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蒸压加气混凝土复合自保温砌块

更新时间:2016-07-05

0 引言

作为世界上人口总数最多的国家,我国现有房屋建筑数量巨大,且还在以较高速度增长。据初步估算,我国住宅使用能耗占全国总能耗的20%左右;若再考虑建材生产和施工能耗,建筑行业总能耗占全国总能耗的37%左右[1]。既有建筑仍有较高比例的高耗能建筑。随着人口增长和城市化进程加快,将要建设更多的建筑,也将有更多的建筑能耗。

在此之前,有没有出现过具有毁灭性的因素呢?我至少可以举出一样,那就是:鸦片。因为西方帝国主义罪恶的鸦片贸易,其时国人大面积吸食鸦片成瘾,以致大街上鸦片烟馆林立,呵欠连天者络绎不绝。以林则徐为代表的有识之士担忧从此以往,“国无御敌之兵,库无充饷之银”。两次鸦片战争的结果是反复割地赔款,国事日非,几致百年苦难。现今反思,鸦片贩子固然可恶,可那些吸食鸦片的人,没有谁强迫你去吸呀!再大的诱惑,你不为所动,它能奈你何?

面对国家不断提高的节能要求,建设行业出现了大量的新型节能保温材料,广泛用于节能建筑中。但保温材料以发泡的可燃有机物为主,如聚苯板、挤塑板、发泡聚氨酯等。在大多数板材耐火环保性差的情况下还经常威胁人身财产安全。因此,改善建筑外围护结构性能,使其在节能保温的同时又能消除火灾隐患是亟待解决的重要问题。

当想法与老师讨论时,老师说:总有激情不是在做企业,真正的企业就是在平平常常中,寻求有规律的运行、管理、固守、突破。我追问:人生呢?老师曰:问题有概念、层次之分。对于人生,不同人不同幸福观,有人平安即福,有人跌宕起伏。

蒸压加气混凝土是以粉煤灰为主要原料,加入水泥、石膏、石灰、发气剂(主要为铝粉)等,经化学发泡制成的多孔轻混凝土,是广泛用于节能建筑的墙体材料,可作为围护结构材料使用。

蒸压加气混凝土虽然可以满足节能50%的要求,但随着我国建筑节能的总体要求提高到节能65%,单纯的加气混凝土墙体已无法达到设计要求。2015年,国家把建筑节能的总体目标提高到了节能75%,加气混凝土砌块作为建筑围护材料更是无法达到这一要求,生产企业面临生存的困境[2]。加气混凝土本身作为一种优质的墙体材料,技术成熟、工业基础好,如果在原有基础上进行改造,使之满足75%的节能目标,将可以盘活大量的社会资源,使加气混凝土这一行业重新焕发生机。

范玲进一步解释,“医院当时也遇到了和多数友院相同的问题,护士短缺。”在一个护士负责多名患者的临床状态下,病房抽出的护士做完“本职”工作后常常不能正常下班,要“声达患者”“身进社区”,自然“怨念满满”。

(1)裁剪与模具匹配的发泡酚醛保温板,确定连接钢筋位置。

1 产品设计与制备

1.1 产品设计

蒸压加气混凝土复合自保温砌块,主要采用夹芯复合方式将无机物-加气混凝土和有机物-酚醛板材复合在一起。发泡酚醛保温板具有质轻、保温、耐火、无毒、无腐蚀、隔音等优点,且无氟发泡,无环境污染。如果作为夹芯材料,还能改善质地略脆、强度较低的弱点,成为可以与蒸压加气混凝土复合的理想的隔热保温材料[3]

经过三组大试块的完整试验(至190℃蒸压),得出模具的材料对混凝土质量有很大影响,木质模具表面粗糙,影响边缘混凝土发气,破坏气泡,同时木质模具吸水后影响水灰比;相比之下钢质模具则较好地解决了以上问题,产生的气孔为椭圆形,性能最佳。

为适应国家规范规定的砌块规格,产品尺寸为600mm×240mm×200mm,酚醛保温板厚度为6cm,居于正中,内部按构设置造拉结筋6道,分别距砌块边缘5~7cm,上下两层设置,回弯方向朝向砌块中心。产品具体平面和立面尺寸图见图1,三维矢量图见图2。

