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從我國燒結(jié)空心制品發(fā)展看適應節(jié)能建筑墻材產(chǎn)品標準未來走勢

中國建材西安墻體材料研究設(shè)計院 閆開放副院長 · 2008-03-11 00:00

  燒結(jié)空心制品是我國未來的主要墻體材料,特別是粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰等燒結(jié)制品,占我國墻材總量的80%左右。特別是燒結(jié)空心制品,仍然是“十一五”新型墻體材料發(fā)展的主導產(chǎn)品,也是我國墻材工業(yè)“十一五”技術(shù)改造的重點。既是到了“十一五”末,燒結(jié)粘土實心磚仍會有4000億塊,比現(xiàn)在減少了800億塊。不斷減少粘土實心磚的生產(chǎn),用高質(zhì)量的節(jié)能燒結(jié)空心制品來替代,這是我們墻材行業(yè)的共同愿望。由于燒結(jié)空心制品一些優(yōu)良的性能,是其他墻體材料無法做到的,一直受到了建筑商的青睞。如何利用我國南方的頁巖和有限的粘土及西部地區(qū)豐富的粘土資源,在不毀田、不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下,發(fā)展高質(zhì)量的燒結(jié)空心制品,仍是當前面臨的重要課題。

  所謂高質(zhì)量燒結(jié)空心制品,就應包含以下三個概念:一是孔型設(shè)計合理的高孔洞率和相適應的高強度;二是符合節(jié)能建筑墻體砌筑的需要,具有良好的保溫、隔熱、隔聲、裝飾效果,使用同數(shù)量的材料使墻體傳熱系數(shù)最低;三是不毀田,不破壞生態(tài)環(huán)境,生產(chǎn)中大幅度降低能耗。

  根據(jù)以上三個概念,就基本確定了高質(zhì)量燒結(jié)空心制品的未來發(fā)展方向,而未來燒結(jié)墻材標準走勢也應含概這三個方面。目前,我國工藝裝備水平已接近歐洲一些發(fā)達國家,但產(chǎn)品質(zhì)量、適應節(jié)能建筑墻體需要的重要標準技術(shù)性能指標與發(fā)達國家相差甚大。高質(zhì)量的燒結(jié)空心制品是墻材工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)節(jié)約型社會的主要代表產(chǎn)品,墻材革新與發(fā)展節(jié)能建筑,其關(guān)鍵就在于燒結(jié)空心制品。如何推動節(jié)能燒結(jié)墻體材料的發(fā)展,把我們成熟的研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,不僅需行業(yè)的引導,政策資金的支持,更需要標準的制修訂先行。標準水平的提升,必然推動產(chǎn)品質(zhì)量跨上新臺階。

1.建筑能耗的現(xiàn)狀及未來預測

  1.1建筑能耗的現(xiàn)狀

  早在20世紀70年代初,世界發(fā)達國家就普遍認識到節(jié)約能源的重要性。據(jù)歐美十國統(tǒng)計,住宅和公共建筑日常使用能耗約占各國總能耗的30%,有的國家高達40%。如果再加上建造能耗,則建筑物的能耗量約占總能耗的40%~50%。比利時住宅熱損失分配比例是:外墻占39%,窗戶占22%。俄羅斯資料分析為:外墻占49%,窗戶占35%。從以上數(shù)據(jù)可以看出,住宅熱損失外墻不可爭辯的排在首位,加強外墻體及窗戶的保溫隔熱,是實現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵,而墻體材料的發(fā)展,又是實現(xiàn)建筑節(jié)能的基礎(chǔ)。國外發(fā)達國家之所以非常重視高質(zhì)量的燒結(jié)空心制品的發(fā)展,歐洲許多國家產(chǎn)量有增無減,道理也在于此。

  我國建筑能耗是發(fā)達國家的3倍,建筑能耗從1978年起占能源總消耗量的10%上升到30%以上。我國建筑總量迅猛增長,城鄉(xiāng)即有建筑大約400億㎡,而其中99%為高能耗建筑。據(jù)資料介紹,北方地區(qū)居住建筑采暖每平方米實際耗煤量為30~40 kg標煤,而帶空調(diào)的高檔賓館,則耗能更高。北京地區(qū)為190~220 kg標煤。我國住宅建筑熱損失為:圍護結(jié)構(gòu)傳熱量為70%~80%,門窗縫隙的空氣滲透耗熱20%~30%。圍護結(jié)構(gòu)中外墻占一半左右,采暖和空調(diào)能耗占建筑總能耗的50%左右。

