新型墙材的发展思路及.pptx

新型墙材的发展思路及块状新墙材生产技术哈尔滨工业大学土木工程学院 王政一、新型墙材的产业政策过去常以是否是粘土砖作为划分过去常以是否是粘土砖作为划分过去常以是否是粘土砖作为划分传统与新型材料的基本出发点，传统与新型材料的基本出发点，传统与新型材料的基本出发点，而新经济时代其内涵有了新的发展而新经济时代其内涵有了新的发展而新经济时代其内涵有了新的发展首先能体现环境能源发展战略的新技术，首先能体现环境能源发展战略的新技术，首先能体现环境能源发展战略的新技术，不应是简单的替代粘土砖不应是简单的替代粘土砖不应是简单的替代粘土砖以可靠的工程质量、优良的抗震性和以可靠的工程质量、优良的抗震性和以可靠的工程质量、优良的抗震性和使用多功能性为基本特征使用多功能性为基本特征使用多功能性为基本特征摆脱传统人海式施工方式，而采用工厂摆脱传统人海式施工方式，而采用工厂摆脱传统人海式施工方式，而采用工厂化、现代化和集约化施工新工艺化、现代化和集约化施工新工艺化、现代化和集约化施工新工艺建筑结构建筑结构体系发展体系发展新工艺新工艺新经济时代的定义新经济时代的定义环境能源发展环境能源发展1.1 新型墙材的定义1.2 新型墙体材料的分类砖砖砌块砌块块状新墙材块状新墙材密实硅酸 盐砌块多孔硅酸 盐砌块 普通混凝普通混凝 混凝土混凝土 轻集料混轻集料混 凝土凝土 灰砂砖灰砂砖 粉煤灰砖粉煤灰砖 煤矸石砖煤矸石砖 以水泥作以水泥作为主要胶为主要胶结料结料以粘土作以粘土作为主要胶为主要胶结料结料混凝土小型混凝土小型空心砌块空心砌块蒸压、蒸压、蒸养砖蒸养砖水泥基砖水泥基砖免烧砖免烧砖硅酸盐硅酸盐混凝土砌块混凝土砌块1.2 新型墙体材料的分类填充型填充型承重型承重型块状新墙材块状新墙材水泥混凝 土砖蒸压灰砂 砖 普通混凝普通混凝 土小型砌土小型砌 块块 轻集料混轻集料混 凝土砌块凝土砌块 加气类水加气类水 泥基砌块泥基砌块 石膏基砌石膏基砌 块块 空心砖空心砖 多孔砖多孔砖混凝土小型混凝土小型砌块砌块保温砌块保温砌块非承重砖非承重砖承重砖承重砖1.3.1 传统墙材的发展瓶颈和不利因素传统墙体材料的生产和土地损失传统的墙材的生产原料主要来自于耕地，大量取土烧砖，占用或挖掘耕地。目前，我国以实心粘上砖为主的砖瓦企业1212万万个，占地500500多万多万亩，每年烧砖近70007000亿亿块，取土1414亿亿m3m3，相当于毁田120120万万亩，据统计，建国以来因烧制粘土砖瓦毁坏的耕地已达1414万万公顷。传统墙体材料的生产和能源消耗我国粘土砖生产能耗平均为发达国家的2 2倍以上，以其作为围护结构的外墙保温隔热性能相差4-4-5 5倍。据统计，目前国内墙体材料生产能耗和建筑采暖能耗近一亿五千万一亿五千万吨标煤，约占我国全年能耗总量15%15%左右。建材工业是一个耗能大户，每年消耗的能源折合标准煤2.32.3亿亿吨。传统墙体材料的生产和环境污染建材工业使用最多的资源是粘土、石灰石和砂石，目前的年均开采量超过5050亿吨，破坏耕地近67006700公顷。这将造成大量的植被破坏和水土流失。另外，粘土砖生产中还要排放大量的烟气和粉尘，每年仅C02排放量就达1.71.7亿吨。污染环境。1.3 新型墙材的发展思路 -工业废弃物和生活垃圾已经严重的危害到人类的生存环境1.3 新型墙材的发展思路1.3.2 墙体材料的革新思路1.3 新型墙材的发展思路1.1.利用工业废弃物利用工业废弃物2.2.降低能耗降低能耗3.3.节约土地节约土地4.4.保护环境保护环境5.5.具有隔音、隔热、轻质高强的优异具有隔音、隔热、轻质高强的优异性能性能1.4 循环经济对新型墙材发展的要求1.4.1 循环经济的定义循环经济是对物质闭环流动型经济、资源循环经济的简称。他要求遵循生态学规律，合理利用自然资源和环境容量，将清洁生产和废弃物利用融为一体，实现废弃物减量化、资源化和无害化，是经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中。根本目标：在经济增长过程中系统地避免减少废弃物，实现低排放或零排放，从而根本解决长期以来环境和发展的冲突。环 境 发 展双赢 利 废1.4.2 墙材工业循环经济的发展思路（1）墙材用量大，对资源、能源、环境破坏严重，应成为各级政府高度重视的问题。制定适合地方的墙材体系发展思路政府加大力度研究新型材料加快墙材工业的循环经济发展，如大量使用工业废料制造墙体材料（2）重视墙材质量目前的新型墙材大多质量不高，寿命低，很多满足不了基本功能要求，更无法谈极其高寿命服役。