全淤泥陶粒泡沫混凝土自保温墙体的研究与应用.pdf

2 0 1 3年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 0l 3 No 4 Apr i l 全淤泥陶粒泡沫混凝土 自保温墙体的研究与应用 陆晓燕 ， 陈宇峰 ， 朱德才 。 ( 1 南通大学 ， 2 2 6 0 0 9 ； 2 南京工业大学 ， 2 1 0 0 0 9 ； 3 江苏大地陶粒有 限公司 ， 南通 2 2 6 0 0 0 ) 摘要 ： 测试分析 了全淤泥陶粒泡沫混凝土砌块 的相 关性能指标 ， 并 以热 工性 能为参照 与常见保 温墙体进行 了 经济技术的 比较 。结果表 明， 全淤泥 陶粒泡沫混凝 土砌块与 常见墙体材料相 比， 其经济性 、 保 温性能都有 明显 的优 势 ， 利 用全淤泥 陶粒泡沫混凝土砌 块作 为单一墙体材料能满足建筑节能 5 0 和 6 5 指标要 求。 关 键 词 ： 陶 粒 ； 泡 沫 混 凝 土砌 块 ； 保 温 ； 墙 体 Ab s t r a c t ：T h e t e s t i n g a n a l y s i s o n t h e r e l a t i v e p e r f o r ma n c e i n d e x e s o f t h e wh o l e s l u d g e c e r a ms i t e f o a m c o n c r e t e b l o c k s i s c a r r i e d o u t a n d t h e E c o T e c h a n a l y s i s o n t h e w h o l e s l u d g e c e r a ms i t e f o a m c o n c r e t e a n d t h e c o n l mo n t h e r ma l wa l l s t r u c t u r e i s c o mp a r e d b y r e f e r e n c e t o t h e t h e r ma l p e r f o r ma n c e Th e r e s u l t s s h o W t h a t t h e w h o l e s l u d g e c e r a ms i t e c o n c r e t e b l o c k s h a v e o b v i o u s a d v a n t a g e s o n t h e e c o n o my a n d t h e t h e r n l a l i n s u l a t i o n p r o p e r t y o v e r t h e c o mmo n wa l 1 ma t e r i a l s Us i n g t h e s l u d g e c e r a ms i t e f o a m c o n c r e t e b l o c k s a s a s i n g l e wa l l ma t e r i a l s c a n me e t 5 0 r e q u i r e me n t s o f b t i l d i n g e n e r g y e ffic i e n c y a n d 6 5 r e q u i r e me n t s o f t h e s t a n d a r d Ke y wo r d s ： Ce r a ms i t e ； F o a m c o n c r e t e b l o c k s ； T h e rm a l i n s u l a t i o n ； W a l l 中图分类号 ： T U 5 2 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 】 0 4 6 2 一 O 3 0前言 2 0 0 1 年 1 O月起 ， 国家开始执行 J G J 1 3 4 2 0 0 1 夏热冬冷地 区居住建筑节能设计标准 ， 对我 国夏 热冬冷地 区居住建筑提 出了综合节能 5 0 的 目标 和要求 ； 2 0 0 5年 7月又施行 了 G B 5 0 1 8 9 -2 0 0 5 公 共建筑节能设计标准 】 。