  1.2我國未來建筑能耗簡析

  據(jù)統(tǒng)計,我國近幾年每年竣工的建筑面積為20億㎡,到2020年底,全國房屋建筑面積將達到686億㎡。在建筑能耗中,預計2020年,僅空調(diào)制冷高峰負荷將會在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上翻兩番,相當于10個三峽電站滿負荷電力。為了滿足2020年短時間空調(diào)制冷高峰負荷,其電力建設(shè)投資共需1.4萬億元,這一數(shù)字十分驚人。如果說講科學發(fā)展觀,講發(fā)展節(jié)約型社會,講循環(huán)經(jīng)濟,就應在政策制定上和資金投放上積極引導建筑開發(fā)商選擇節(jié)能墻材,發(fā)展節(jié)能建筑。

  德國愛爾福特應用科技大學在“建筑被動式隔熱保溫設(shè)計”國際研討會上的原則性報告中指出:美國和中國有相似的氣候條件,但美國每人的能耗為我國的12倍,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,人均消耗能源必然大幅攀升。我國能源消耗很可能走美國路。但我們不能“80%費用耗用于建筑使用上,只有20%費用花在建筑物的建造上”,今日的建筑方式,決定了未來幾十年的建筑能耗。

  從我國建筑能耗現(xiàn)狀及未來預測看,建筑外墻體的熱損失最大,但我國燒結(jié)墻材產(chǎn)品強制國家標準GB5101-2003《燒結(jié)普通磚》、GB13544-2000《燒結(jié)多孔磚》、GB13545-2003《燒結(jié)空心磚和空心砌塊》等沒有產(chǎn)品節(jié)能方面重要指標,這對發(fā)展節(jié)能墻材不利。

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2.高質(zhì)量燒結(jié)空心制品與節(jié)能建筑的內(nèi)在聯(lián)系

  2.1我國燒結(jié)墻體材料的現(xiàn)狀

  我國是世界墻體材料第一生產(chǎn)大國,以燒結(jié)磚為主的燒結(jié)制品同樣為世界之首。我國燒結(jié)制品隨著國家經(jīng)濟的起伏而發(fā)生重大變化。根據(jù)歷史記載統(tǒng)計,1952年全國燒結(jié)磚產(chǎn)量為148.79億塊,但到了1962年由于自然災害的影響,燒結(jié)磚產(chǎn)量降到了61.07億塊。1975年由于重點抓經(jīng)濟建設(shè),燒結(jié)磚產(chǎn)量比1962年增長了10倍,達到了632.9億塊。1978年我國經(jīng)濟開始了較快發(fā)展,燒結(jié)磚產(chǎn)量達到了1100.2億塊。1983年燒結(jié)磚產(chǎn)量突破2000億塊,1988年又突破4000億塊,達到了4472.9億塊,其中燒結(jié)空心制品產(chǎn)量達到了47.4億塊。從上世紀80年代開始,我國開始全面推廣燒結(jié)空心制品,實施墻材革新與建筑節(jié)能系統(tǒng)工程,從而促進了粘土空心磚的發(fā)展。2000年墻材總量突破7000億塊,2004年達到了8000億塊以上,其其中燒結(jié)粘土實心磚4800億塊,而燒結(jié)空心制品猛增到1600億塊,燒結(jié)制品為6400億塊,占墻體材料總量的80%左右。我國新型墻體占墻體材料的總量為36%,而燒結(jié)空心制品就占了20%,產(chǎn)量比最高的1988年增長了33.76倍,其增長速度和總量遠遠高于其他新墻材。燒結(jié)墻材產(chǎn)品量大面廣,是“十一五”墻材的主導產(chǎn)品,如果我們的標準不適應或者說跟不上主導產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,怎么來實現(xiàn)墻材革新與建筑節(jié)能這一節(jié)能、節(jié)地、節(jié)資源,“功在當代,利在千秋”造福后人的偉大事業(yè)?