1.4.2 墙材工业循环经济的发展思路（3）墙材的发展与建筑节能综合考虑 建筑能耗在世界各国总能耗中所占的比重不同，一般在20%40%之间，越是富裕的国家，所占比重越大。我国目前建筑用能源消耗占全社会终端能源消费量的比重为27%左右，相当于年消耗掉3.7亿吨标准煤。由于对建筑节能影响最大的因素是墙体围护结构，世界各国都非常重视外墙的保温隔热措施，普遍采用高效的绝热材料复合在外墙上面，并且规定了严格的节能标准要求。如德国外墙传热系数规定为0.20.3W/(m2 K)，法国的规定值是小于0.5 W/(m2 K)。欧洲国家目前住宅的年采暖能耗已降低到约8.5kg/m2标准煤，远小于我国的采暖能耗。同气候相近的国家相比，传热系数比其高2.53.5倍。（4）树立工业废渣资源化的概念1.4.3墙材工业循环经济指标评价标准评价标准：墙体材料的评价标准，应符合可持续发展的总体方向。评价标准节约天然原材料，特别是不可再生资源利用工业废渣代替天然原材料用具有潜在水硬性的工业废渣代替水泥生产过程中尽可能节约能源少排放或不排放有害的废渣、废气、废水墙材要有高质量、多功能性和较长的使用寿命施工性外墙用复合保温技术能够节能降耗墙材产品使用寿命终结后，可循环利用1.4.4 墙材工业循环经济指标评价指标A评价指标B1 质量评价B2环境评价C1产品性能C2产品施工性C3墙体安全性C5资源消耗C6能源消耗C7环境污染C4产品经济性1.5 国内新型墙材的应用现状分析 新型墙体材料从用途上可分为砌块、砖和板材三大类。迄今有139个城市基本完成了限用、禁用黏土实心砖要求。目前,我国墙材生产总量8000亿块,其中,利用废渣、多种炉渣、粉煤灰等或掺废渣30%以上的黏土内燃烧结普通砖年产量1300亿块,占墙体总量的16.25%。另外建筑砌块逐渐取代黏土实心砖,占全国墙体总量4.06%;页岩烧结砖年产量400多亿块占墙材总量的5%,轻质板材占墙材总量2%左右,蒸压灰砂砖年产量70多亿块,占全国墙材总量的0.88%,加气混凝土占墙体总量的0.53%。全国新墙材年产量已占墙材年产总量39.26%,其中砖类墙材产品占32.13%。可见砖类新型墙材产品己成为新墙材主导产品。目前国内常用的有:陶粒混凝土砌块、普通混凝土砌块、加气混凝土砌块、灰砂砖、烧结页岩砖、烧结空心砖、粉煤灰砖GRC空心轻质隔墙条板等。1.5 国内新型墙材的应用现状分析 墙板类新型墙材墙板类新型墙材 砌块类新型墙材砌块类新型墙材 砖类新型墙材砖类新型墙材 传统墙材传统墙材新型墙材的类别 轻质板材1600多亿页岩烧结砖400亿块每年墙材生产总量8000亿块ll 占总量占总量32%32%l l占我国墙材占我国墙材生产总量生产总量 61%61%建筑砌块300多亿内燃烧结砖1300亿块占墙材生产总量的百分比ll 占总量占总量7%7%1.5.1 国内新型墙材的规模化生产新型墙体材料生产开始向规模化方向发展。目前,我国新型墙体材料中的纸面石膏板生产线最大生产规模已达到3000万m2/年:新建混凝土砌块和加气混凝土生产线的规模一般在10万立方米/年以上;新建烧结空心砖生产线的规模一般在3000万块/年以上,最大的单线规模达到了8000万块/年。1.5.2 国内新型墙材的发展中存在的问题 墙体材料以实心粘土砖为主的状况还未根本改变 目前,我国实心黏土砖的年产量还有5,400多亿块,绝大部分是由生产规模小、工艺技术落后、大量浪费能源和污染环境的乡镇企业生产的。每年因此而毁坏和占用的耕地达到95万亩,替代性的新型建材主导产品的发展与建筑市场的需求还有很大差距。推广应用的力度不够 产品生产与应用脱节的问题未能得到很好的解决，对市场和应用技术的研究滞后,一些产品没有列入工程建设标准,不能顺利地进入建筑应用领域,使新型墙材的使用范围,应用数量受到了限制。企业技术创新能力弱企业竞争能力差,生存较为困难1234新型墙体材料开发与技术创新体系尚未形成。企业技术开发投入不足,主要设备仍依赖进口,企业自主开发能力较弱,重复引进较为严重,地区间的分工、协作缺乏有效的组织协调。对市场需求及变化研究不够,攻关的技术目标还不够清晰,技术开发缺乏资金和有了资金攻关方向不清的问题同时存在。新型墙体材料在成本和售价方面无法和实心黏土砖竞争,大部分新型墙体材料生产企业生存困难,直接影响了新型墙体材料的发展。1.5.3 国内新型墙材的发展方向 随着国内建筑业的发展以及国家对建材料标准的提高,我国建筑业不仅对墙材的需求有大幅度提高,而且对新型墙材的需求也越来越大。