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  高摻量粉煤灰自保溫砌塊的研制

http://www.wgibu.tw   發布時間:2011.7.10  訪問3743次
 
 
  

高摻量粉煤灰自保溫砌塊的研制

杜世永

 

【摘 要】文章中介紹了高摻量粉煤灰自保溫砌塊的結構形成、材料組成、生產工藝,并對產品的力學性能和熱工性能做了測試和分析,同時與其它材料墻體造價進行對比分析。該粉煤灰自保溫砌塊的芯材是以機械方法將泡沫劑水溶液制成泡沫,再將泡沫加入到粉煤灰、礦渣粉、電石渣、高分子復合型外加劑、水等組成的料漿中,經攪拌澆注成型,常壓蒸汽養護而成的一種輕質多孔材料。結果表明,粉煤灰自保溫砌塊是一種外殼承重,內核保溫的新型墻材,具有輕質、高強、保溫、隔熱、隔音、耐久性好、性價比高等特點,在城鄉節能建筑上推廣應用有良好的前景。

 

【關鍵詞】粉煤灰非煅燒輕集料  粉煤灰泡沫混凝土  自保溫砌塊

 

隨著墻體材料的改革和建筑節能的深入發展,建筑節能65%1﹞的目標對新型墻材制品的性能提出了更高的要求。特別是在我國的新農村建設中,更需要大量的輕質高強、保溫隔熱、環保節能、價廉物美,又可就地取材的新型建筑材料。在這種環境下,我們在充分研究墻材性能的基礎上,確定了以粉煤灰非煅燒輕集料(俗稱粉煤灰免燒陶粒,下同)生產薄壁混凝土空心砌塊為殼體,以超輕粉煤灰泡沫混凝土為保溫芯材的粉煤灰自保溫砌塊為研制目標,對其結構形成,材料組成,制作工藝進行了研究、設計、生產和推廣應用。

一、自保溫砌塊的結構形成及材料組成

(一) 結構形成

自保溫砌塊殼體材料采用粉煤灰非煅燒輕集料,建筑垃圾等為輕集料,以礦渣粉、粉煤灰、電石渣、外加劑為膠結料。混凝土干體積密度設計為11001200 Kg/m3,通過全自動砌塊成型機振動成型,芯材以礦渣粉、粉煤灰、電石渣、高分子復合型外加劑為膠結料,通過空壓制泡法引入微小氣泡,制成干體積小于200 Kg/m3的超輕型粉煤灰渣泡沫混凝土,通過專用澆注設施澆注在自保溫空心砌塊的空腔中,制成粉煤灰自保溫砌塊,砌塊的構造根據需要可采用單排孔兩邊帶凹槽雙排孔和三排孔,應用較好的是通過改變砌塊形狀2,使得砌筑后在墻的截面上任意位置都有夾芯保溫材料,因而可以有效解決砌塊壁和肋形成的熱橋,這種設計使制品更輕,環保節能性能更好,墻體結構更堅固安全,建筑更方便。自保溫砌塊干體積密度設計為600900 Kg/m3,抗壓強度設計為3.57.5 Mpa

自保溫砌塊的主要規格為:

外墻砌塊:長×寬×高=390×370×190   

390×240×190  (毫米)

內墻分戶墻砌塊:長×寬×高=390×190×190  (毫米)

考慮到砌塊的強度以及墻體安裝采暖設施等打吊掛件固定方便,砌塊的殼體壁厚設計為2225毫米。

(二)材料組成

1. 原材料

(1) 粉煤灰  選用煤矸電廠的原狀加濕粉煤灰,化學成份見表1

1  煤矸電廠粉煤灰的化學成份(%

SiO2

A12O3

CaO

Fe2O3

MgO

K2O

Na2O

燒失量

細度(0.88

54.93

30.39

2.01

5.70

1.74

1.31

0.52

6.32

14.8

(2) 粉煤灰非煅燒輕集料其性能見表2

2  粉煤灰非煅燒輕集料(俗稱粉煤灰免燒陶粒)的產品性能

粒徑(㎜)