  2.2發(fā)達國家節(jié)能燒結(jié)空心制品的應用示例

  2.2.1、法國保溫性能良好的“G” 型空心砌塊

  所謂“G”型空心磚的G符號,就代表政府規(guī)定的住房單位體積熱損耗系數(shù)。經(jīng)過法國科研機構(gòu)的大量試驗研究及實際經(jīng)驗計算,得出了非常重要的結(jié)論:即27.5~300 mm厚的磚墻傳熱系數(shù)為0.75~1.0 W/㎡•K;370 mm厚并采用隔熱灰漿砌筑的墻體,傳熱系數(shù)可降到0.55~0.5 W/㎡•K。法國典型的“G”型保溫磚,具有一個完整的組合體系,不僅能降低墻體的熱損耗,而且能減少墻體各種接茬及導熱橋等部位的熱損失。門窗鋼筋混凝土圈梁外部加模型“G”型空心磚;墻角構(gòu)造柱部位“G”型磚。不僅減少了圈梁兩側(cè)和構(gòu)造柱施工時的模具,又起到了保溫隔熱的效果。

  2.2.2、瑞士保溫性能良好的“M25/30-PV”微孔空心磚

  瑞士用微孔空心磚或豎孔空心磚(M25/30-PV)加強墻體的保溫措施,在中心孔和端面孔內(nèi)插入泡沫塑料,水平封鋪成兩長條,中間為空隙隔熱層,用這種保溫性能良好的微孔空心磚砌筑的墻體,傳熱系數(shù)可達到0.7 W/㎡•K。

  2.2.3、挪威研制生產(chǎn)的泡沫粘土砌塊

  挪威的中央工業(yè)研究院在1980年前就開始研究用粘土制造輕質(zhì)燒結(jié)材料。泡沫粘土為閉合孔洞,密度為400 kg/m3,抗壓強度3.5~4.0 MPa,可切割成規(guī)格尺寸精確的大型砌塊,導熱系數(shù)可降到0.12 W/㎡•K。燒成輕質(zhì)泡沫粘土的溫度為1120~1190℃,具有很好的耐久性和保溫隔熱效果。

  2.3、發(fā)展粘土燒結(jié)空心制品是真正實現(xiàn)墻體革新與建筑節(jié)能的主要方面

  2.3.1、從墻材生產(chǎn)總量看粘土燒結(jié)制品對節(jié)能建筑的影響

  有關(guān)數(shù)據(jù)表明,2004年燒結(jié)粘土實心磚和燒結(jié)空心磚分別為4800億塊和1600億塊。按照國務院辦公廳2005年33號文件“關(guān)于進一步加強墻材革新與建筑節(jié)能的通知”精神,2010年,我國粘土實心磚產(chǎn)量將由現(xiàn)在的4800億塊減少到4000億塊,而西部省市粘土空心磚必然會得到較快的發(fā)展,預計粘土燒結(jié)制品在未來5年內(nèi)仍占主導位置。如果說占主導位置的墻材產(chǎn)品不能適應建筑節(jié)能的需要,那么建筑節(jié)能必然受到影響。

  2.3.2、從產(chǎn)品性能看粘土燒結(jié)制品對節(jié)能建筑的影響

  在上世紀70年代,我國許多地區(qū)就喊出了消滅“秦磚漢瓦”,喊了30年,將燒結(jié)磚產(chǎn)量從當時的500~600億快,喊到了6000億塊以上。令人深思的發(fā)展結(jié)果,主要原因有五點:其一,粘土燒結(jié)制品的耐久性、耐候性及穩(wěn)定性等綜合性能優(yōu)于許多墻體材料,歷史留下了多少用磚砌成的建筑,上百年風風雨雨,至今保留完整。其二,砌體強度高,手工砌筑方便,產(chǎn)品收縮小,墻體不開裂。既可用于承重,也可用于框架填充,墻體砌筑質(zhì)量容易保證。其三,粘土燒結(jié)磚的毛細管傳導能力優(yōu)于其他新型墻體材料,具有很好的“呼吸”功能,透氣性好,能調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度、濕度,居住的舒適度有所提高。其四,粘土燒結(jié)磚按照國家標準GB6566《建筑材料放射性核素限量》標準規(guī)定,經(jīng)國家墻材權(quán)威部門多年檢驗,無一例內(nèi)照射和外照射指標超標,說明了用燒結(jié)粘土磚是健康安全的。其五,粘土燒結(jié)制品的熱惰性好。