这说明国家对建筑节能工 作 的高度重视 ，建筑节能 已成为我国的一项 国策 。 墙体是建筑立面的重要组成部分 ， 也是建筑能源消 耗最 大 的部 位 。据 有关 资 料显 示 ， 对 于 多层 居 住 建 筑 ， 外墙面积一般约 占外 围护 总面积的 4 4 ， 通过 外墙传热造成 的能源消耗约 占建筑物外 围护结构 总能耗损失的 4 8 圜 ， 因此 ， 墙体节能设计是降低建 筑使用能耗 的重要途径。 目前 ，建筑外墙保温系统分为外墙外保温 、 外 墙内保温 、 外墙 自保温。 外墙外保温有聚苯板( E P S 、 X P S ) 外 墙 外 保 温 、 胶 粉 聚 苯颗 粒 外 墙外 保 温 、 现 场 喷涂硬泡聚氨酯外墙保温等措施。这些保温系统所 采用 的保温材料 大部分为有机或含有机成分的材 料 ， 其耐候性 、 耐火性 、 耐久性和耐冲击性较差 ， 易 空鼓开裂 ， 寿命短 3 。外墙 内保温系统大部分采用无 机矿物轻骨料保温砂浆 ，施工技术也 比较成熟 ， 但 存在墙体热桥问题和墙体内部结露问题。而作为近 年快速发展起来的墙体 自保温系统 ， 不受施工质量 基金项 目： 江苏省经济和信息委员会项 目( 2 0 0 9 3 4 3 6 ) 。 一 6 2一 的影 响 ； 施 工 作业 简单 ， 无 需 二道 工 序 ， 避 免 了二 次 装 修对 内保 温材料 的破 坏作 用 ， 排 除 了外保 温 材 料 耐久性不能与建筑物使用寿命相一致的矛盾 ， 对外 墙装饰材料的选用基本不受限制 ， 施工技术 与传统 砌墙技术基本相同 ， 费用 比较经济 ， 可 以充分利用 地方资源和固体废弃物 ， 减少环境污染 。为实现节 能 6 5 的第二步 目标 ， 采用单一的外墙内保温或外 墙外保温措施 ， 均不经济合理 ， 技术 可行性也较差 ， 而采 用 自保 温 与 外 保 温 的有 机 结 合 ，将 是 技 术 可 行 、 经济合理 的有效方法 。因此 ， 开发研制和推广应 用更加适合于夏热冬冷地 区使用 的外墙 白保温系 统 ， 显得 十 分重要 和迫 切 。 1 全淤 泥陶粒 泡沫 混凝 土砌块 性能指 标 全 淤 泥 陶粒 泡沫 混 凝 土 砌 块 是 采 用 长 江 淤 泥 陶粒 、 粉煤灰 、 水泥 、 高效有机复合发泡剂按一定 的 配 比通过高效发泡 、 自然养护 、 全 自动机械切割成 的砌块 。它是一种因地制宜充分利用地方资源开发 的新产品。砌块中陶粒和发泡水泥浆 的高孔隙率大 大降低了其 自重 ， 同时提高 了砌块 的保温性能。成 品尺寸规格多样 ， 可满足内外墙不 同墙厚要求。陶 粒泡沫混凝土砌块一般体积密度为 8 0 0 - 1 0 0 0 k m。 ， 比普通砌块密度小 2 5 4 0 ， 比强度高 ， 抗冻性能 和干燥收缩率大大优于普通泡沫混凝土砌块 ， 无碱 骨料反应等耐久性问题 。保温性能好 ， 装饰贴面粘 贴 强度 高 ， 设 计 灵 活 ， 施 工方 便 ， 砌 筑 速 度 快 ， 综 合 陆晓燕 ， 陈宇峰 ， 朱德才 全淤泥陶粒泡沫混凝土 自保温墙体的研究与应用 工程造价低 ， 具有良好 的经济效果和技术前景。 以南通某公司生产的淤泥 陶粒泡沫混凝 土砌 典 型试块 外 观见 图 1 。 图 1 淤泥陶粒 泡沫混凝土砌块外观 块进行试验 ， 砌块技术性能见表 1 。 2 陶粒泡沫混凝土砌块与常见墙体材料 比较分析 墙体传 热系数 和热 惰性指标能更准确表征墙 体材料对节能的影响 ， 表 2为常见墙体材料与淤泥 陶粒 泡 沫混 凝土 砌块热 工 性能 的 比较4 1 。 由表 2可 见 ， 淤 泥 陶粒 泡 沫 混 凝 土砌 块 在保 温 隔热 性 能方 面具 有 十分 明显 的优势 。考虑 内外 粉刷 2 0 ra m普通砂浆 ，墙体在同样厚度条件下淤泥陶粒 泡沫混凝 土砌块 的传热系数是烧结多孔砖 的 1 9 6 倍 ， 是淤泥节能砖 的 1 2 9倍 ； 热惰性 指标是烧结多 孔砖的 1 2倍 。 