松散干密度(Kg/m3

筒壓強度(Mpa

安定性(%

1h吸水率(%

碳化

系數

軟化

系數

SO3

燒失量

38

700800

5.5

1.2

12

0.8

0.8

0.3

6.32

(3) 建筑垃圾,經分選破碎篩分后作骨料用,破碎篩分后建筑垃圾顆粒級配見表3

3  建筑垃圾顆粒級配

孔徑/

8.0

6.0

5.0

4.0

3.0

1.02.0

0.5

0.3

0.3以下

所占比例/%

1012

1215

1518

1518

1215

810

810

68

35

(4) 電石渣:選用化工廠乙炔廢渣,其主要化學成份見表4

4  赤峰乙炔氣廠電石渣

成份

SiO2

A12O3

Fe2O3

MgO

CaO

燒失量

含量

——

——

——

0.7

51.3

——

(5) 礦渣粉:選用東旭礦渣粉磨有限公司生產的礦渣粉,其主要化學成份見表5

5  東旭礦渣粉磨有限公司礦渣粉主要化學成份

成份

SiO2

CaO

A12O3

Fio2

Fe2O3

MgO

MhO

SO3

LOSS

含量

31.91

37.95

9.71

2.60

3.28

8.41

0.31

——

1.27

(6) 發泡劑:選用動物蛋白質類發泡劑,發泡劑是形成泡沫混凝土基體的關鍵組成部分,它可降低產品的密度,提高制品保溫節能性能。

(7) 脫硫石膏:采用赤峰電廠脫硫后廢渣。

(8) 高分子復合型外加劑:市購原料自制。

2. 原材料配合比

(1) 粉煤灰非煅燒輕集料配合比(每立方輕集料用量):粉煤灰680㎏;礦渣粉64㎏;電石渣40㎏;脫硫石膏16㎏;外加劑2㎏。

 (2) 殼體配比(每立方砌塊用量):礦渣粉100㎏;粉煤灰139㎏;電石渣66㎏;粉煤灰非煅燒輕集料200㎏;脫硫石膏5㎏;建筑垃圾80㎏;外加劑3㎏;水灰比0.240.26

(3) 芯材配比(每立方泡沫混凝土用量)礦渣粉100㎏;粉煤灰50㎏;電石渣45kg;脫硫石膏5kg;發泡劑3.5㎏;水灰比0.55

二、生產工藝流程

粉煤灰自保溫砌塊的生產分為原材料檢測、計量,粉煤灰非煅燒輕集料,粉煤灰渣混合料制備,混凝土殼體成型,泡沫混凝土芯材料漿制備和澆注、蒸汽養護等幾個主要工序組成。其生產工藝流程分見圖2,3,4

2 粉煤灰非煅燒輕集料生產工藝流程

3  粉煤灰渣混合料生產工藝流程

4  粉煤灰自保溫砌塊生產工藝流程

三、性能與分析

(一)產品質量測試

制備的粉煤灰自保溫砌塊由國家建筑材料工業房材建材質量監督檢驗測試中心按照GB/T152292002《輕集料混凝土小型空心砌塊》進行測試,結果見表6

6  粉煤灰自保溫砌塊性能測試結果

檢測指標

標準要求

實測值

干體積密度(Kg/m3

700

681

抗壓強度(Mpa

5.0

5.0

干燥收縮率(%

0.03

0.026

碳化系數

0.8

0.96

吸水率(%

20

13.6

軟化系數

0.75

0.92

抗凍性-1520 25

合格

合格

燒失量(%

15

6.5

SO3%

1

0.26

放射性

外照射指數(ly

1.3%

0.38%

內照射指數(lRa

1.0%

0.28%

    由表6可知,粉煤灰自保溫砌塊的性能達到GB/T152292002的要求。其中主要的技術指標密度等級達到700,強度等級達到5.0,吸水率13.6%,碳化系數為0.96,軟化系數0.92,抗凍性和放射性均符合要求。