  2.3.3從資源構(gòu)成與節(jié)能省地看粘土燒結(jié)空心制品對墻材革新與建筑節(jié)能的影響

  就生產(chǎn)墻材產(chǎn)品的原料資源來看,儲存量最大的還是粘土。雖然沒有更為詳細的資料,但水泥、石膏等資源要比粘土資源少得多,這是不爭的事實。許多非粘土墻材,實際上是用緊缺有限資源來與儲量豐富的粘土資源挑戰(zhàn)。發(fā)揮西部粘土資源優(yōu)勢,大力發(fā)展粘土燒結(jié)空心制品,是西部地區(qū)發(fā)展主導新型墻材的最佳選擇。高質(zhì)量的燒結(jié)粘土空心制品發(fā)展不好,必然直接影響西部乃至中部地區(qū)的墻材革新與建筑節(jié)能工作。

  2.3.4從成本分析看粘土燒結(jié)空心制品對墻材革新與建筑節(jié)能的影響

  粘土燒結(jié)制品由于資源的優(yōu)勢,因地制宜,成本較低。其原因:一是原材料以粘土為主,就地取材,不需要運輸,二是整體制造成本低于非粘土制品(大約低15%~20%),市場競爭力強。這一成本優(yōu)勢,會因以緊缺資源價格的提升使制造的某些新型墻材失去市場,而且會更加突出。如果說用較低的成本和高質(zhì)量的燒結(jié)空心制品滿足節(jié)能建筑墻體圍護結(jié)構(gòu)的需要,何樂而不為呢。因此,完善和提高粘土燒結(jié)制品標準技術(shù)性能指標,對更好的落實國務院辦公廳2005年33號文件精神,加快墻材革新與建筑節(jié)能工作至關(guān)重要。墻材發(fā)展思路應該是:有煤矸石、粉煤灰、污泥等固體廢渣資源的省市應優(yōu)先發(fā)展廢渣燒結(jié)制品,頁巖資源豐富的地區(qū)應優(yōu)先發(fā)展頁巖燒結(jié)制品,西部地區(qū)在不毀田,不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下優(yōu)先發(fā)展粘土空心制品,決不搞一刀切。

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3.保溫節(jié)能型空心磚和空心砌塊的設(shè)計及未來標淮技術(shù)指標制修訂的確定

  保溫節(jié)能空心磚設(shè)計及未來標淮技術(shù)指標制修訂的確定,不但引起了生產(chǎn)企業(yè)的重視,而且建筑商以及消費者也不例外給予了極大的關(guān)注,因為它直接關(guān)系到建筑的節(jié)能保溫效果、建造成本和未來使用成本。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗,設(shè)計保溫節(jié)能型燒結(jié)空心制品應遵循以下原則:

  3.1盡可能降低密度

  密度是燒結(jié)空心制品的重要技術(shù)參數(shù)之一,在保證強度滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下,同一規(guī)格和相同的孔型及孔型排布,其制品節(jié)能、保溫隔熱綜合性能隨密度的降低而提高。為了提高保溫效果,降低產(chǎn)品導熱系數(shù),提高熱阻值,有的國家采取了加入鋸末、塑料球、低熱值的煤來提高孔隙率,都可以降低燒結(jié)制品的密度,達到墻體保溫節(jié)能的目的。

  3.2孔形和孔洞率的確定

  孔形和孔洞率的確定,主要考慮兩個因素,一是在保證強度和砌筑質(zhì)量的前提下,孔形的設(shè)計有利于降低產(chǎn)品的導熱系數(shù),孔洞率盡可能高一些;二是有利于生產(chǎn),或者說生產(chǎn)難度不大。  就孔洞形狀來講,“T”型孔保溫隔熱效果最好,條狀矩形孔較好,菱形和正方形較差,圓孔形最差,這一結(jié)論,國內(nèi)外都有詳細的報道。而我國許多地區(qū),特別是西部地區(qū)則以圓孔為主,這對提高墻體保溫隔熱性能不利。

  適當提高孔洞率,不但可以降低資源消耗,而且有利于干燥焙燒。根據(jù)德國對“空心磚孔洞影響磚承載能力”的研究結(jié)論,垂直孔空心磚墻的強度要求較高,當孔洞率不超過35%時,垂直空心磚的磚墻強度接近于實心磚墻體。設(shè)計手抓孔會有不良的效果,應力集中指數(shù)較大,在孔型設(shè)計和標準制修訂時應盡量避免。  燒結(jié)空心制品的孔壁設(shè)計也比較重要,它也是改善空心磚和空心砌塊保溫性能的主要措施之一??招闹破酚糜趬w后,大部分熱量是經(jīng)過孔壁傳導的。在生產(chǎn)工藝和強度滿足要求時,孔壁越薄越好。對于非承重空心磚或空心砌塊,外圍壁厚7~9 mm,豎向孔壁厚6~7 mm;水平連接孔壁5~6 mm。

