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  高掺量粉煤灰自保温砌块的研制

http://www.fajc.com.cn   发布时间:2011.7.10  访问3770次
 
 
  

高掺量粉煤灰自保温砌块的研制

杜世永

 

【摘 要】文章中介绍了高掺量粉煤灰自保温砌块的结构形成、材料组成、生产工艺,并对产品的力学性能和热工性能做了测试和分析,同时与其它材料墙体造价进行对比分析。该粉煤灰自保温砌块的芯材是以机械方法将泡沫剂水溶液制成泡沫,再将泡沫加入到粉煤灰、矿渣粉、电石渣、高分子复合型外加剂、水等组成的料浆中,经搅拌浇注成型,常压蒸汽养护而成的一种轻质多孔材料。结果表明,粉煤灰自保温砌块是一种外壳承重,内核保温的新型墙材,具有轻质、高强、保温、隔热、隔音、耐久性好、性价比高等特点,在城乡节能建筑上推广应用有良好的前景。

 

【关键词】粉煤灰非煅烧轻集料  粉煤灰泡沫混凝土  自保温砌块

 

随着墙体材料的改革和建筑节能的深入发展,建筑节能65%1﹞的目标对新型墙材制品的性能提出了更高的要求。特别是在我国的新农村建设中,更需要大量的轻质高强、保温隔热、环保节能、价廉物美,又可就地取材的新型建筑材料。在这种环境下,我们在充分研究墙材性能的基础上,确定了以粉煤灰非煅烧轻集料(俗称粉煤灰免烧陶粒,下同)生产薄壁混凝土空心砌块为壳体,以超轻粉煤灰泡沫混凝土为保温芯材的粉煤灰自保温砌块为研制目标,对其结构形成,材料组成,制作工艺进行了研究、设计、生产和推广应用。

一、自保温砌块的结构形成及材料组成

(一) 结构形成

自保温砌块壳体材料采用粉煤灰非煅烧轻集料,建筑垃圾等为轻集料,以矿渣粉、粉煤灰、电石渣、外加剂为胶结料。混凝土干体积密度设计为11001200 Kg/m3,通过全自动砌块成型机振动成型,芯材以矿渣粉、粉煤灰、电石渣、高分子复合型外加剂为胶结料,通过空压制泡法引入微小气泡,制成干体积小于200 Kg/m3的超轻型粉煤灰渣泡沫混凝土,通过专用浇注设施浇注在自保温空心砌块的空腔中,制成粉煤灰自保温砌块,砌块的构造根据需要可采用单排孔两边带凹槽双排孔和三排孔,应用较好的是通过改变砌块形状2,使得砌筑后在墙的截面上任意位置都有夹芯保温材料,因而可以有效解决砌块壁和肋形成的热桥,这种设计使制品更轻,环保节能性能更好,墙体结构更坚固安全,建筑更方便。自保温砌块干体积密度设计为600900 Kg/m3,抗压强度设计为3.57.5 Mpa

自保温砌块的主要规格为:

外墙砌块:长×宽×高=390×370×190   

390×240×190  (毫米)

内墙分户墙砌块:长×宽×高=390×190×190  (毫米)

考虑到砌块的强度以及墙体安装采暖设施等打吊挂件固定方便,砌块的壳体壁厚设计为2225毫米。

(二)材料组成

1. 原材料

(1) 粉煤灰  选用煤矸电厂的原状加湿粉煤灰,化学成份见表1

1  煤矸电厂粉煤灰的化学成份(%

SiO2

A12O3

CaO

Fe2O3

MgO

K2O

Na2O

烧失量

细度(0.88

54.93

30.39

2.01

5.70

1.74

1.31

0.52

6.32

14.8

(2) 粉煤灰非煅烧轻集料其性能见表2

2  粉煤灰非煅烧轻集料(俗称粉煤灰免烧陶粒)的产品性能

粒径(㎜)

松散干密度(Kg/m3

筒压强度(Mpa

安定性(%

1h吸水率(%

碳化

系数

软化

系数

SO3

烧失量

38

700800

5.5

1.2

12

0.8

0.8

0.3

6.32

(3) 建筑垃圾,经分选破碎筛分后作骨料用,破碎筛分后建筑垃圾颗粒级配见表3

3  建筑垃圾颗粒级配

孔径/

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) 电石渣:选用化工厂乙炔废渣,其主要化学成份见表4

4  赤峰乙炔气厂电石渣

成份

SiO2

A12O3

Fe2O3

MgO

CaO

烧失量

含量

——

——

——

0.7

51.3

——

(5) 矿渣粉:选用东旭矿渣粉磨有限公司生产的矿渣粉,其主要化学成份见表5

5  东旭矿渣粉磨有限公司矿渣粉主要化学成份

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) 发泡剂:选用动物蛋白质类发泡剂,发泡剂是形成泡沫混凝土基体的关键组成部分,它可降低产品的密度,提高制品保温节能性能。

(7) 脱硫石膏:采用赤峰电厂脱硫后废渣。

(8) 高分子复合型外加剂:市购原料自制。

2. 原材料配合比

(1) 粉煤灰非煅烧轻集料配合比(每立方轻集料用量):粉煤灰680㎏;矿渣粉64㎏;电石渣40㎏;脱硫石膏16㎏;外加剂2㎏。

 (2) 壳体配比(每立方砌块用量):矿渣粉100㎏;粉煤灰139㎏;电石渣66㎏;粉煤灰非煅烧轻集料200㎏;脱硫石膏5㎏;建筑垃圾80㎏;外加剂3㎏;水灰比0.240.26