图1 产品平面尺寸图(单位:m m)

图2 产品三维矢量图

1.2 工艺流程

1.2.1 试验设计

其次酚醛板的选择也是多次试验的结果,通过对EPS(聚苯板)、XPS(挤塑板)、PU(聚氨酯板材)和 PF(发泡酚醛板)的燃烧性能对比试验以及保温性能计算对比,最终得出发泡酚醛板的综合性能最为突出。为试验发泡酚醛板阻燃性能,设计了和EPS、XPS、PU板材的燃烧性能对比试验,得出酚醛板在普通火源(打火机)、高温焊枪下仅产生微量碳化,没有燃烧现象;在外墙着火模拟试验中能起到良好的隔离火焰的作用且对本身没有较大影响,而前三种材料则在火焰下迅速燃烧,产生大量浓烟并散发刺激性气体,PU板材产生的氰化物气体令人身体不适,EPS板材滴落物甚至会加剧燃烧。

那个晚上,崔仁浩给我买了好多衣服:ELAND的格子毛衣,PRICH的知性套装,歌莉娅的蕾丝短裙。他说,穿上这些衣服,我的气质扑面而来,让他着迷。我内心的感激一时间涌上来。逛到化妆品专柜,他又给我买了一套兰蔻的保养品以及彩妆。他让专柜的小姐给我修眉,化妆,我红着脸答应了。后来,我看着镜子里楚楚动人的自己,眼泪不知不觉就流了下来。这么多年来,崔仁浩,只有他,只有他对我如此上心,如此珍爱。他搂住了我,在我的额头上,给我深深的一吻。那让我欲罢不能的一吻,我的心,我的身体,从那个晚上起,无时无刻不想念着他……

表1 影响因素水平方案

水平 铝粉用量 拌和方式10.051:4.5400 先溶20.11:550130.21:6602 干搅40.31:7703/% 石膏:石灰 水温/℃稳泡剂/(ml·dm-3

设计首先把酚醛保温板加工成需要的形状,表面涂刷界面剂,在经表面处理的酚醛板中穿设拉结钢筋,并进行回弯锚固至适宜长度,整体放入钢模中固定,按特定配合比制浆后注入模具中,待发气完成并养护至脱模,将复合砌块放入蒸压釜中,在蒸汽压力1.2MPa、最高温度187℃条件下,蒸压20h左右,得到本设计的最终产品。

我当时不晓得发生了什么事情,只是看见很多人围在池塘边我心里奇怪。我走过去是想钓鱼,却遇见那个人拿刀砍我。我昨天打麻将输了钱,心里不高兴,那人还要莫名其妙砍我,我就很恼火,把他丢翻了。我下手太重,如果把他弄伤了,我该负刑事责任我就负,没有关系的。我也不晓得那个女娃儿站在水里做什么,我把她抱出池塘是因为她老站在那里,鱼就不敢游过来了。

表2 单一变量试验参数

组别 铝粉用量/% 石膏:石灰 水温/℃稳泡剂/(ml·dm-3)拌和方式10.051:560020.11:560030.21:5600450.30.21:51:4.5606000678910先溶111213140.20.20.20.20.20.20.20.20.21:61:71:51:51:51:51:51:51:5606040507060606060000001 232干搅

表3 最优配制方案

参数 粉煤灰/%石膏/%16025105石灰/%水泥/%铝粉/%搅拌方式0.2602 先溶水温/℃外加剂/(ml·dm-3

因此,应采用具有一定厚度的钢制模具,并在内壁涂刷机油润滑。为便于脱模蒸压,钢制模具还应做成可拆卸形或梯形截面。

首先配置蒸压加气混凝土需要试验出适宜的配合比,制作出的混凝土气泡要均匀细密,强度和密度均需达到一定指标。为确定最优的加气混凝土配制工艺,以气孔细密度和发气量为检测目标,基于发气剂(铝粉)用量、石膏和石灰比例、水温、外加剂(稳泡剂)、拌和方式逐一进行单一变量试验[4],影响因素水平设计方案见表1,对比试验参数表见表2,最终确定的最佳配置工艺参数见表3。