  減少水平連接孔壁的條數(shù),使孔洞盡可能加高。橫向水平孔壁數(shù)1~3為宜。法國的試驗證明,如果在每行孔洞中減少一個6 mm厚的水平連接孔壁,則熱傳導值可降低0.05 W/㎡•K。這對墻體保溫十分有利。

  3.3孔洞排布確定

  當孔洞形狀和孔洞率已經(jīng)確定后,孔形排布對增加熱阻值更為重要??锥磁挪荚O(shè)計原則主要有兩點:首先要盡可能增加孔洞行列。根據(jù)法國的試驗,一塊空心磚一排孔洞時(孔洞寬大于20 mm),其熱阻值為0.14 ㎡•K/W。如果增加到6排孔洞,則可增加阻值約為0.14×6=0.84 ㎡•K/W。但應在保證孔洞寬度基本尺寸的前提下盡可能增加孔洞排數(shù);當孔洞寬度在20 mm以下時,則熱阻值會隨之下降,見圖5。從圖5還可以看出,孔洞寬在20 mm時,其熱阻值最大,超過22 mm時基本上沒有變化,而低于20 mm時,熱阻則大幅度降低。按照法國磚瓦技術(shù)中心的研究,一般來說水平孔的空心磚的孔洞寬度不小于15 mm,豎孔多孔磚的孔洞寬度不小于12 mm。另外,盡可能地加長熱傳導在孔壁中的流程,把水平連接孔壁交錯排列,這樣可以增加熱阻值10%~20%。

  綜上所述,我國目前燒結(jié)多孔磚、空心磚和砌塊的孔形結(jié)構(gòu)設(shè)計、排布方式有待進一步改進提高。如果從節(jié)能建筑熱工性能方面考慮,空心磚設(shè)計的基本原則為:一是在外形尺寸已確定的情況下盡可能增加孔洞排數(shù);二是在孔洞排數(shù)確定后盡可能將孔洞寬度控制在15~22 mm之間;三是孔壁尺寸和連接內(nèi)孔洞盡可能減少,并錯位排列;四是加入可燃物盡可能減輕產(chǎn)品密度。上述幾點的前提是首先要保證產(chǎn)品強度。

4.燒結(jié)空心磚用于節(jié)能墻體的幾種做法

  進入21世紀后,研發(fā)新型高效保溫墻體材料,受到了世界各國的普遍重視,特別是歐洲和美國,要求圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)愈來愈低,而我國與發(fā)達國家相比,還有較大的差距。英、德、美外墻傳熱系數(shù)分別為0.35 W/(㎡•K)、0.2 W/(㎡•K)和0.45 W/(㎡•K),而我國北京地區(qū)為0.82~1.16 W/(㎡•K),夏熱冬冷地區(qū)為1.0~1.5 W/(㎡•K);英、德、美屋頂傳熱系數(shù)分別為0.16 W/(㎡•K)、0.20 W/(㎡•K)和0.19 W/(㎡•K),而我國北京地區(qū)為0.65~0.8 W/(㎡•K),夏熱冬冷地區(qū)為0.8~1.0 W/(㎡•K);窗戶傳熱系數(shù),英、德、美分別為2.0 W/(㎡•K)、1.5 W/(㎡•K)和2.04 W/(㎡•K),而我國北京地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)分別為3.5 W/(㎡•K)和2.5~4.7 W/(㎡•K)。上述數(shù)據(jù)明確的告訴我們,節(jié)能墻體材料的研發(fā)、墻體結(jié)構(gòu)體系的選擇、墻體施工配套技術(shù)的應用都顯得尤為重要,如果我們在燒結(jié)節(jié)能墻材產(chǎn)品上沒有重大突破,老是停留在低檔次空心制品的生產(chǎn)應用上,那么完成節(jié)能墻體材料跨越式發(fā)展,實現(xiàn)建筑節(jié)能目標就會落空。下面介紹國內(nèi)外節(jié)能墻體的幾種做法。

