陶粒混凝土轻质自保温砌块的研究.pdf

2 0 1 5年 第 1 2 期 ( 总 第 3 1 4 期 ) Nu mb e r 1 2 i n 2 0 1 5( T o t a l No 3 1 4) 混 凝 土 Co n c r e t e 混凝土制品 CONCRETE PR0DUCT S d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 2 0 3 2 陶粒混凝 土轻质 自保 温砌块 的研 究 蒋志平 ， 张茂亮 ，陈闯 ，杨艳娟 ， 张璐 ， 徐元盛 ( 1 郑州经纬预拌混凝土有限公司 ， 河南 郑州 4 5 0 0 0 0 ； 2 河南建筑材料研究设计院有限责任公司， 河南 郑州 4 5 0 0 0 2 ； 3 上海天恺硅粉材料有限公司， 上海 2 0 0 0 7 0 ) 摘要 ： 利用陶粒为主要原材料生产 陶粒混凝土轻质 自保温砌块 ， 其抗压强度能够满足 MU 5 0的要求 ， 并对其砌筑墙体的传热 系数进行了测试。 研究表明， 陶粒混凝土轻质 自保温砌块墙体的实测传热系数能够达到 0 5 3 W ( m K) ， 满足 J G J 2 6 -2 0 1 0 6 严 寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准 中寒冷地区建筑节能的要求。 关键词 ： 陶粒混凝土； 轻质 自保温砌块； 传热系数 中图分类号 ： T U 5 2 8 7 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 2 0 1 2 3 0 4 Res ear ch of c er ams i t e c oncr e t e l i ght wei ght s el fi ns ul at i on bl ock s J -L G Zh i p i n g ， ZHANG M a o l i a n g ， CHEN Ch u a n g。 ，Y ANG Y a h j u a n ， ZHA NG Lu。 ， XU Y u a n s h e n g ( 1 Zh e n g z h o u J i n g we i Co mmo d i t y Co n c r e t e Co ， L t d ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 0， C h i n a ； 2 He n a n Bu i l d i n g Ma t e r i a l s Re s e a r c h a n d D e s i g n I n s ti t u t e C o ， L t d ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2 ， C h i n a ； 3 S h a n g h a i T o p k e n S i l i c a F u m e C o ， L t d ， S h a n g h a i 2 0 0 0 7 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t： I t i s pr o d u c e d t ha t t h e c e r a ms i t e c o n c r e t e s e l fi ns ul a ti o n b l o c k u s i n g c e r a ms i t e， wh i c h t h e c o mp r e s s i v e s tre n g th me e t t h e r e q u i r e me n t s o f MU 5 0， a n d i s a l s o s t u d i e d t h a t t h e t h e r ma l i n s u l a t i n g p e r f o r ma n c e o f t h e c e r a ms i t e c o n c r e t e l i 曲t we i g h t s e l f i n s u l a ti o n b l o c k T h e r e s u l t s h o ws tha t the h e a