(二) 熱工性能測試與分析

    對粉煤灰自保溫砌塊殼體和芯材的導熱系數進行測試3﹞,并與保溫砌塊砌體模擬試驗的傳熱系數進行對比。

1. 材料導熱系數測試

    采用防熱板法測試其導熱系數。根據DRP4A導熱系數測試儀要求的樣品規格,按生產配料制作導熱系數測試樣品,測試結果見表7

7  粉煤灰自保溫砌塊熱工性能

   

性能指標

殼體導熱系數/W/m·K)﹞

0.326

芯材導熱系數/W/m·K)﹞

0.063

保溫砌塊的傳熱系數(計算)/W/m2·K)﹞

0.482

保溫砌塊砌體的傳熱系數/(測試)﹝W/m2·K)﹞

0.521

2. 砌塊的熱阻或平均傳熱系數計算

根據GB5017693《民用建筑熱工設計規范》的規定,傳熱系數計算結果見表7

由表7可以看出,自保溫砌塊砌體的傳熱系數測試值高于計算值,這是由于砌筑灰縫的冷橋4作用所致,但仍然能夠滿足我國寒冷地區外圍護結構墻體建筑節能的要求。

3. 經濟分析

通過定額計算,將粉煤灰自保溫砌塊自保溫體系,與赤峰市蒸壓加氣混凝土砌塊,以及燒結空心砌塊外保溫體系造價進行比較,結果見表8

8  不同墻體材料外墻建筑節能做法造價對比

體系

墻體材料

砌筑材料

造價(元/ m3

自保溫

240毫米厚粉煤灰自保溫砌塊

廢渣保溫砌筑砂漿+廢渣抗裂抹灰砂漿

160.80

外保溫

240毫米厚粘土燒結空心砌塊

專用界面劑+粘結砂漿+保溫板+抗裂砂漿+網格布+柔性膩子

201.20

300毫米厚蒸壓加汽混凝土砌塊

專用界面劑+保溫漿料+抗裂砂漿+鋪鋼網+抗裂砂漿+柔性膩子

246.80

    雖然粉煤灰自保溫砌塊每立方米的單價比其它2種材料都高,但從表8可以看出,其它2種材料都需要做外保溫,而外墻外保溫體系所需的配套材料多,做法復雜,安全系數較差。因此,從單位面積墻體綜合造價分析,粉煤灰自保溫砌塊的價格優勢明顯。同時粉煤灰自保溫砌塊砌體質量容易控制,可從根本上保證工程質量。

四、結語

1. 粉煤灰自保溫砌塊具有質輕、強度高、保溫隔熱隔音、耐久性能可與建筑同壽命等特點。砌筑與保溫一次完成,加快了施工速度,提高了砌體質量,有利于砌體的抗震性能(5),降低了工程造價。

2. 粉煤灰自保溫砌塊砌筑的墻體平均傳熱系數為0.521 W/m2·K,能夠滿足我國寒冷地區和冬冷夏熱地區外圍護結構墻體建筑節能的要求,適用于城鄉建設中框架結構的填充墻體和承重墻體,以及保溫屋面或地暖工程。

3. 粉煤灰自保溫砌塊生產所需的原材料均屬固體廢棄物,容易取得。同時又利于凈化環境和保護國土。生產工藝先進,產品質量有可靠保障,適合建成大規模自動和半自動的大、中、小型生產線進行規模化生產。是一種性能優良,價格優勢明顯,值得廣泛推廣應用的環保節能墻體材料。

 

 

 

【參考文獻】

[1] 田斌守,章巖,楊樹新.節能65%目標與自保溫混凝土砌塊﹝1﹞混凝土與水泥制品.20081):49-52

[2] 田斌守,常自奮,任增茂,馮啟彪,楊樹新.夾芯混凝土砌塊在節能建筑上的應用研究.新型建筑材料,2009.937-41

[3] 田斌守、楊樹新、李玉璽等.建筑節能檢測技術﹝m﹞北京.中國建筑工業出版社,2009

[4] 楊樹,田斌守,馮啟彪,孟淵.泡沫混凝土芯材保溫砌塊的研制.新型建筑材料,2009.746-48

[5] 楊楊、申繪芳、吳炎平.內注泡沫混凝土空心砌塊力學性能的影響.新型建筑材料.2010.7.40.41,42,72

 

 
 
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