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1、蒸压粉煤灰加气混凝土9 I I N 自保温体系 研究与应用 段鹏选张增寿肖彩霞何光明 北京建筑材料科学研究总院 【提要】本文研究了蒸压加气混凝土作为外墙保温材料所必须具有的技术条件和能达到的墙 体保温效果，研究了加气混凝土配套砌筑砂浆和抹灰砂浆所必须具有的技术性能。研究结果表明， 蒸压加气混凝土是目前国内唯一一种能够满足建筑节能6 5 设计要求的单一墙体材料，专用砌筑砂 浆、抹灰砂浆是解决加气混凝土应用中质量通病的有效手段，加气混凝土单一材料外墙保温体系是 一种技术性能、经济效益和社会效益都十分显著的新型墙体节能保温体系。 【关键词】蒸压加气混凝土；外墙保温；配套材料 1 、前言 节能是我国的
2、一项基本国策，建筑节能已成为政府、建筑建造者与建筑使用者的共识。目前， 我国建筑节能墙体以外墙外保温为主，主要外保温体系有：膨胀聚苯板外保温体系、大模内置聚苯 板外保温体系以及胶粉聚苯颗粒外保温体系等，其共同点都是在外围护结构外粘结一层聚苯乙烯泡 沫材料。这几种外保温体系的作法存在三大弊病：其一，聚苯乙烯属于石油制品，会加剧能源紧张； 其二，受石油价格影响，工程造价波动大、价格高；其三，保温体系的耐久性( 包括耐火性) 受到 了质疑。 加气混凝土是一种实现了资源、性能与成本最佳组合的新型墙体材料，具有节能、资源综合利 用、循环使用等诸多优点。其中最突出的优点是节能。加气混凝土是我国寒冷地区唯一
3、一种能够满 足6 5 节能要求的单一墙体材料，3 0 0 m m 厚、5 0 0 K g l V l 3 容重的加气混凝土已经能满足6 5 节能标 准中对墙体传热系数的要求，这一点往往被忽视。许多时候被人们理解为围护结构填充用，与陶粒 砌块等各种砌块混为一谈，从而陷入一种低档次的恶性竞争。加气混凝土保温体系非石油制品，耐 久性能( 包括耐火性) 不容质疑，在作为围护材料的同时又起到保温的作用，综合造价明显低于以 上的几种保温体系，是墙体保温材料的最佳选择。所以，进行加气混凝土外墙自保温体系研究，对 促进外墙保温体系的技术进步，推动加气混凝土产业的发展都具有积极作用。 2 、蒸压加气混凝土 在加
4、气混凝土外保温体系中，加气混凝土即是墙体围护材料又是保温材料，其力学性能和热工 性能会直接影响加气混凝土保温体系的性能。 2 1 基本力学性能 3 1 0 表l 蒸压加气混凝土基本性能 体积密度级别 B 0 3B 0 4B 0 5 B 0 6 B 0 7 密度( k g m 3 ) 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 07 0 0 抗压强度M p a 1 O2 03 55 07 5 拉伸强度M P aO 1 60 2 2O 3 1 0 4 20 4 7 质量损失， 5 O 抗冻性 冻后强度，M P a O 81 62 O2 8 4 0 导热系数，( W m K )O 1 00 1 20
5、 1 4 O 1 60 1 8 收缩率，m m m 0 5 表1 为现行国家标准中蒸压加气混凝土砌块的基本性能要求。由表1 可看出，加气混凝土体积 密度越低，强度越低，导热系数越小，保温隔热性能越好。但B 0 3 级加气混凝土尽管具有较低的导 热系数，但其抗压强度只有1 0 M P a ，特别是冻后强度只有0 8 M P a ，如果抗压强度不进一步提高， 则不足以抵抗变形应力，会产生空鼓、开裂等质量问题，不适合做墙体保温材料。B 0 4 级以上可以 用作单一墙体外保温材料。 2 2 加气混凝土与其他墙体材料导热性能比较 表2 加气混凝土砌块与几种墙体材料导热系数比较 密度导热系数导热系数 种类
6、种类密度( k g 矗) ( k g n )( W m K ) ( W m K ) 加气混凝土 4 0 0 7 0 00 1 2 O 1 8 烧结多孔砖 8 0 0O 2 8 烧结实心砖 1 6 0 0 O 8 1蒸压灰砂砖 1 4 0 00 4 O 6 4 烧结多孔砖 1 2 0 0O 4 3 钢筋混凝土 2 3 0 01 7 5 由表2 可以看出，加气混凝土在目前我国主要的外墙材料中导热系数最低、密度最轻。 2 3 加气混凝土墙体传热系数 表3B O a , 加气混凝土砌块应用于外墙 传热系数 编号保温材料厚度( 衄)外墙总厚度( 哪)主断面传热阻( f f K W )热惰性指标 W (