目前,根据新型墙体材料的内涵和发展趋势,我们应在进一步改善企业资源状况以及合理组织这些资源在整个产业中的配置的使用的基础上,采取加大政策法规的调控力度、创造新型墙体材料发展的良好外部环境推进新型墙体材料企业标准化建设、推进新型墙体材料企业的技术进步、增强新型墙体材料企业的营销能力、拓展新型墙体材料企业规模、提高新型墙体材料企业从业人员的素质等措施,真正加快新型墙体材料在我国的推广应用。1.5.4 国内新型墙材的产业优惠政策企业享受税收优惠.1财政部、国家税务总局（2001）98号文规定：自2002年1月1日起，对利用煤炭开采过程中伴生的舍弃物油母页岩生产加工的页岩油及其他产品；生产原料中掺有不少于30%的废旧沥青混凝土生产的再生沥青混凝土；利用城市生活垃圾生产的电力；在生产原料中掺有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰、烧煤锅炉的炉底渣及其它废渣生产的水泥等货物实行增值税即征即退的政策。自2002年1月1日起，对利用煤矸石、煤泥、油母页岩和风力生产的电力；部分新型墙体材料产品，包括非粘土砖类中的空洞率大于25%非粘土烧结多孔砖、空心砖、混凝土空心砖、烧结页岩砖；建筑砌块中的混凝土小块空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、石膏砌块；建造墙体中的GRC板、纤维水泥板、蒸压加气混凝土块、轻集料混凝土板、钢丝网架夹芯板、石膏墙板（纸面石膏块、石膏纤维板、石膏空心条板）、金属面夹芯板、复合墙等14类共23种产品实行增值税应纳税额减半征的政策。1.5.5 国内新型墙材的产业优惠政策 对使用实心粘土砖的建设单位征收新型墙体材料专项基金，使用新型墙材后专项基金的返退政策 对生产实心粘土砖的一般纳税人，一律按照适用税率征收增值税，不得采取简易办法征收增值税 部分新型墙材23种产品实行增值税应纳税额减半征的政策。1.5.6 享受国家税收优惠政策新型墙体材料目录非粘土砖空心率大于25%非粘土烧结多孔砖、空心砖混凝土空心砖烧结页岩砖 混凝土小型砌块蒸压加气混凝土砌块石膏砌块 板（玻璃纤维增强水泥轻质墙板）纤维水泥板蒸压加气混凝土板轻集料混凝土条板 砌块墙板小结1.建材工业发展循环经济是历史的必然产量大、资源能源消耗大、污染严重不发展循环经济原料将无以为继严重的污染将为社会所不容产品的低档不适合目前发展2.创新型建材是发展的唯一出路 总之,大力发展节土、节能、利废、保护环境和改善建筑功能的新型墙体材料,取代能耗高、占地毁田和建筑节能差的黏土实心砖具有深远的历史意义,是我国建筑业蓬勃发展,最终实现我国经济可持续发展的重大举措之一。二、块状新墙材的生产技术2345 混凝土小型砌块 轻骨料混凝土砌块加气混凝土砌块 石膏砌块 砖类1混凝土小型空心砌块2.1 混凝土砌块 混凝土砌块属于非烧结性的块材。它是由胶凝材料、骨料按一定比例经机械成型、养护而成的块材。在材料组成上有以砂石作骨料的混凝土承重空心砌块；以浮石、火山渣、天然煤矸石为骨料的轻骨料混土砌块、保温砌块、装饰砌块、铺路混凝土砌块,近年来又研制出大掺量粉煤灰砼承重砌块等。如以砌块的尺寸划分则有小型混凝土空心砌块，小型空心砌块又按厚度划分为190mm和290mm两大系列。2.1.1 砌块的优越性5.增加使用面积12341、生产不用土，能耗低2.自重轻、有利于地基处理和抗震3.施工速度快4.节省砂浆2.1.2 混凝土小型空心砌块的原材料处理原材料处理粗集料的过筛处理细集料应采用中砂，细度模数2.33.0控制砂石的含泥量和含粉量严格计量湿排粉煤灰过筛处理轻集料加湿处理水泥采用硅酸盐或者普硅水泥2.1.3 混凝土小型空心砌块的搅拌工艺搅拌工艺涉及拌和料的投料顺序、拌和次数和拌合时间等。一次投料搅拌工艺：提升斗投料的顺序为粗集料-水泥-细集料；翻斗投料的顺序为细集料-水泥-粗集料。加入全部拌和水搅拌。外加剂应预先加入水中，配料应按重量计量，水泥、水、粉料等误差应2%，粗集料误差MU10；可提高砌筑效率，省工省料，节约成本。专题一 混凝土小型空心砌块的原材料替代（粉煤灰）3.1砌块的规格尺寸粉煤灰混凝土小型空心砌块外形多为直角六面体，其规格尺寸为390mm190mm190mm；空心率为49.8%；孔壁厚度为3035mm；边肋厚度为2530mm；中肋厚度为4050mm；壁、肋的锥度均为5mm；芯柱尺寸不小于120mm120mm。此规格尺寸既利于成型时均匀布料，确保砌块壁、肋的密实度均匀一致，也便于坯体脱模。