t t r a n s mi s s i o n c o e ffic i e n t o f c e r a ms i t e c o n c r e t e s e l f i n s u l a ti o n b l o c k ma s o n r y i s 0 5 3 W ( m K) ， a n d i t c a n m e e t th e d e ma n d s of e n e r gye ffi c i e n c y i n c o l d z on e s of J GJ 2 6_ 2 01 0 Ke y wo r d s： c e r a ms i t e c o n c r e t e； l i g h t we i g h t s e l f i n s u l a ti o n b l o c k； h e a t tr an s mi s s i o n c o e ffi c i e n t 近几年来 ， 随着社会 的发 展和人们 生活水平 的提高 ， 人们追求的舒适 度也越来越高 建筑 能耗也在不 断升高 ， 据统计外墙能耗 占建筑 围护结构能耗 的比例在 4 0 以上 ， 所以说我 国建筑节能和墙体材料 革新工作越来越受 到重 视。 但 目 前在河南地区应用较 多的还是普通混凝土空心砌 块、 混凝土多孔砖、 蒸压加气混凝土砌块和蒸压粉煤灰砖， 以及非黏土烧结砖等， 所以研究能真正比较全面符合轻 质 、 保温 、 节能、 环保等多种功能的优质新 型墙体材料就成 为 当前建筑节能和墙体材料革新工作 的重点之一。 陶粒是一种新型人 造轻质粗集料 ， 一般 由黏土、 粉煤 灰 、 页岩 、 煤矸石或污泥等经粉碎 、 筛 分 ， 加入一定量 的胶 结料和水 ， 经加工成球 ， 再 在 1 0 0 0 o C高温左右下烧 制而 成 ， 外壳表面粗糙而坚硬 ， 内部有 很多细密蜂窝状微孔 ， 具 有密度小 、 强度高 、 保温 隔热性 能 良好 、 耐火性 能优异 、 适 应性强等优点 ， 在建筑材料领域 中主要用于配制轻集料保 温混凝土 、 轻质保温砂浆 ， 也可用于工业 管道、 炉体保温 隔 热、 保冷隔热等其他建筑材料。 对其开发、 应用方面的研究 已有相关报道 ， 但针对其在墙体材料领域的应用研究 还远远不够 。 本试 验 以陶粒 为主要原料 ， 研制 2 4 0 mlT l 厚 三排孔陶粒混凝土轻质 自保温砌块 ， 并对其墙体 的传热系 收稿 日期： 2 0 1 5 0 3 1 4 数进行了研究， 其保温性能能够满足寒冷地区节能设计标 准的要求。 1 试验 用原材料 水泥 ： 试验采用郑州天瑞水泥厂生 产的 P C 3 2 5级 水泥 ， 其各项技术指标符合 G B 1 7 5 2 0 0 7 通用硅酸盐水 泥 的要求 ， 2 8 d实测抗压强度 3 9 5 MP a 。 粉煤灰： 试验采用郑州新力热电厂的干排 I I I 级粉煤 灰 ， 烧矢量为 3 4 1 。 陶粒： 河南美赛克科技有限公司生产的 5 0 0级超轻页 岩 陶粒 ， 陶粒颗粒级 配满 足 5 2 0 m r n连续粒级要求 ， 堆 积密度为 5 0 0 k g m。 ， 表观密度为 9 0 0 k g m ， 筒 压强度为 3 9 MP a ， 1 h吸水率为 4 4 ， 最大粒径为 1 6 mm。 砂 ： 鲁 山普通河砂 ， 细度模数 2 6 。 水 ： 普通 自来水 。 2 陶粒混凝 土轻质 自 保 温砌块的主要物理性能 2 1试 验 配合 比的 确 定 根据 曾经 的试验结果及研究经验 ， 采用 的陶粒混凝 土 配合 比为 ： 水泥 ： 粉 煤 灰 ： 砂 ： 陶粒 ： 水 =3 0 0 k g ： 6 0 k g ： 4 1 0 k g ： 3 4 0 k g ： 1 6 0 k g ， 搅拌均匀后成型 1 0 0 m l n x 1 0 0 n l n l x 1 0 0 m m立方体抗压强度测定试件和 2 5 0 mm 2 5 0 m m x 1 23 2 0 m m导热系数测定试件 ， 在混凝土标准养护室养护 2 8 d 后测定陶粒混凝土墙 的抗压强度和导热系数 。 配制 的陶粒混凝土立方体 2 8 d抗压强度测试 结果 为 2 2 7 MP a ， 导热 系数测试结果为 0 2 4 6 W ( m K) ， 根据混 凝土试配强度与混凝土小型砌块强度 间的对应关系 ， 能 够满足生产 MU 5 0级以下陶粒混凝土 自 保 温砌块 的强度 要求。 