建筑墙体保温的主要思路是减小墙体的综合传热系数,综合传热系数与墙体厚度的换算公式[5]为:

式中,α1,α2为墙体内外两侧的表面换热系数,W·m-2·K-1,α1=8.7,α2=17.0;δi为墙体各层厚度,m;λi为墙体各层导热系数,W·m-2·K-1

根据以上四种保温材料的性能参数以及计算公式,在达到相同的耗热量指标下,各保温材料的厚度如表4所示。表中导热系数为实测结果,经查阅这些数值都在标准各理范围之内。

表4 各保温板材参数及厚度

水平导热系数/(W·m-2·K-1)厚度/m苯板 0.0410.08挤塑板 0.0330.07聚氨酯 0.0270.05酚醛板 0.0280.06

回波信号可以通过建立数学模型进行拟合[7-9],本文通过根据回波信号选择混合指数模型[10]进行拟合。该模型可表示为:

最后在连结方面,通过蒸压釜高温蒸压对比试验,确定连接件选用钢筋。将最初构想的三种连接材料-木条、塑料栓和钢筋放入蒸压釜,木质和塑料栓拉结无法耐受高温,先后碳化和融化,而钢筋性能保持良好。因而采用4mm直径螺纹钢筋拉结,两端回弯锚固,再涂刷亲水性界面剂于酚醛板表面,确保拉结。

1.2.2 制作流程

由于外部条件限制,系统尚存在一定的不足,下一步将研究商圈周边交通对商圈的影响、智慧商圈运营后的评估分析和数据分析对不同群体的价值等。

(2)在酚醛板中穿设连接钢筋并固定回弯,回弯角大于90°。

(3)在酚醛板材表面涂刷亲水性界面剂,静置后放入模具正中并固定。

(4)按设计配合比,先制作粉煤灰料浆,搅拌均匀后加入石灰、石膏和水泥,最后加入铝粉和稳泡剂制作的悬浊液,迅速充分搅拌,制成加气混凝土料浆。

与现有加气混凝土企业生产工艺相结合,具体工业生产流程如图3所示。考虑到钢筋腐蚀问题,批量生产时拉结筋宜进行防腐处理。

(6)40min后,将发气完成的试块脱模、切割,放入蒸压釜中蒸压20h。

(5)在模具中浇注混凝土料浆,振荡片刻,在50℃恒温条件下进行发气。

虽然表4显示聚氨酯板材的保温性能略优于酚醛板材,但是其阻燃性却大大低于酚醛板材。因此综合以上阻燃性能和保温性能,可以得出发泡酚醛板的综合性能最优。

图3 工厂复合砌块生产流程图

2 性能试验

将与复合砌块产品同配比的蒸压加气混凝土立方体试件通过单轴压力机进行抗压强度试验,三组砌块取平均值可得立方体抗压强度,其强度达到5.6MPa,单组值不低于 4MPa,达到 GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块标准》[6]中对A5.0强度级别的要求,较好符合实验预期,其一组试件应力-应变曲线见图4。考虑复合酚醛板材的强度折减后,可得复合砌块强度约为4.1MPa,达到了规范中对A3.5级砌块的要求,较好符合预期。由于砌块主要用于砌瓦建筑填充和围护墙体,反承受自重,无抗剪性能要求,因此产品满足条件。

图4 标准试块单轴受压应力-应变曲线

将产品砌块放入烘箱中以105℃烘干至恒重,复合处粘结良好,没有明显收缩;用高于200℃火焰进行燃烧测试,没有火焰和烟尘产生,无刺激性气味,酚醛板材处碳化深度小于0.5cm,几乎无收缩现象。

3 节能效果

复合自保温砌块主要是通过减小墙体的综合传热系数,来提高墙体的保温性能。由式(1)变形得到:

式中,λi为墙体各层导热系数,W·m-2·K-1,普通混凝土值为1.28,加气混凝土为0.18,发泡酚醛板为0.028。

根据设计规范及建议,考虑拉结钢筋和灰缝对导热系数的折减,经计算得到,砌筑同厚度墙体复合发泡酚醛保温板砌块、加气混凝土砌块和普通混凝土砌块的传热系数分别为如表5所示。

表5 复合砌块与普通砌块传热系数对比W·m-2·K-1

复合自保温砌块 0.3505加气混凝土砌块 0.8203普通混凝土砌块 2.7680

由表5可知,采用复合砌块能降低墙体传热系数,相比普通混凝土砌块降低幅度约为87%,比加气混凝土砌块降低约57%,大大提高了墙体的保温性能,符合DB37/5026-2014《山东省居住建筑节能设计标准》[7]及DBJ14-036-2006《山东省公共建筑节能设计标准》[8]中对中高层建筑墙体传热系数的规定。计算复合砌块和普通砌块的散热量差异,假设单位面积墙体内外温差为10℃,可以得出,使用本复合砌块,每平方米传热功率降低24.175W,一季度传热节能量为18798KJ,按照标准煤燃烧产热29260kJ/kg计算,可减少标准煤燃烧量6.425kg/m2,再考虑连接件和灰缝的折减,以山东威海地区为例,使用本复合砌块冬季取暖燃煤量为7.15kg/m2,年节煤量为17.85kg/m2,节能率达到71%。

4 结语

本文以传统的蒸压加气混凝土作为结构材料,大量使用中低品位的粉煤灰(用量可达80%);以保温性能好、耐火耐化的发泡酚醛板作为保温材料,采用夹芯复合方式,设计制作了具有卓越保温性能的蒸压加气混凝土复合自保温砌块。复合砌块强度达到A3.5级要求,阻燃性能良好;砌筑的墙体无需再做外保温处理,即可全面满足节能65%的要求,经过调整设计即可达到未来节能75%的目标。产品成本低廉,相比于传统外围护结构每平方米节约大量成本;原材料生产绿色环保,稳定安全,酚醛板材发泡过程不使用氟氯化物,反应完全,无残留毒物,发生火灾时不燃烧、微碳化,不散发有毒气体,是达到公安部《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》[9]。同时施工简便,为现有的加气混凝土生产企业实现产品升级,也为酚醛保温板厂家开辟新的市场,盘活社会资源,具有广阔的市场前景。

在牛津英语教材中有 Sound time板块,通过这一板块来渗透语音的教学,但是将各个音标分散到了三至六年级的各个单元之中,学生容易遗忘,因此,教师可以在学完这些音标之后,系统地将所有的音标进行复习,并教给学生语音的拼读方法,查英语字典的方法等。让学生能在遇到生词时学会通过词典来掌握这个单词的读音及意思,这样学生就能有了更好的自主学习的方法,有利于学生的进一步的学习。

尽管本产品在各方面已相对完美地达到预期效果,设计较为合理,但复合界面处理尚有改进空间,我们将进一步展开研究。

参考文献

[1]秦永强.加气混凝土砌块外墙聚苯复合板内保温施工[J].山西建筑.2011,(9):37-45.

[2]陆善后,刘明明,王吉霖,等.加气混凝土砌块外墙外保温技术研究[J].混凝土与水泥制品.2003,(8):4-8.

[3]李莹,杨雪艳.影响酚醛泡沫塑料成型加工的因素[J].工程塑料应用.2000,(5):28-34.

[4]邹海江,贾宝书.蒸压加气混凝土砌块复合保温外墙性能与构造[J].建筑技术.2009,(1):40-41.

[5]张甜甜,谭羽非,李玉洲.加气混凝土墙体的热桥效应及局部保温措施[J].湖南大学学报.2015,(7):42-47.

[6]GB11968-2006,蒸压加气混凝土砌块[S].

[7]DB37/5026-2014,居住建筑节能设计标准[S].

[8]DBJ14-036-2006,公共建筑节能设计标准[S].

[9]公通字[2009]46号,民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定[S].

李天娇,朱德智,宋明明,张瑞瑄,薛乃凡,马新伟
《低温建筑技术》 2018年第03期
《低温建筑技术》2018年第03期文献

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