3.2主要的机械设备生产粉煤灰混凝土小型空心砌块的主要设备有：振动筛：用于控制粉煤灰和骨料粒径(孔径各异)；配料秤：用于集料计量，按比精确配料；混凝土搅拌机：用于混合料搅拌、捏合，制备成坯料；空心砌块成型机：用于拌和料挤压成型；皮带运输机：用于原材料和坯料输送或只输送坯料；自动同步切割机：用于坯体切割定型；粉碎机：用于矿渣、砖瓦渣、煤矸石、筛余料等骨料的粉碎；洒水器：用于给混合料均匀洒水；坯体养护场(库)用于湿坯体养护；其他设备：板车和成品堆放场地等设备。专题一 混凝土小型空心砌块的原材料替代（粉煤灰）4坯体的养护坯体的养护方法，可采用自然养护法辅以人工养护法。4.1自然养护工艺自然养护是将坯体连同托板一起平稳放入坯场，盖上塑料薄膜保温保湿养护，以提高坯体的早期强度。静养24h后，便可进行坯场码垛覆盖，洒水养护；也可放入塑料大棚内，利用太阳能养护。每天洒水的次数应视气候、季节而定，洒水量以保持坯体的潮湿状态为度，以维持水泥水化反应的正常进行。养护两周后揭掉坯体上的覆盖物，自然养护至满28d便可出厂。4.2人工养护工艺坯体人工养护工艺是采用蒸气养护，不受气候、季节的限制，可实现常年生产，且砌块质地均匀强度高。但是，人工养护需要库房和设备，投入较大，成本较高。有条件的大中型建材企业，可采用人工养护法辅以自然养护法。专题一 混凝土小型空心砌块的原材料替代（粉煤灰）4.3自然养护应注意的工艺要点坯体的自然养护，工艺上必须把住五关：坯场应高度平坦，以免坯体在养护过程中变形或断裂；坯体码垛不能过高，一般码45层，最高不超过6层，如果再高，会压坏底层坯体；冬季生产的坯体应采取保温养护措施，或采用掺早强剂等技术手段促进坯体硬化；养护初期要防止暴雨袭击或烈日暴晒，避免坯体表面损伤或产生裂纹；切实加强坯场管理，落实养护职责和措施，以避免养护过程中人为的坯体质量缺陷损失。专题二混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）专题二 混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）1.煤渣混凝土小型空心砌块的原料原料：325水泥，某制药厂锅炉煤渣，天然细骨料专题二 混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）专题二 混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）2.煤渣混凝土小型空心砌块的组分优化（1）水泥掺量对混凝土强度影响最明显，为降低成本，水泥用量以不超过37.2%。（2）采用煤渣与天然细骨料掺配使用，可较大提高混凝土的抗压强度，但其容重会相应的增加。为了减轻砌块的容重，煤渣与天然细骨料的掺配比例以35%为宜。（3）在煤渣粒度这一因素中，以自然级配的煤渣配制的混凝土抗压强度最高，用细煤渣（粒径小于5mm）配制的抗压强度最低。结合砌块生产情况，使用破碎后自然级配的煤渣在技术上最为合理。专题二 混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）3.煤渣混凝土小型空心砌块的生产工艺优化专题二 混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）4.煤渣混凝土小型空心砌块的生产工艺优化专题二 混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）5.煤渣混凝土小型空心砌块性能混凝土小型空心砌块的应用注意事项混凝土配制：由于生产砌块的混凝土是振动挤压成型，拌和物用水量少，拌和物是干硬性的，集料难以自由拌和，宜用强制式搅拌，具有搅拌作用强烈、耗时短、搅拌质量好、生产效率高等优点。为了提高混凝土的强度，采用二次投料搅拌工艺，也称先拌水泥砂浆法，即待拌好水泥砂浆后，再投入石子的搅拌方法。通过改变投料程序，使水泥颗粒充分地分散包裹在砂子颗粒表面，避免产生小水泥团，是充分发挥水泥物性、提高强度的一种办法。砌块的成型：是砌块生产的关键工序，砌块质量的优劣、生产率的高低在很大程度上取决于成型机的性能。由于生产的砌块主要用于承重墙体，所以应选用适于生产高强砌块的模振成型机，要求振动加速度大、加压值较高。本项目基于成本因素，选择了吸收美国和德国成型机特点的国产砌块成型设备，生产的砌块各项技术指标、产品性能达到GB8239-1997普通混凝土小型空心砌块要求。轻骨料混凝土砌块2.2 轻集料混凝土砌块 用堆积密度不大于1100kg/m3 的轻粗集料与轻砂、普通砂或无砂配制成干表观密度不大于1950kg/m3 轻集料混凝土制作的小砌块称为轻集料混凝土小砌块。