2 2 陶粒混凝土空心砌块 的块型 在我们之前 的研究过程中， 为了尽量延长砌块冷热桥 的长度 ， 增大热量在 砌块 中的传递距 离 ， 我们 曾经采 用 z 字型单T L T L 型， 厚度 1 9 0 m m， 并测试 了空心砌块砌体和 空 腔 填 充 发 泡 水 泥 砌 块 砌 体 的 传 热 系 数 ， 分 别 为 0 9 7 w ( m K) 和 0 8 8 w ( r l l K) ， 尚达不 到寒冷地 区 9层 以上建筑墙体传热系数不 大于 0 7 0 W ( m K) 要 求 。 综合考虑砌块块 型既要满足便于工业化 生产 ， 又要 能够满足适应多种建筑墙体 的组砌要求 ， 同时考虑孔型的 规格型号在最大 限度 提高砌 块保温性能 的同时还要保证 砌块的力学性能 。 我们在确定砌块 的块 型时， 相 比 z字型 砌块把厚度增加到 2 4 0 m m， 在选择孑 L 型时确定空 气层厚 度在 3 0 4 0 m m， 既能避免空气层过厚产生 的烟 囱效应导 致 的保温性能下降 ， 又能避免空气层过薄产生 的辐射传热 导致的保温性能下降， 故我们选择空气层厚度 3 0 mm， 设 计为三排孔块 型， 将T L N错位排列 ， 图 1 ( a ) 、 ( b ) 分别为主 块型和辅助块型。 3 0 1 5 0 3 o 5 O 3 o 0 J 寸 _ 0 n I l I I l l 。 导 n r 1 I l l 0 n 寸 r 1 3 C 9 0 3 0 9 0 3 0 9 0 3 0 ( a ) 砌块主 块型 19 0 f b ) 砌 块 辅 助 块 型 图 1 陶粒混凝土轻质自保温砌块块型及孔型 ( 单位 ： mm) 2 3 陶粒混凝 土轻质 自保 温砌块物理性能的测定 按 2 1 节的配 合 比作为生 产陶粒混凝 土砌块 的配合 比， 采用 2 2节 中选定 的块型作为生产块 型， 并在河 南建 安新型建材有 限公 司 昆 凝 土空心砌块生产线上进行 小批 量试生产 ， 按照 G B T 4 1 1 1 _2 0 1 3 混凝土 砌块和砖 试验 方法 对其主要物理性能进行测试分析， 测试结果见表 1 。 表 1 陶粒混凝土轻质 自保温砌块主要物理性能测试结果 由表 1 可 以看出， 生产的陶粒混凝 土轻质 自保温砌块 抗压强度平均值为 5 9 MP a ， 单块最小值 4 7 MP a ， 块体干 密度 1 1 0 0 k g m ， 能够满足 G B T 1 5 2 2 9 -2 0 1 1 轻集料混 凝土小型空心砌块 中 MU 5 0级 的要求 ， 且砌块 的吸水 率 、 抗冻性和软化 系数均能 满足标 准的要求 ， 也就是说 采 用前述配合比和我们选定 的砌块块型完全可 以生产 出满 足相应标准要求的陶粒混凝土砌块 。 3 陶粒混凝土轻质 自保温砌块墙体的传热 系数 陶粒混凝 土轻质 自保 温砌块 的热工性 能通过测定其 墙体传 热 系 数 来 表 征 ， 墙 体 传 热 系 数 测 试 按 照 G B T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 ( 绝热 稳态传热性质的测定 标定 和防护热箱 法 进行 ， 本研究采用 的是防护热箱法 ， 此方法 中计量箱被 防护箱围绕， 控制防护箱的环境温度， 使试件内不平衡热 流量和流过计量箱壁 的热流量减 至最小 ， 示意 图见 图 2 。 其测试原理是将墙体试件视为一个均质试件 ， 计量箱 内部 和防护箱内部温度保 持一致 即计量箱 内部与外部的温度 保持一致 ， 而且冷测温度和表 面换热系数是均匀一致 时， 那 么计量箱内、 外空气温度的平衡就意味着试件表面上的温度 平衡 ， 那么穿过试件的总热量即等于输入计量箱的热量。 1 2 4 传热过程达到平衡状态后， 有如下计算式 ： U： Q 一 M。 ( 。 一 。 。 ) A ( 一 。 ) ( 1 ) 式中 ： 墙体 的传热 系数 ， w ( 1T I K) ； Q 总输入功率 ， W ； 防护 箱外 壁热流 系数 ， 本 试验设 备为 5 3 0 6 W K ； 计量箱 的内表面温度 ， K； 。 