  4.1國外墻體幾種做法

  4.1.1德國單墻隔熱磚

  德國在研制隔熱磚時,蓄熱性能受到了特別的重視。德國用粘土燒制而成的隔熱單墻磚。該磚用粘土燒制而成,孔洞為矩形條孔錯位排列,孔洞內(nèi)全部填以隔熱性能良好的泡沫砂漿,使空心磚制品的長期蓄熱性能提高了3倍。用該磚砌筑的房屋冬暖夏涼、節(jié)約能源。該磚另一大優(yōu)點是由于孔內(nèi)填滿了砂漿,其抗壓和抗折強度有所提高,同時還消除了空心磚外壁、內(nèi)肋的裂紋,隔音性能更加理想。砌筑單墻磚與雙墻磚相比較,不僅節(jié)約施工時間,提高了砌筑工效,而且降低了建筑建造費用,比傳統(tǒng)空心磚隔熱性能有了大幅度提升。

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  4.1.2高保溫砌墻磚

  高保溫砌墻磚是在制磚原料中添加聚苯乙烯、鋸末、煤粉、稻草、纖維碎片等。德國磚瓦研究所研制生產(chǎn)的三孔空心磚,孔洞率只有13%,孔洞排數(shù)為5排,經(jīng)對240 mm原磚墻測試,磚墻的導熱系數(shù)達到0.162 W/(㎡•K)。另一種高保溫砌墻磚為16排,且孔洞為錯位排列,其磚坯的密度為0.82 kg/dm,孔洞率為50%,體積密度僅為0.41 kg/dm3,其磚墻導熱系數(shù)為0.094 W/(㎡•K)。在德國高保溫磚研制生產(chǎn)已非常普遍,其國家標準也對高保溫砌墻磚的密度、孔洞率、導熱系數(shù)、孔洞排列形式、抗壓強度都做出了具體規(guī)定。如德國標準(10DF)就對高保溫磚性能做出了規(guī)定:7排孔、孔洞率為19%的微孔磚,導熱系數(shù)為0.103~0.116 W/(㎡•K);13~16排孔、孔洞率為46%~50%的微孔磚,導熱系數(shù)為0.094~0.132 W/(㎡•K);19排扎、孔洞率為53%的微孔磚,導熱系數(shù)在0.1~0.124 W/(㎡•K)。德國的研究成果充分證明,改變多孔磚的微孔結(jié)構(gòu),可以達到改善粘土多孔磚保溫性能的目的。我國高保溫空心制品的研制和生產(chǎn),也應借鑒國外成熟經(jīng)驗和先進國家技術(shù)標準規(guī)范,并把它作為節(jié)能墻材“十一五” 科研重點攻關(guān)課題,也是墻材標準制修訂的重點。

  4.1.3保溫砂漿砌筑節(jié)能墻體

  法國等歐洲國家除了要求多孔磚和空心磚產(chǎn)品性能本身要滿足節(jié)能墻體需要外,對保溫砂漿和砌筑方法也十分講究?!癎”型保溫多孔磚,砌筑砂漿用兩種:墻體內(nèi)側(cè)和外側(cè)用高標號砂漿砌筑,中間用保溫砂漿。這種砌筑方法主要起到了三個作用:一是高標號砂漿保證了磚砌體的抗壓強度,特別是抗剪強度,從而保證了墻體抵抗水平荷載的能力,抗震性能有所提高;二是中間用輕質(zhì)低導熱系數(shù)的保溫砂漿,降低了砂漿熱橋部位的傳熱系數(shù),改善了墻體保溫隔熱效果;三是外、中、內(nèi)三道砂漿形成了兩道空氣層,對降低墻體傳熱系數(shù)也十分有利。這種墻體節(jié)能效果的確比較明顯。