(3) 芯材配比(每立方泡沫混凝土用量)矿渣粉100㎏;粉煤灰50㎏;电石渣45kg;脱硫石膏5kg;发泡剂3.5㎏;水灰比0.55

二、生产工艺流程

粉煤灰自保温砌块的生产分为原材料检测、计量,粉煤灰非煅烧轻集料,粉煤灰渣混合料制备,混凝土壳体成型,泡沫混凝土芯材料浆制备和浇注、蒸汽养护等几个主要工序组成。其生产工艺流程分见图2,3,4

2 粉煤灰非煅烧轻集料生产工艺流程

3  粉煤灰渣混合料生产工艺流程

4  粉煤灰自保温砌块生产工艺流程

三、性能与分析

(一)产品质量测试

制备的粉煤灰自保温砌块由国家建筑材料工业房材建材质量监督检验测试中心按照GB/T152292002《轻集料混凝土小型空心砌块》进行测试,结果见表6

6  粉煤灰自保温砌块性能测试结果

检测指标

标准要求

实测值

干体积密度(Kg/m3

700

681

抗压强度(Mpa

5.0

5.0

干燥收缩率(%

0.03

0.026

碳化系数

0.8

0.96

吸水率(%

20

13.6

软化系数

0.75

0.92

抗冻性-1520 25

合格

合格

烧失量(%

15

6.5

SO3%

1

0.26

放射性

外照射指数(ly

1.3%

0.38%

内照射指数(lRa

1.0%

0.28%

    由表6可知,粉煤灰自保温砌块的性能达到GB/T152292002的要求。其中主要的技术指标密度等级达到700,强度等级达到5.0,吸水率13.6%,碳化系数为0.96,软化系数0.92,抗冻性和放射性均符合要求。

(二) 热工性能测试与分析

    对粉煤灰自保温砌块壳体和芯材的导热系数进行测试3﹞,并与保温砌块砌体模拟试验的传热系数进行对比。

1. 材料导热系数测试

    采用防热板法测试其导热系数。根据DRP4A导热系数测试仪要求的样品规格,按生产配料制作导热系数测试样品,测试结果见表7

7  粉煤灰自保温砌块热工性能

   

性能指标

壳体导热系数/W/m·K)﹞

0.326

芯材导热系数/W/m·K)﹞

0.063

保温砌块的传热系数(计算)/W/m2·K)﹞

0.482

保温砌块砌体的传热系数/(测试)﹝W/m2·K)﹞

0.521

2. 砌块的热阻或平均传热系数计算

根据GB5017693《民用建筑热工设计规范》的规定,传热系数计算结果见表7

由表7可以看出,自保温砌块砌体的传热系数测试值高于计算值,这是由于砌筑灰缝的冷桥4作用所致,但仍然能够满足我国寒冷地区外围护结构墙体建筑节能的要求。

3. 经济分析

通过定额计算,将粉煤灰自保温砌块自保温体系,与赤峰市蒸压加气混凝土砌块,以及烧结空心砌块外保温体系造价进行比较,结果见表8

8  不同墙体材料外墙建筑节能做法造价对比

体系

墙体材料

砌筑材料

造价(元/ m3

自保温

240毫米厚粉煤灰自保温砌块

废渣保温砌筑砂浆+废渣抗裂抹灰砂浆

160.80

外保温

240毫米厚粘土烧结空心砌块

专用界面剂+粘结砂浆+保温板+抗裂砂浆+网格布+柔性腻子

201.20

300毫米厚蒸压加汽混凝土砌块

专用界面剂+保温浆料+抗裂砂浆+铺钢网+抗裂砂浆+柔性腻子

246.80

    虽然粉煤灰自保温砌块每立方米的单价比其它2种材料都高,但从表8可以看出,其它2种材料都需要做外保温,而外墙外保温体系所需的配套材料多,做法复杂,安全系数较差。因此,从单位面积墙体综合造价分析,粉煤灰自保温砌块的价格优势明显。同时粉煤灰自保温砌块砌体质量容易控制,可从根本上保证工程质量。

四、结语

1. 粉煤灰自保温砌块具有质轻、强度高、保温隔热隔音、耐久性能可与建筑同寿命等特点。砌筑与保温一次完成,加快了施工速度,提高了砌体质量,有利于砌体的抗震性能(5),降低了工程造价。

2. 粉煤灰自保温砌块砌筑的墙体平均传热系数为0.521 W/m2·K,能够满足我国寒冷地区和冬冷夏热地区外围护结构墙体建筑节能的要求,适用于城乡建设中框架结构的填充墙体和承重墙体,以及保温屋面或地暖工程。

3. 粉煤灰自保温砌块生产所需的原材料均属固体废弃物,容易取得。同时又利于净化环境和保护国土。生产工艺先进,产品质量有可靠保障,适合建成大规模自动和半自动的大、中、小型生产线进行规模化生产。是一种性能优良,价格优势明显,值得广泛推广应用的环保节能墙体材料。

 

 

 

【参考文献】

[1] 田斌守,章岩,杨树新.节能65%目标与自保温混凝土砌块﹝1﹞混凝土与水泥制品.20081):49-52

[2] 田斌守,常自奋,任增茂,冯启彪,杨树新.夹芯混凝土砌块在节能建筑上的应用研究.新型建筑材料,2009.937-41

[3] 田斌守、杨树新、李玉玺等.建筑节能检测技术﹝m﹞北京.中国建筑工业出版社,2009

[4] 杨树,田斌守,冯启彪,孟渊.泡沫混凝土芯材保温砌块的研制.新型建筑材料,2009.746-48

[5] 杨杨、申绘芳、吴炎平.内注泡沫混凝土空心砌块力学性能的影响.新型建筑材料.2010.7.40.41,42,72

 

 
 
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