轻集料小砌块的分类按轻集料种类分为:人造轻集料(页岩陶粒、粘土陶粒、粉煤灰陶粒、大颗粒膨胀、珍珠岩)、天然轻集料(浮石、火山渣)、工业废料轻集料(自然煤矸石、煤渣等)配制的混凝土小砌块。按用途分为:保温型、承重保温型、承重型轻集料小砌块。按砌块孔的排列分为:实心、单排孔、多排孔小砌块。2.2.1轻集料混凝土砌块的原料轻集料混凝土砌块水泥膨胀珍珠岩、粉煤灰陶粒等砂石粉2.2.2 轻集料混凝土砌块与粘土砖比较2.2.3 轻集料混凝土砌块 新型轻集料空心砌块采用水泥为胶凝材料，膨胀珍珠岩等，砂子做集料，加人一定的外加剂、原料资源方便、成本较低.不论是采用国产小型成型机械，还是引进国外大型生产线，均可组织相应现模的生产.由于采用免烧工序，使得加工工艺简化，从而可节约大量煤炭、免除环境污染、节省劳动力、缩短制造周期及减少作业场地.2.2.4 轻集料混凝土砌块的性能2.2.5 轻集料混凝土砌块的热工性能2.2.6 轻集料混凝土砌块的 生产工艺流程2.2.7 轻集料混凝土砌块的经济效益分析经济效益分析2.2.8 轻集料混凝土砌块产品质量问题陶粒砌块中掺入大量的民用锅炉煤渣,造成小砌块吸水率大都超过15%,有的高达35%,由于吸水率大,冻胀破坏力大,造成砌块抗冻性差严重影响产品与工程质量 陶粒砌块掺煤渣 养护不到期即出厂厂方为了增加产量获取利润,小砌块自然养护710 天即出厂,出厂前砌块无一切防雨和排水措施,因此,相对含水率超标,上墙后干缩率大,这是造成墙体开裂的重要原因。缺棱掉角较多,外观质量不良有的砌块生产线不适应生产发展的需要出现整个墙体结霜和装饰贴面材料脱落的不良后果 砌块块型不合理有的工厂陶粒粒径太大,超过20mm 级配不合理;水泥用量较少,保温砌块水泥用量仅80100kg/m3,抗压强度不达标,直接影响外观质量产品质量低2.2.9 轻集料混凝土砌块的市场前景 随着墙改的发展,粘土实心砖的禁止使用,展望我国建筑砌块的发展前景,形势喜人。据有关专家预测到2005 年,全国各类砌块总产量将达到9200 万m3 左右,其中轻集料小砌块若按40%计接近4000 万m3,将可取代260 亿块实心粘土砖,每年还将以60 万m3 速度递增。据了解目前全国各地都在新建和扩建陶粒及其混凝土小砌块厂,其中有大庆、江苏金坛、天津、广州、宜昌、襄樊、长春、吉林、鞍山、温州、宁波、石家庄等地;大庆2003 年已建成20 万m3 粉煤灰陶粒生产线,将用在砌块生产上,广州地区2003 年已达年产10 万m3 砌块厂,近期还将向周边地区发展,黑龙江的鹤岗、庆安、哈尔滨、湖北的宜昌、襄樊以及江苏等地陶粒产量都不低,还有扩大发展的趋势。天然轻集料也随着粘土实心砖的禁止使用,吉林、黑龙江、辽宁、山西等地也即将大批量开发应用在小砌块生产上。随着房产开发的快速发展,将为轻集料小砌块的发展提供有利条件,形势大好。2.2.10 轻集料混凝土砌块的节能达标的主要途径 a.单一超轻陶粒混凝土小砌块 采用单一材料节能达标对严寒地区用在外围护结构,其施工最方便、效率高、比较理想,但首先必须生产当地需要的密度等级的超轻陶粒,配制相应的超轻陶粒混凝土小砌块,用它制造单一材料墙体达到外墙节能标准要求,是一条行之有效的途径。b.轻集料小砌块外保温复合墙体 对采用轻集料小砌块外保温墙体可利用小砌本身的保温性能,减少保温层厚度,同时满足住户任意钉排的装修需要以及墙面采暖等优点,在有些寒冷地区比较受欢迎。由于外保温性能好,可减小热桥的影响,是目前应用比较广泛的方法,以前应用这种方法,由于没有国标和行标,仅有企业标准,设计、应用不统一比较混乱,对保证工程质量人们比较关注,也很担心,2003 年建设部发布了膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统JC149-2003 行标,对外墙外保温墙体有了统一的标准,对推动外保温墙体的发展将起到促进作用,但对外保温材料的耐久性、可靠性还有一些怀疑,到底粘结剂能使用多少年,对高层建筑使用,如发生质量问题,如何解决,尚需通过实践来逐渐完善。2.2.10 轻集料混凝土砌块的节能达标的主要途径 c.轻集料小砌块交替组砌夹心苯板 采用轻集料小砌块复合聚苯板,根据各地节能标准要求,采用不同密度等级的小砌块复合不同厚度的苯板达到节能标准要求。为了不用或少用连接钢筋,采用砌块交替组砌,可防止水平、垂直无缝产生的“热桥”,可以满足平均传热系数达到节能达标要求。d.轻集料小砌块空心内填聚苯板等高效节能材料为了充分利用现有生产厂家的生产设备,将砌块空心内填入聚苯板等高效保温材料,以达到节能标准要求,同时还可减薄墙体厚度,增加有效使用面积,为防止垂直灰缝产生的“热桥”影响墙体保温性能,仍采取交替组砌,但水平灰缝必须采取保温砂浆,以保证平均传热系数的要求。