔磚與EPS板的一次成型。EPS板與混凝土燕尾連接，并在內(nèi)部設(shè)置鋼絲連接，能確保承重區(qū)、保溫區(qū)、保護(hù)層三者牢固地結(jié)合在一起。試驗(yàn)顯示，采用帶有灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體比用不帶灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體，傳熱系數(shù)降低45。 用上述混凝土保溫磚做成外墻墻體與用EPS板做成的外墻外保溫墻體相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）外墻飾面穩(wěn)固：不易空鼓脫落，有效的避免了墻體表面的開(kāi)裂。（2）保溫節(jié)能：其優(yōu)異的熱工性能達(dá)到了建筑墻體一步節(jié)能65%的要求，是墻體復(fù)合走向單一材料復(fù)合的一次突破；（3）方便省時(shí)：保溫系統(tǒng)隨墻體砌筑的完畢而完成，不需要增加任何保溫隔熱的工序；（4）價(jià)格低廉：它比目前市場(chǎng)上其他節(jié)能墻材造價(jià)均低，比承重砌體外墻外保溫造價(jià)節(jié)省30%;（5）堅(jiān)固耐用：保溫系統(tǒng)使用壽命與墻體的壽命相等，中間不需要進(jìn)行任何維修與更換，切實(shí)做到了“保溫與建筑同壽命”。 通過(guò)在華宇怡園花都住宅樓、鴻泰墻材住宅辦公綜合樓等工程上的應(yīng)用表明，室內(nèi)熱環(huán)境明顯改