輕質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新型墻材產(chǎn)品，但熱工性能較差是其應用中較突出的問題之一。本研究以此為重點，從原料選擇、配方優(yōu)化、膠集料匹配粘結等方面進行了研究試驗，在廢渣摻量達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、經(jīng)濟、社會效益十分顯著。

[ 關鍵詞] 輕質保溫砌塊；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、禁止使用實心黏土磚階段逐步進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)能設計標準》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心黏土磚，對新型墻體材料在產(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，相當于340mm 厚磚墻；輕集料混凝土砌塊中應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，均達不到蘭州地區(qū)第二階段建筑節(jié)能50% 標準的要求，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)。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，集料級配及與膠結材料粘結性能不佳。因此，混凝土砌塊墻體通常只能采用夾芯保溫或內外復合保溫的方法來提高其保溫隔熱性能，使得建筑造價提高，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)一種輕質保溫的空心砌塊產(chǎn)品是一項很有實際意義的技術課題。我們研究的主要思路和目的是通過對砌塊所用原材料進行改革和優(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 級普通硅酸鹽水泥。

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

　　廢棄燒結集料屬硅酸鹽類硅質材料，具有微孔結構和顆粒效應。從表1 中可看出，其密度低、強度高、吸水率適中、耐久性好，性能符合GB/T1731.1-1998 普通輕集料技術指標，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，能促進強度的提高，不僅可減少水泥用量，同時起到了增加密實度和提高耐久性的作用。本項目采用蘭州第二熱電廠粉煤灰，其性能符合GB1596 技術指標。

　　(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。采用無機堿類復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，使其Si4 +、Al3 + 離子成為活性狀態(tài)，參與水泥的水化硬化，增強制品的強度。

　　(6)減水劑。

2.2　試驗結果及分析

　　在提高材料熱工性能的同時，要保證其他良好的物理力學性能，采用的集料與膠結材料的粘結強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，取得了適合砌塊生產(chǎn)的輕集料混凝土配合比。其性能測試指標見表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家技術標準要求。試驗結果達到了輕質高強保溫的預期目的。

3　生產(chǎn)工藝

3.1　主要設備

　　破碎機、高速粉碎機、攪拌機、砌塊成型機。

3.2　工藝流程

　　工藝流程見圖1 。

　　試驗采用人工拌料，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構分布和級配合理，且對原輔料進行了適當處理，集料與膠結材料之間機械咬合力強，使輕集料混凝土的強度顯著提高,56d 強度較28d 強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對混凝土后期強度的提高所產(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家技術標準要求。試驗結果達到了輕質高強保溫的預期目的。

3　生產(chǎn)工藝

3.1　主要設備

　　破碎機、高速粉碎機、攪拌機、砌塊成型機。

3.2　工藝流程

　　工藝流程見圖1 。

4　砌塊物理力學及熱工性能

　　按照GB15229-94《輕集料混凝土小型空心砌塊》技術標準要求，對輕質保溫砌塊進行抽樣檢測，結果見表3 。

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

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

5　技術經(jīng)濟分析

　　輕質保溫砌塊與其他墻材制品性能、價格對比見表5 。

6　結論

　　研制結果表明，通過對砌塊原料的優(yōu)選組合和采用綜合配套生產(chǎn)技術，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上是可行的。輕質保溫砌塊具有保溫性能好、粘結強度高、抗裂性能好、造價較低等優(yōu)點，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有關部門的成果( 產(chǎn)品) 鑒定，并被評為“國家重點新產(chǎn)品”、建設部“2003 年重點科技成果推廣項目”，為框架結構建筑中采用單一材料達到建筑節(jié)能要求提供了一種性能良好、經(jīng)濟實用的產(chǎn)品。