e.承重保温轻集料小砌块外墙采用填芯和夹心途径达标为了保证承重保温轻集料小砌块墙体既能满足砌体强度要求,又能达到节能指标要求,因此采取空心内部分填芯,砌块间的空腔内必须插入苯板交替组砌,既可达标又防止垂直、水平灰缝出现“热桥”,同时排孔上、下采取孔壁相对,普通砂浆砌筑,以保证砌体强度,经试验和使用实践效果很好。蒸压加气混凝土砌块2.3 加气类混凝土砌块p中国在19世纪30年代就已经有过加气混凝土的生产和应用实例。p早在1958年，原建工部建筑科学研究院开始研究蒸养粉煤灰加气混凝土p1962年起建筑科学院与北京有关单位组织力量对蒸压加气混凝土进行了卓有成效的实验，并试生产了少量加气混凝土制品。p1965年从瑞典西波列克斯公司引进成套生产技术及设备，建成了北京加气混凝土厂。p“九五”期间，我国新型墙体材料快速发展，生产能力迅速增加，产量由1995年的1219亿块增长到2000年的2100亿块，占墙体材料的比例由1995年的16%提高到2000年的28%，实现了“九五”规划目标加气混凝土的国内发展和研究现状2.3 加气类混凝土砌块2.3.1 加气混凝土砌块的原材料 加气混凝土砌块是由钙质材料如水泥（或部分用水淬矿渣，生石灰替代）和含硅材料（如砂，粉煤灰，尾矿粉等）经过磨细并与发气剂（如铝粉）和其它材料按比例配合，再经料浆浇注，发气成型，静停硬化，胚体切割与蒸汽养护，（蒸压或蒸养）等工序制成的一种轻质多孔的建筑材料，它可以制成配筋内外墙板，屋面板，楼板，无筋砌块和其它形状的保温材料等多种制品。2.3 加气类混凝土砌块2.3.2 加气混凝土砌块的生产工艺2.3 加气类混凝土砌块2.3.2 加气混凝土砌块的生产工艺2.3 加气类混凝土砌块2.3.3 加气混凝土的抗压强度含水率 孔隙率和孔结构抗压强度表观密度膨胀方向2.3 加气混凝土砌块2.3.3 加气混凝土的抗压强度（1）孔隙率与强度关系学者T.C.Hanson针对多孔材料，采用最简单的物理模型推导出了多孔材料的孔隙率一强度关系式，使得公式中的各个系数都有明确的物理概念，其公式为:式中:Vp孔隙率，%;R0理论强度，即孔隙率为零时的强度，MPa;R孔隙率为Vp时的强度，MPa;2.3.3 加气混凝土的抗压强度（2）表观密度与强度关系式中:P抗压强度 0表观密度 密度2.3.3 加气混凝土的抗压强度（2）含水率与强度关系 含水率对加气混凝土强度的影响比普通混凝十草加显著随着水分侵入材料内部的毛细孔减弱了材料内部质点的联结，使强度有所阳氏。对于加气混凝土强度与含水率的关系，大量试验数据表明:绝干时，加气混凝土抗压强度最高，随着含水状态变化，弓引变开始变化，当含水率超过15%时，强度随含水率增大而下降的趋势减缓，当含水率超过25%以上，强度趋于稳定。2.3.3 加气混凝土的抗压强度（2）膨胀方向与强度关系2.3.4 加气混凝土的干燥收缩变形 建筑物的墙体裂缝不仅影响建筑物的美观和使用功能要求，还可能破坏墙体的整体性，降低结构的强度、刚度和稳定性，影响结构安全，甚至会降低结构的耐久性。其中干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。加气混凝土具有很多微孔结构，总孔隙率可达70-85%，吸水率大，有吸水先快后慢，释放水速度慢的特点，水分迁移使水、水蒸气和孔结构之间产生强烈的相互作用，造成收缩过大。因此，试验研究加气混凝土的干燥收缩变形特性对加气混凝土砌体裂缝的预防控制具有非常重要的意义。2.3.5 加气混凝土存在问题 作为结构功能材料，我们既希望加气混凝土具有良好的力学性能、保温隔热性能，又希望它具有良好的吸、放湿功能，但对加气混凝土进行改性后，其吸水性能降低，力学性能和保温性能提高，这是我们所希望的，但其吸湿能力有所下降。如何使这些功能之间很好地协调匹配，这也将是我们继续研究的内容之一。2.3.6 加气混凝土配套砂浆用它砌筑墙体能减轻建筑物的自重，降低综合造价，但是由于加气混凝土砌块存在收缩率大、导湿性差、解湿时间长、弹性模量小于普通砂浆等客观因素,易产生墙体裂缝。裂缝的产生不仅严重影响墙体外观质量，更重要的是引起渗漏，影响建筑物的使用功能，导致墙体含湿量大幅度提高，进而显著降低墙体的保温隔热功能。为了有效防治墙体的开裂,除了努力提高砌块本身的性能外,研制与加气混凝土砌块相配套的自收缩小、粘结能力强、弹性模量低且有一定韧性的砌筑砂浆成为减少加气混凝土砌块砌体墙裂缝的关键技术之一。