  4.1.4按照墻體節(jié)能需要制修訂空心磚和空心砌塊墻體砌筑方法標準規(guī)范

  國外發(fā)達國家非常重視空心磚產(chǎn)品本身節(jié)能的設(shè)計,同時配合以完美的砌筑藝術(shù)技巧,達到墻體隔熱保溫效果和最終建筑節(jié)能的目的??招拇u孔洞為16孔,孔洞排布形式為錯位排列。但為了減少砂漿層熱橋造成的損失,在空心磚上、下兩個大面的中間部位,設(shè)計了兩個槽形,配以簡單可行的砌筑模具,就可完成墻體砌筑。砌筑墻體時做一個帶手柄的長條模具,模具的高度為磚的槽高加砂漿厚度,寬度小于槽寬,便于模具砌筑時在空心磚的磚槽內(nèi)移動。模具移動到什么位置,砂漿就在什么位置鋪設(shè)。這樣砌筑不僅砂漿鋪設(shè)均勻,更重要的是兩塊空心磚上、下層砌筑墻體,形成了空氣層,這對改善墻體熱工性能、提高建筑節(jié)能效果也十分有利。要完成模具移動和墻體砌筑,產(chǎn)品的外觀尺寸偏差必須小,而我國的磚外觀尺寸偏差值較大,如果不提高外觀質(zhì)量就無法完成墻體砌筑。

  4.2.1承重多孔磚

  承重多孔磚與實心磚相比較,外墻熱工性能相差甚大。1991年底,黑龍江省低溫建筑科學研究所對雙鴨山煤矸石空心磚外墻熱工性能進行了實測。240 mm×115 mm×90 mm的矩形條孔錯位排列的多孔磚,孔洞率為30%,砌筑的墻體具有良好的熱工性能。主要體現(xiàn)在三個方面:一是保溫性能優(yōu)越,砌筑的370~490 mm厚多孔磚南墻,相當于490~610 mm厚的粘土實心磚南墻;當有封閉陽臺時,370~490 mm厚的多孔磚北墻相當于610~830 mm厚的粘土實心磚北墻;二是采暖雖然是集中間歇式供汽,室溫波動較大,但多孔磚外墻內(nèi)表面溫度波動仍很平穩(wěn),其波幅值小于±2℃,熱穩(wěn)定性良好,墻體無冷輻射;三是490 mm厚的多孔磚墻比490 mm厚的實心磚墻熱耗降低了12.5%~20.4%。我國北方地區(qū)目前以這種空心磚為主。

  西安市主要生產(chǎn)多孔磚的規(guī)格尺寸為240 mm×115 mm×90 mm;上世紀80年代推出了三排26孔的多孔磚,孔洞率25%左右,規(guī)格尺寸不變。改進后的圓孔多孔磚由于孔洞排數(shù)增加,其導熱系數(shù)達到了0.52 W/(㎡•K),而實心磚導熱系數(shù)在0.8 W/(㎡•K)以上。上世紀80年代后期,西安地區(qū)又研究了保溫隔熱性能更好的DS1和DS2型多孔磚,DS1型規(guī)格尺寸仍為240 mm×115 mm×90 mm,最大的變化是小圓孔改為條形孔,孔數(shù)增加到11排33孔(沿磚長度方向),孔洞率增加到33%,其導熱系數(shù)由原來的0.52 W/(㎡•K)下降到0.41 W/(㎡•K)。DS2型規(guī)格尺寸為240 mm×190 mm×90 mm,相當于實心普通磚體積的2.8倍,孔型為條形,由一個手抓孔和46個條形孔組成,孔洞率36%,導熱系數(shù)為0.46 W/(㎡•K)。

  西安建筑科技大學的試點建筑墻體采用DS1型多孔磚,橫墻底層為315 mm,其余各層為240 mm,東西山墻為315 mm到頂,外墻1~3層為315 mm厚,4~7層為240 mm厚,內(nèi)縱墻全為240 mm。建筑體形系數(shù)為0.325,大于標準值0.3,總建筑面積為7974 ㎡。按照建筑節(jié)能50%的要求,外墻內(nèi)表面粉30 mm厚保溫砂漿(水泥∶雙灰粉∶膨脹珍珠巖∶外加劑=0.075∶1∶1.25∶0.0025,雙灰粉為石灰與粉煤灰,外加劑為纖維素等),外表面粉到20 mm厚的水泥砂漿。經(jīng)計算,315 mm厚多孔磚墻傳熱系數(shù)為0.908 W/(㎡•K)。特別應指出的是,對于夏熱冬冷的陜西漢中地區(qū),采暖天數(shù)為75 d,最冷月平均溫度為2.1℃,最熱月平均溫度為25.4℃,按節(jié)能50%的要求,利用一磚多孔磚磚墻,只采用一般內(nèi)外粉刷即可滿足節(jié)能50%的要求。