因此 ， 淤泥 陶粒泡沫混凝土砌块墙体 能明显提高围护结构的保温隔热效果 。仅就主墙体 表 l 典 型淤泥陶粒 泡沫混凝土砌块技术指标 表 2 常见墙体材料 与淤泥 陶粒泡沫砌块墙体热工参数 比较 主墙体的传热阻 热惰性 指标 墙体材料 内外 面 内 2 0 ra m普通砂内外 面 2 0 mm ( 2 4 0 mm厚 ) 2 0 mm的 浆 ， 外 2 0 ram玻 的玻化微珠 普通砂浆化微珠保温 砂浆 保温砂浆 而言 ， 陶粒泡沫混凝土砌块墙体无需再做任何保温 措施 即能轻松达到节能 6 5 的要求 。 3陶粒 泡 沫 混凝 土砌 块 与 常 见墙 体 材 料 经济 技 术 比较分 析 按照 G B 5 0 1 7 6 9 3 民用建筑热工设计规范 给出的保 温墙体 的平均传 热系数 和热惰性 指标计 算方法 ， 以居住建筑为例 ， 平均传热系数计算参 数 为 ：开间 3 6 m，层高 3 m，梁 2 5 0 m mx 墙厚 ，板厚 1 5 0 mm， 柱 2 4 0 ram 墙 厚 ， 窗 户 1 8 0 0 m mx 1 5 0 0 m m， 热 桥部分 占墙体 3 1 4 。 按照江苏省建筑工程预算定额( 2 0 1 0版) ， 材料 价格采 用南通 市建设工程造 价信息 2 0 1 1 年 第 1 1 期 ， 不计各项费率及税金5 1 ， 计算得 出的每 i n 墙体 直接成本见表 3 。 表 3 不 同做法 的保 温墙体 热工性能及造价 比较 以相近的外墙平均传热系数作为参照 ，比较不 同保温体系墙体的经济性能。在所列举的四种保温 墙体做法中，陶粒泡沫混凝土砌块 自保温墙体的直 接成本最低 ， 约为烧结多孔砖的 3 4 、 混凝土双排孑 L 一 6 3 2 0 1 3年第 4期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 4期 砌块 的 3 5左右 ； 与淤泥节能砖相比， 其直接成本也 低了 3 2 1 元 m 2 ， 就经济性而言 ， 陶粒泡沫混凝土砌 块 自保温墙体具有明显的优势 。 对 淤 泥 节 能 砖 和 陶粒 泡 沫 混 凝 土 砌 块 两 种 自 保温墙体进行分析可发现 ， 虽然两者 的直接成本相 差不大 ， 但淤泥节能砖外墙平均传热系数 比陶粒泡 沫混凝土砌块外墙平均传热系数大 ， 前者 比后者高 7 8 2 ； 同时陶粒泡沫混凝土砌块的墙体厚度较小 ， 与淤泥节能砖 2 4 0 mm墙体相 比， 也可带来 5 0 mm厚 的使用空间 ， 按房屋开间 3 6 m计算 ， 可增加使用面 积 0 1 8 m ， 具有 明显的经济和社会效益。 4全淤泥陶粒泡沫混凝土 自保温墙体的节能技术 4 1 满足 夏热 冬冷地 区居住 建筑 节能 设计 标 准 5 0 的单一墙体技术要求 D G J 3 2 J 7 1 2 0 O 8 江苏省居住建筑热环境和 节能设计标准 规定 ， 外墙平均传热系数的计 算值 按外 墙主墙体和各周边热桥部位的传热 系数对其 面积的加权平均计算求得 ， 其计算公式如下： K m = ( K p F p + K m F m + K B 2 F B 2 + K a 3 F B 3 ) ( F p + F m + F m + F B 3 ) 式中， K 一 外墙 的平均传热系数 ； 一 外墙主墙体的传热系数 ； F D 一 外墙主墙体部位 的面积； K K K 的一 外墙各周边热桥部位的传热系 数 ； F F F 的一 外墙各周边热桥部位的面积。 以居住建筑为例 ， 外围护墙体采用 2 4 0 mm厚全 淤泥 陶粒泡沫混凝土 自保温墙体 ， 专用粘结剂干法 施工 。 经 热工计 算 ， 2 4 0 mm厚 淤 泥 陶粒 泡沫 混凝 土 砌 块主墙体的传热阻为 1 1 9 6 m K W， 双面粉刷 2 0 m m 混合砂浆 ， 外墙 的传热阻为 1 2 4 m K W， K为 0 8 0 8 W m K ， 围护墙体热惰性指标 D为 4 5 2 。 