计量箱 的外表面温度 ， K； A墙体试件的面积 ， 按计量面积计算 ， I l l ； 。 墙体热侧 的空气温度 ， K； 墙体冷侧 的空气温度 ， K。 墙体传 热 系 数 测试 装 置 采 用 Mw B WT 一1 8 2 1 1 5 1 5型门窗稳态综合检测设备 ， 由沈阳紫微机 电设备有限 公 司生产 ， 测试墙体为 陶粒 昆 凝 土轻质 自保温砌块 砌筑 ， 面积 2 3 0 m ， 砌块厚度 2 4 0 m lT l ， 墙体两侧抹 灰层 厚度均 为 1 0 mm， 砌筑缝厚度 1 0 m m， 砌筑砂浆 和抹 面砂浆均采 用 1 ： 0 5 ： 2 5水泥混合砂浆 。 测试墙体 总厚度 为砌块原厚 2 4 0 m m加上两侧 抹面砂浆 厚度共 2 6 0 mm， 试 验装 置见 图 3 。 该测试装置为 自动控 制式 ， 试验 开始前设定冷 室温 度 2 6 3 0 0 K， 热室温度 3 0 3 0 0 K， 设备稳定状态保持 时间 排孔 Z型砌块 墙体传热系数 0 9 7 w ( m K) 相 比， 砌块 砌体传热系数降低了 4 5 左右 ， 能够满足寒冷地区 9层 以 上建筑外墙传 热系数不 大于 0 7 O w ( m K) 的要求。 砌 体冷测表面红外照片显示 ， 砌体的砌筑缝是墙体保温的薄 弱部分 ， 可以考虑从这一方面努力寻找改善砌体保 温性能 的措施 。 参考文献 ： 1 林丽娟 ， 刘伟 ， 等 建筑垃圾及陶粒生产轻质自保温砌块的研 究 J 混凝土， 2 0 1 4 ( 4 ) 2 3王长宝 ， 张茂亮 ， 等 陶粒混凝土自保温砌块及其热工性能的 研究 J 混凝土 ， 2 0 1 3 ( 1 O ) 3 0鹿腱良， 孙晶晶 陶粒泡沫混凝土配合比试验研究 J 混凝土 上接第 1 1 6页 3 4 王培铭 ， 张国防 中国干混砂浆的应用研究概况 J 硅酸盐通 报 ， 2 0 0 7 ， 2 6 ( 1 ) ： 1 0 6 1 1 I 3 5 陈家灯 砂浆喷涂机 中国： C N 0 3 2 4 1 1 0 3 P 0 ， 2 0 0 4 0 3 1 7 3 6 王尤毅， 郑云， 等 一种砂浆喷涂机、 砂浆喷涂机的控制方法 中国 ： C N 2 0 1 2 1 0 0 7 2 1 5 4 P 2 0 1 7 0 7 2 5 3 7 张学伟 ， 刘卫东， 钟海荣 ， 等 喷射聚合物保温砂浆在外墙加 固 节能中的应用 J 工程力学 ， 2 0 1 1 ， 2 8 ( 增刊 1 ) ： 1 6 7 1 7 1 3 8 林毓敏， 张晖， 贾鹏飞 聚合物喷射砂浆在桥梁加固中的应用 J 科技创新导报 ， 2 0 0 9 ( s 1 ) ： 9 9 1 0 0 3 9 王； 中， 周立民 ， 等 一种促硬剂、 基于该促硬剂的无机保温砂浆 上接第 1 1 9页 5 建筑砂浆基本性能试验方法标准 ： G J G T 7 0 2 0 0 9 s 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 9 6 侯 化国 ， 王玉民 正交试验 法 M 吉林 ： 吉林人 民出版 社 ， I 9 8 6： 14 7 7 李燕青， 向阳开， 熊潮波 水泥混凝土路面板底脱空灌浆材料 研究 J 重庆交通大学学报 ， 2 0 1 2 ， 3 1 ( 5 ) ： 9 5 7 9 6 1 8 赵茂才 水泥混凝土路面板下脱空封堵设计理论与处理技术 M 哈尔滨 ： 哈尔浜工业大学出版社 ， 2 0 0 3 ： 4 7 5 2 9 公路水泥混凝土路面养护技术规范 ： J T J 0 7 3 3 2 0 0 1 s 北 京 ： 人 民交通 出版 社 ， 2 0 0 1 上接第 1 2 2页 ( 2 ) 在试验范 围内， 改性砂浆的抗折强度随粉料 比的 增加逐渐变大， 而抗压强度随胶粉的加入逐渐降低 ， 在粉 料 比为 2 时 ， 变化幅度分别 为 1 0 2 3 和 9 7 ， 抗拉黏结 强度在水养和标养条件下都随胶粉 的增加而增加 ， 增 幅分 别为 1 0 8 2 ( 水养 ) 和 1 2 5 ( 标养 ) ， 同时 ， 可分散胶粉 的 加入还可以一定程度上改善浆体 的收缩性能 ， 不过影响不 是很大。 ( 3 ) 改性砂浆的耐久性在试验范围内随粉料比的增加 而变得更好 ， 盐侵蚀 +冻融循环后强度保持率更好 ， 说明 可分散胶粉的加入改善 了改性砂浆 的耐久性 ， 并且随胶粉 添加量的增加改善效果更 明显。 