  4.2.2非承重空心磚

  我國西部城市蘭州市沙井驛磚廠研究開發(fā)的非承重空心磚導熱系數(shù)在0.303~0.346 W/(㎡•K)之間,如果采用300 mm厚的空心磚和30 mm厚保溫砂漿及20 mm厚的水泥砂漿組成350 mm厚空心磚墻體,主斷面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.829 W/(㎡•K);如果采用350 mm厚的空心磚和30 mm厚保溫砂漿及20 mm厚的水泥砂漿組成400 mm厚空心磚墻,傳熱系數(shù)可達到0.735 W/(㎡•K),達到了節(jié)能50%的要求。2005年按照科學發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展的思路,中央提出了發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和加快發(fā)展節(jié)約型社會的重大決策,使節(jié)能建筑得到了前所未有的重視。北京、天津、鄭州等城市率先提出了居住建筑達到節(jié)能65%的設(shè)計規(guī)范,這對保溫墻體材料發(fā)展會起到極大的推動作用。以北京為例,外墻傳熱系數(shù)從0.8~1.16 W/(㎡•K)降低至0.45~0.6 W/(㎡•K);外窗傳熱系數(shù)從3.5 W/(㎡•K)降到2.8 W/(㎡•K)。按照節(jié)能65%的要求,單一的墻體材料燒結(jié)空心磚無法達到傳熱系數(shù)指標的要求。如果增加墻體厚度,不僅浪費能源,而且減少了建筑使用面積,同時也不經(jīng)濟。開發(fā)具有低密度、高強度、裝飾功能具佳、節(jié)能保溫性能優(yōu)良的復合型墻材產(chǎn)品是燒結(jié)空心磚及砌塊等制品的發(fā)展方向。

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5.發(fā)展高質(zhì)量燒結(jié)空心制品的幾點建議

  a.高質(zhì)量的燒結(jié)空心制品的設(shè)計、開發(fā)、研究應適應墻體結(jié)構(gòu)體系的需要,有利于提高墻體的保溫隔熱性能,更好地為節(jié)能建筑服務。

  b.加大宣傳貫徹落實國務院辦公廳2005年33號文件“關(guān)于進一步推進墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑”通知精神的力度,限制粘土實心磚的生產(chǎn),加快“實”改“空”的步伐,努力實現(xiàn)燒結(jié)制品空心化。

  c.發(fā)揮墻改基金的調(diào)控作用,大力扶持高質(zhì)量節(jié)能燒結(jié)空心制品的發(fā)展。

  d.加快高質(zhì)量節(jié)能燒結(jié)空心制品生產(chǎn)工藝技術(shù)研究,改進傳統(tǒng)落后工藝,為推進節(jié)能燒結(jié)制品的發(fā)展做好技術(shù)儲備。

  e.加大節(jié)能燒結(jié)空心制品應用技術(shù)的研究,除了適應建筑體系和墻體結(jié)構(gòu)的需要外,應在降低傳熱系數(shù)上下功夫,特別是整體圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)上下功夫。要研究適應砌筑燒結(jié)空心制品砂漿和減少散熱熱橋的砌筑方式及保溫砂漿,包括專用砌筑小型工具,以利節(jié)能燒結(jié)空心制品的推廣應用。

  f.鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村是未來燒結(jié)空心制品應用的巨大潛在市場,推廣節(jié)能的燒結(jié)制品應盡快向農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)延伸,這對未來墻材革新的成敗起著舉足輕重的作用。

  g.高質(zhì)量的燒結(jié)空心制品發(fā)展方向是:滿足強度要求,密度力求較低;孔型設(shè)計合理,錯位排布有序;節(jié)能、省地、保溫,裝飾功能具佳;利廢保護環(huán)境,倡導綠色健康。標準未來走勢就是圍繞產(chǎn)品發(fā)展方向,在提高產(chǎn)品性能上下功夫。只要生產(chǎn)工藝裝備允許,標準就不能保護落后,這是推動產(chǎn)品上檔次、上水平,推進行業(yè)整體發(fā)展和技術(shù)進步的重要保證。

  h.讓我們共同努力,把握墻材發(fā)展方向,推進燒結(jié)空心制品的生產(chǎn)應用,服務于節(jié)能建筑,為加快建設(shè)節(jié)約性社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟做出貢獻。


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2024-11-27 09:22:17