2.3.7 加气混凝土配套砂浆的外加剂2.3.8 加气混凝土配套砂浆的正交设计结果2.3.9 加气混凝土配套砂浆的配比建议1)随着纤维素醚掺量的增加,砂浆的强度下降明显,因此,需控制纤维素醚的用量。在纤维素醚掺量为1时,砂浆的弹性模量和56d收缩率都优于基准砂浆,这样在保证强度的前提下,又改善了砂浆的性能,且有利于成本的控制。2)可再分散乳胶粉的加入显著地改善砂浆的韧性,但当掺量为5%时,砂浆的弹性模量和56d收缩率都最差,由于可再分散乳胶粉掺量相对较大,是成本控制的重要环节,在2%的掺量下砂浆的性能也已明显优于基准砂浆的性能,弹性模量值与掺量为8%时相差不大,且收缩最小,因此,掺入2%的可再分散乳胶粉,是性价比较好的掺量。3)粉煤灰的加入对砂浆的早期强度不利,但随着水化反应的进行和粉煤灰中活性火山灰成分的水化,提高了砂浆的后期强度。砂浆的弹性模量随着其掺量的增加而减小,当掺量在15%时,砂浆的56d收缩最小,掺量在20%和25%时的收缩相差不大。4)减水剂对砂浆的弹性模量影响不大,但对抗压强度和收缩影响较大。随着减水剂掺量的增加,砂浆的强度反而减小,同时砂浆的收缩随着减水剂掺量的增大而增大,说明减水剂的掺量增加不利于砂浆收缩的减小。脱硫石膏砌块2.4 石膏基砌块2.4.1 原材料 烟气脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约4060m,颗粒呈短柱状，径长比在1.52.5之间。颜色呈灰、黄，其中二水硫酸钙含量较高一般都在90%以上，含游离水一般在10%15%，其中还含有飞灰、有机碳、碳酸钙、亚硫酸钙以及由钠、钾、镁的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质。2.4.1 原材料2.4.2 国内外脱硫石膏的发展现状欧洲脱硫石膏的数量和分布见表4，其中德国达到620万t，占有欧洲最大份额。2.4.2 国内外脱硫石膏的发展现状 我国是以煤为主要能源的国家，在能源总量中75%是煤炭，这种状况在短期内不会变化。据有关方面介绍，到2050年煤炭在中国能源中的比重不会低于60%，因此SO2的排放在短期内不会消除。据不完全统计2000年我国SO2排放已超过3 000多万吨，随着经济的发展，这个数量还在继续增加。为了解决这一危害，我国政府已制订了相关法律和法规加以治理和控制。根据国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复，(国函1998s号)文及“火电厂大气污染物排放标准”(GB 13223-1996)的要求，预计到2010年全国需要对180台机组安装烟气脱硫装置，相当于44000 MW装机容量。20012005年全国需有15700 MW装机安装烟气脱硫装置，其中国家电力公司有10000 MW约40台机组安装烟气脱硫装置。从1992年重庆路磺电厂引进日本烟气脱硫装置以来，山西太原一电厂、重庆电厂、杭州半山电厂、北京第一热电厂、广东粤连电厂、扬州电厂相继建成脱硫装置，另有20多个电厂正在建设脱硫装置，还有一批电厂正在规划之中。2.4.3 脱硫石膏的应用领域水泥工业中的应用纸面石膏板石膏建筑砌块建筑墙体粉刷2.4.3 脱硫石膏的应用领域2.4.4 石膏粉煤灰胶结材 粉煤灰也可以适当地应用在石膏材料中。在石膏制品中，掺入一定量的粉煤灰，能够改善石膏固有的一些缺点，如脆性大、耐水性差等:并降低其生产成本，且完全符合政策导向。有效利用火电厂排放的脱硫石膏和粉煤灰生产石膏粉煤灰制品是解决脱硫石膏和粉煤灰的最佳途径。2.4.5 石膏粉煤灰胶结材水化机理 石膏粉煤灰胶结材的组成与粉煤灰一水泥相似，材料的组分基本相同，它们的水化具有一定的相似性;粉煤灰水化机理基本相同，如下:从水化机理上可以看到，石膏都是作为激发剂而存在，特别是在有碱存在的情况下，能加速粉煤灰的水化。不过，石膏在硬化体中所起的作用因具体环境不同而迥异。2.4.5 石膏粉煤灰胶结材水化机理2.4.6 石膏粉煤灰胶结材（DGF）的加工工艺（1 1）缓凝剂的作用）缓凝剂的作用（2 2）不同加料方式对强度的影响）不同加料方式对强度的影响（3 3）不同熟料和石灰掺量）不同熟料和石灰掺量（4 4）适当的养护制度）适当的养护制度2.4.7 养护工艺对石膏砌块的影响 成型及强度测定按GB 177-85水泥胶砂强度检验方法进行，水/固=0.22。成型后两天脱模，再按要求养护.自然养护:试验室空气中养护，平均温度20，平均湿度70%湿热养护:调温调湿箱中，相对湿度 90%，升温速度20 /h，自然冷却 干热养护:电热烘箱中，升温速度20 /h，自然冷却.