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混凝土充填复合保温砌块的设计思路、性能及工程应用
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2024-12-28 09:32:43
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随着混凝土空心砌块空气间层宽度减小,其空气间层热导率不断降低,砌块保温性能持续改善。空气间层宽度达到25mm时,空气热导率降至0.152W/(m·K),但砌块生产变得困难。若进一步增加砌块孔洞排数,即降低空气间层宽度,砌块将无法生产。研究表明,在优化砌块基体空腔结构基础上充填保温材料,可显著提高砌块的平均热阻,制备出热工性能更佳的保温砌块,突破因优化空气间层宽度只能有限提升砌块热工性能的技术瓶颈。
充填保温材料对砌块平均热阻的增幅取决于基材和保温材料热导率、基体结构、充填率等。保温材料充填率越高或孔洞充填排数越多,砌块平均热阻越高。当基体结构、保温材料品种、充填率相同时,基材热导率对砌块平均热阻影响显著。组合利用“优选基材组成、优化基体结构和充填保温材料”技术研发混凝土充填复合保温砌块(简称充填保温砌块)时,砌块热工性能提升同样会出现叠加效果。
(1)设计思路
充填保温砌块由空心基体和充填保温材料“互穿”组成,其物理力学性能和耐久性取决于基体结构和性能,热工性能则与基体结构和材质、保温材料热导率密切相关。因此,研制充填保温砌块新品种应从基体和保温材料两方面着手,充分考虑两者的相容性、匹配性以及地域性、经济性、适用性及产业化可行性。空心基体制备通常采用普通混凝土和轻骨料混凝土,若选用装饰混凝土作为基材,充填保温砌块则变成装饰保温砌块。基体空腔结构设计应考虑到充填保温砌块的物理力学性能、保温性能、生产工艺以及保温材料充填方式等。保温材料是决定充填保温砌块热工性能提升效果的关键因素,其热导率是优先指标,还应考虑应用地区的建筑节能标准要求、空心基体结构、充填工艺特殊性等,兼顾防火等级要求。
(2)发泡水泥充填混凝土复合保温砌块及其应用
发泡水泥充填混凝土复合保温砌块(简称发泡水泥充填保温砌块)是一种典型的充填保温砌块,采用“优选基材组成、优化基体结构和充填保温材料”技术研制而成。发泡水泥充填保温砌块采用轻骨料混凝土制备带空腔的基体,通过在线充填发泡水泥制成,具有质轻、保温隔热、A级不燃、比强度高、耐久性好、利废等特点。
① 空心基体的结构优化与性能
空心基体的生产原料包括水泥、轻骨料、掺合料、外加剂和水,其生产工艺与普通混凝土砌块相同。其结构优化应从肋厚和壁厚、孔洞率和孔形等方面进行:a.外壁必须达到一定厚度,保证坯体和成品的结构稳定性、强度和吊挂力;b.空腔中部设置加强断肋,在保证基体结构稳定性的同时,为发泡水泥料浆流动提供通道;c.在基体一个外表面的内侧设有一排空气间层,满足施工和装修要求。图6-3为包含上下通孔、中间带断肋的“∞”形空腔的轻骨料混凝土空心基体。
② 充填用发泡水泥性能
充填用发泡水泥是在水泥、掺合料、外加剂、改性剂和水等制成的料浆中掺入发泡剂,通过化学反应产生气体使料浆膨胀,经硬化形成的具有多孔结构的无机保温材料,其热导率直接决定空心基体热工性能提升效果。
③ 发泡水泥充填保温砌块的生产
发泡水泥充填保温砌块的生产过程包括空心基体制备、发泡水泥浆体制备与在线充填、发泡水泥充填保温砌块养护等几个工序。其中,发泡水泥浆体制备与在线充填是关键工序,另两个工序与普通混凝土砌块相同。发泡水泥充填保温砌块采用“发泡水泥在线充填”工艺生产,现已实现工业化和自动化生产。采用具有我国自主知识产权的发泡水泥在线充填浇注系统,实现发泡水泥在线充填、发泡、成型,解决已有技术充填效果差、效率低、产品质量不稳定等问题。
④ 技术性能
发泡水泥充填保温砌块的主规格尺寸为390mm×240mm×190mm,密度等级、强度等级、砌体传热系数和燃烧性能应符合要求,吸水率、干燥收缩率、抗冻性、碳化系数、软化系数、放射性核素限量则应满足表6-4的规定。发泡水泥充填保温砌块砌体传热系数小于0.80W/(m2·K),可满足夏热冬冷和夏热冬暖地区的建筑节能要求。
⑤ 工程应用
发泡水泥充填保温砌块主要用作框架结构的外墙砌筑材料,产品执行标准GB/T 29060—2012《复合保温砖和复合保温砌块》和JG/T 407—2013《自保温混凝土复合砌块》。截至2016年底,已生产和销售发泡水泥充填保温砌块12万米3,综合利用灰渣7万吨。产品应用于江苏、湖南、贵州等地建筑工程,取得了显著的社会经济效益和环境效益。
(3)其他品种充填保温砌块
因基体结构、充填材料、充填方式等不同,充填保温砌块可派生出多个品种。
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