参 考 文献 ： 1 袁群 老化病害混凝土结构质量评估及黏结加 固中的基础 问 题研究 D 大连 ： 大连理工大学， 2 0 0 0 2 王晓峰， 张量 采用粉末聚合物改性的混凝土修补砂浆 J 新 型建筑材料 ， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 7 0 7 3 1 26 与水泥制品 ， 2 0 1 2 ( 9 ) 4 奚新国， 许仲梓 粉煤灰陶粒制备无砂多孔混凝土研究 J 混 凝土， 2 0 1 2 ( 1 0 ) 5 刘轶 陶粒混凝土多孔砖及其热工性 能的研究 J 混凝土 ， 2 0 1 1 ( 9 ) 6 邵永健 ， 殷志文， 等 陶粒混凝土砌块的配合 比设计与抗压强 度试验F J 混凝土， 2 0 0 7 ( 1 0 ) 7 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准： J G J 2 6 2 O 1 0 s 北 京： 中国建筑工业出版社， 2 0 1 0 第一作者 ： 蒋志平( 1 9 6 3一 ) ， 男， 工程师。 联 系地址 ： 河南省郑州市二七区郑州市南三环东段9 8号( 4 5 0 0 0 0 ) 联 系电话 ： 1 8 5 3 8 1 6 2 2 5 1 及制备、 喷涂无 机保温砂 浆 的方法 中国 ； C N 1 0 3 7 2 3 9 4 2 A P 2 0 1 4 4 1 6 1- 4 0 周立民， 王冲 ， 刘俊超 玻化微珠泡沫保温砂浆制备方式研究 J 混凝土 ， 2 0 1 5 ( 3 ) ： 1 2 9 1 3 2 ， 1 3 6 4 1 宋勇 机械化喷涂施工是推广预拌砂浆的关键 J 散装水机 ， 2 0 1 1 ( 4 )： 4 95 0 第一作者 ： 周立民( 1 9 9 0一 ) ， 男 ， 硕士研究生。 联系地址 ： 重庆大学材料科学与工程学院( 4 0 0 0 4 5 ) 联系电话 ： 1 3 9 8 3 0 3 7 5 7 3 1 0 周志坚 混凝土路面板底脱空压浆材料的试验分析 J 长春工 程学院报 ， 2 0 0 9 ， 1 0 ( 3 ) ： l 7 2 O 第一作者 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 通讯作者 ： 联 系电话 ： 李艳春( 1 9 5 7一) ， 女 ， 教授 ， 硕士生导师， 学士。 天津市北辰区河北工业大学( 3 0 0 4 0 1 ) 1 5 0 2 2 0 0 6 09 1 高坤( 1 9 8 9一 ) ， 男 ， 在读研究生。 1 8 2 2 2 4 2 9 25 3 3 唐修生， 庄英蒙， 黄国泓， 等 改性聚丙烯酸酯共聚乳液砂浆防 水性能试验研究E J 新型建筑材料， 2 0 0 5 ( 9 ) ： 4 4 4 6 4 钟世云 ， 袁华 聚合物在水泥混凝土中的应用 M 北京： 化学 工业出版社， 2 0 0 3 5 叶剑锋 可分散聚合物粉末在干混砂浆中的应用 J 福建建 材 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 3 8 3 9 6 姜晓妮 ， 孙长永 ， 高桂波 乙烯一醋酸乙烯酯乳胶粉对砂浆力 学性能的影响 J 河南建材， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 8 3 8 5 7 农金龙， 易伟健 ， 黄政宇， 等 聚合物乳液砂浆的黏结养护特性及其 黏结性能 J 湖南大学学报( 自然科学版) ， 2 0 0 9 ， 3 6 ( 7 ) ： 6 1 1 8 徐万 ， 周明凯 水工聚合物改性水泥砂浆性能试验研究 J 人 民长江， 2 0 0 9 ， 4 0 ( 7 ) ： 1 4 1 6 第一作者 联 系地址 联系电话 通讯作者 联系电话 李要增( 1 9 8 7一 ) ， 男， 在读硕士， 主要从事混凝土裂缝 修补方向。 河南省郑州市二七区大学北路 7 5号 郑州大学南校区 ( 4 5 0 0 5 2 ) 1 5 0 3 8 3 7 6 53 2 杨久俊( 1 9 5 5 一) ， 男， 教授， 博士， 博士生导师。 】 3 6 3 3 8】 9 27 8