蒸压养护:蒸压釜中，升压2h，压力0.2MPa，恒压4h，缓慢降压.2.4.8 养护工艺对石膏砌块的影响 湿热养护制度的试验结果见表3.在表3所列试验范围内，综合考虑热养护后强度及减少养护时间和能耗，DGF胶结材较适宜的湿热养护制度为:升温速度20 /h,0恒温温度85 ，恒温时间7h，自然冷却降温。更为经济有效的养护制度尚须依据生产条件通过试验优选确定。2.4.9 适宜湿热养护制度研究分析 1.恒温温度 由湿热养护(恒温温度95 ，恒温时间7h)，试样的XRD分析可知，恒温温度达到95时，钙矾石特征峰减弱，大量钙矾石分解转化为单硫型水化硫铝酸钙，产生不利的结构破坏作用。为有效地发挥升温对加速水化和结构形成的作用，抑制钙矾石的分解作用，这种胶结材湿热养护的恒温温度不应超过85 。2.恒温时间 由湿热养护不同恒温时间试样的XRD分析可知，恒温时间不同，钙矾石与二水石膏特征峰强度不同。当恒温温度为85C.恒温时间在7h以内，随着恒温时间的增加，体系中钙矾石特征峰强度增加，同时二水石膏峰高逐渐降低，表明水泥不断深人。当恒温时间超过7h达到19h时，钙矾石特征峰变化不大，但M盐增多，表明恒温时间进一步延长，则有钙矾石分解产生M盐，这对硬化体结构与强度是不利的。在考虑DGF胶结材热养护制度时，也应有适当的“度时积，以满足热养护制度和缩短养护时间的要求，这一点与水泥混凝上热养护类同。但在某一恒温温度(例如85 C)，过于延长恒温时间，不仅会浪费能源，延长养护周期，还会较明显地导致结构破坏作用加剧，这是有别于水泥混凝土，并应避免的。2.4.10 石膏粉煤灰胶结材的硬化性能（1）强度2.4.10 石膏粉煤灰胶结材的硬化性能（2）干湿循环后强度的变化2.4.10 石膏粉煤灰胶结材的硬化性能（3）热膨胀系数2.4.10 石膏粉煤灰胶结材的硬化性能（4）尺寸规格2.4.10 石膏粉煤灰胶结材的硬化性能（5）外墙传热系数2.4.10 石膏粉煤灰胶结材的硬化性能（5）外墙传热系数2.4.11 石膏粉煤灰胶结材的生产工艺及设备砌块生产过程包括计量、搅拌、浇注成型、脱模、养护等工序。物料搅拌均匀是砌块获得优良性能的基本保证,要使速凝快硬的胶结料搅拌均匀,必须在短时间内采用高速搅拌机来实现,选用的搅拌机搅拌速度300r/min,保证在50s内将料浆搅拌均匀。砌块中既含气硬性材料又含有水硬性材料,采取合适的养护制度是保证质量的关键。70左右的干热养护较为适宜胶结材的水化硬化,在养护初期,干热养护使胶结材中水分蒸发,形成湿热环境,既有利于石膏材料的干燥脱水,又有利于粉煤灰等水硬性材料在湿热条件下发挥活性,形成水化产物。随着养护继续进行,胶结材中水分逐渐减少,强度不断提高,14h的干养试件强度可达到28d自然养护下的强度。温度过低,不利于胶结材中水分的蒸发,要达到一定强度所耗时明显增加;温度过高,则会破坏石膏结晶结构,最终导致胶结材性能不佳。所以空心砌块合适的养护方式为干热养护,养护温度为介质温度90-110,养护时间10-14h。2.4.12 石膏粉煤灰胶结材的生产工艺及设备 空心砌块生产的主要设备为石膏炒锅和砌块成型模具。脱硫石膏含有游离水,在脱水过中排潮量大,适宜采用立式炒锅进行脱水。经对现有同类炒锅进行分析、比较并进行技术改进,现用炒锅的热效率与生产效率都明显提高,生产出的建筑石膏质量稳定。砌块成型模具为立式钢模,能够保证生产过程中砌块的外观尺寸准确,表面平整。2.4.13 石膏粉煤灰胶结材的优点和经济效益分析空心砌块尺寸为666mm500mm80mm,四周有企口,空心率41%,三块砌块可构成1m2墙面。砌块软化系数达到0.5左右,比纯石膏软化系数0.20.3有明显提高,可以用于软潮湿环境,经适当处理后,还能用于卫生间等部位,拓宽了石膏制品的应用范围脱硫石膏粉煤灰空心砌块质轻,每单位面积质量60kg/m2,占地小,能扩大建筑物有效使用空间7-10%,满足大开间建筑灵活隔断的要求。空心砌块的主要原料为工业废弃物,因此砌块在性能优良的同时价格低廉。根据实际生产线生产状况测算,年产5万m2空心砌块,砌块成本20元/m2,售价33元/m2,年可创利税约80万元,生产线投资约50万元2.4.14 石膏粉煤灰胶结材的生产工艺应注意问题 所有的石膏制品都有大致相同的生产工序:陈化、配料、搅拌、成型、烘干。但是，不同的生产方式对各个工序的要求不一样。陈化工序的作用至关重要，陈化质量的好坏关系到主要原料的稳定性和匀质性。确保半水石膏的陈化效果是实现整个生产过程进行可控操作的基础。配料工序是重要的辅助工序。不同的配料工艺生产的石膏制品具有不同的性能，特别是制品的匀质性波动。