为 了防止热桥部分内表面结露 ， 须对热桥进行 处理， 采用外贴 4 0 m m厚陶粒泡沫混凝土片的技术 ， 经热工计算热桥部位的传热阻 R为 0 5 7 m K W， 大 于 0 5 2 m K W， 满足 D G J 3 2 ， J 7 1 2 0 0 8中对热桥传 热阻的要求。 考虑结构性热桥在内的围护墙体的传热阻( 对 设置钢筋混凝土构造柱和圈梁 的混合结构多层住 宅 ，当建筑物各朝 向窗墙 面积 比的平均值不大于 0 3 1时， 2 4 0 mm厚墙的热桥面积大约是主墙体面积 的 3 1 4 ) ， 则 ： K =K + ( K b K ) F b F = I 1 0 6 W m K， R = 0 9 0 4 m O 7 4 m 对热桥面积大 约是 主墙体面积 的 5 0 的框架 一 6 4一 剪 力墙 建筑 ， K =K p + ( K b K D ) F b F = I 2 7 9 W m K， R = 0 7 8 m 2 K W 0 7 4 m K W。符 合 D G J 3 2 J 7 1 2 0 0 8对墙体传热阻 、 热惰性指标的要求 ， 表 明采用 全淤泥陶粒泡沫混凝土砌块单一材料墙体 即可满 足夏热冬冷地区居住建筑节能 5 0 的要求 。 4 2 满足 夏热冬 冷地 区居住 建筑 节能设 计标 准 6 5 的单一墙体技术要求 主墙体采用 2 4 0 mm厚全淤泥陶粒泡沫混凝土 砌块 ，热桥部分 处理采 用 2 0 m m厚 聚氨酯 喷涂 。 2 4 0 mm厚双 面粉刷 2 0 m m混合砂浆 的淤泥 陶粒泡 沫混凝土砌块主墙体的传热阻 R为 1 2 4 m K W， K 为 0 8 0 8 W m K。经热工计算热桥部位 的传热阻 R 为 1 0 0 2 m K W， K为 0 9 9 7 W， m K ，按热桥面积 占 主墙体面积的 3 1 4 考虑 ， 外墙平均传热系数 0 8 6 8 W， m K， 传热阻 1 1 5 m K W， 大于 1 1 m K W， 符合 D G J 3 2 J 7 1 2 0 0 8对墙体传热阻、热惰性指标的要 求 ， 表明采用全淤泥陶粒泡沫混凝土砌块单一材料 墙体 即可满足夏热冬冷地 区混合结构多层住宅建 筑 节 能 6 5 的要求 。 5结语 与常见 的保温墙体材料相比， 全淤泥陶粒泡沫 混凝土砌块具有保温隔热性能 、 耐久性能 、 经济性 能优越的优势， 同时该材料的主要原料利用长江淤 泥和 固体废弃物 ， 符合建设部提出的节能 、 节地 、 节 水 、 节材的指导思想 。热桥适当处理的全淤泥陶粒 泡沫混 凝 土砌 块可满 足居 住建 筑节 能设 计标 准 5 0 、 6 5 的单一墙体技术要求。因此 ， 全淤泥陶粒 泡沫混凝土砌块具有 明显的技术经济优势 ， 值得推 广应 用 。 参考文献 ： 1 】 张俊松 夏 热冬冷地 区外墙 自保 温体系与 建筑节 能【 J J 住 宅科技 ，2 0 0 8 ( 4 ) ： 6 9 ； 2 】 刘红梅， 朱 水娣， 刘树青 建筑 围护结 构节能技术应用 与经 济分析 J 新型建筑材料， 2 0 1 0 ( 1 1 ) ： 4 3 - 4 6 【 3 张 淑丰， 王黎华 蒸压加气混凝 土墙体 白保温体 系【 J 】 建筑 节能， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 3 4 3 6 4 中华人 民共 和国建设部 G B 5 0 1 7 6 9 3民用建筑热工设 计 规范 北京： 中 国计划出版社， 1 9 9 3 5 朱正芳温州地区常用保温墙体热工性能及 造价 比较【 J 1 建筑节能， 2 0 1 1 ( 8 ) ： 5 0 5 1 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 3 0 2 作者简介 ： 陆晓燕 ( 1 9 7 5 一 ) ， 女 ， 实验师 。 通讯地址 ： 江苏省南通市啬园路 9号 联 系电话 ： 1 3 9 2 1 6 0 7 3 7 2 E- ma i l ： L u x ia o y a nn t u e d u o n