7、f f K ) 12 0 02 3 01 4 4O 7 04 1 6 22 4 02 7 0L6 9O 5 94 9 1 3 2 5 02 8 01 7 5O 5 75 1 0 43 0 03 3 02 。0 6O 。4 96 0 5 53 5 03 8 02 3 7O 4 27 O O 表4B 0 5 加气混凝土砌块应用于外墙 传热系数 编号保温材料厚度( 眦)外墙总厚度( m m )主断面传热阻( 0 K W )热惰性指标 W ( f f K ) l2 0 02 3 01 2 00 8 34 0 0 22 4 02 7 01 4 0O 7 24 7 0 3 2 5 02 8 01 4 50
8、 6 9 4 8 8 43 0 03 3 0l - 7 0O 。5 95 7 6 53 5 03 8 01 9 50 5 16 6 4 由表3 、表4 可以看出，加气混凝土墙体传热系数随墙体厚度的增加而显著降低。按照北京地 区6 5 节能标准对墙体传热系数限值0 6 0w ( m z K ) 的要求，B 0 4 加气混凝土厚度2 4 0 r a m ，内外抹 灰厚度3 0 r a m ，墙体总厚度2 7 0I l l f l l ；B 0 5 加气混凝土厚度3 0 0 r a m ，内外抹灰厚度3 0 r a m ，墙体总厚度 3 3 0 r a m ：即可满足6 5 墙体节能要求，不需要增加
9、其他绝热材料或空气隔热层。同时由于加气混凝 土具有良好的热惰性，有利于保持室内空气温度的稳定，提高居室的舒适性。 2 4 加气混凝土耐火性能 3 1 1 表5 加气混凝土耐火性能 砌块生产用原料体积密度级别厚度( r a m ) 耐火极限( h ) 1 0 03 7 5 水泥、矿渣、砂B 0 51 5 05 7 5 2 0 08 O 1 0 06 O 水泥、石灰、粉煤灰 B 0 6 2 0 08 O 1 5 04 O 水泥、石灰、砂 B 0 5 2 0 0 大于4 0 由表5 可以看出，各种工艺生产的加气混凝土产品都具有良好的耐火性。加气混凝土墙壁一面 暴露在1 0 0 0 0 C 的明焰达1
10、 5 0 m i n 后，另面的温度也只有8 5 0 C 。由于其生产原料完全是不可燃的无 机材料，当其接触到大于1 6 0 0 。C 的火焰趋于熔化时，也不产生任何烟气或有毒、有害气体。 2 5 粉煤灰加气混凝土的传热系数 表6 粉煤灰加气混凝土墙体传热系数 编号加气混凝土密度k g m砌体规格咖灰缝厚度姗抹面厚度m i l l 砌体含水率传热系数w ( m 2 K ) 14 1 61 0 2 0 9 8 0 2 4 051 01 8 8 6O 5 6 24 1 6 1 0 2 0 9 8 0 2 4 051 02 5 2 7O 6 1 34 1 61 0 2 0 9 8 0 X 2 4 0
11、1 51 04 4 9 O 5 l 由上表可以看出，粉煤灰加气混凝土砌体的传热系数和砌体的含水率关系较大，随着砌体含水率的 降低，砌体的传热系数值降低。4 0 0 级粉煤灰加气混凝土在平衡含水条件下2 4 0 n u n 墙厚传热系数达到 了0 5 1W ( m 2 K ) ，完全能够满足北京地区6 5 节能设计外墙导热系数限值0 5 0W ( m 2 K ) 的要求。 3 、配套专用砂浆研究 加气混凝土自身具有空隙率高、吸水速度慢、吸水量大、孑L 洞多为椭圆形结构等特点。加气混 凝土目前常用的抹灰技术是：首先在加气混凝土表面多次淋水，要求水渗透到规定的湿度，但一般 很难做到均匀足量吸水；然后
12、用界面剂封闭拉毛，由于界面剂性能及施工方法的不同，很难做到封 闭完整、界面牢固；最后用1 1 6 或1 1 4 混合砂浆分层抹灰。这种现场抹灰很难保证石灰膏和砂子的 质量，很难保证水泥、石灰、砂的配合比，很难保证所用砂浆的强度均匀，这些因素都将直接影响 抹灰层的质量。由于这种施工方法施工程序繁琐，施工条件苛刻，材料质量、施工质量难以有效控 制，从而导致加气混凝土抹灰层空鼓、开裂、剥落等质量问题经常发生，严重影响了加气混凝土使 用者的信心，阻碍了加气混凝土的发展。应用高性能的加气混凝土专用砂浆是解决这一应用难题最 经济、最简便的有效措施。 3 1 配套砂浆性能特点 3 。1 。l 加气混凝土抹灰
13、砂浆性能特点 ( 1 ) 加气混凝土所具有的持续吸水性对其抹灰施工影响较大。加气混凝土表面孔隙虽多，但吸水 速度却大大低于粘土砖。这是由于加气混凝土的气孔多为“墨水瓶”式的结构，口小肚大，毛细管作 用较差所致。因此，粘土砖墙抹灰前表面浇水使其吸足水量的作法，在加气混凝土墙上往往不能奏 效。加气混凝土表面看似浇水不少，实则吸水不多，抹灰后仍继续从砂浆中吸收水分，造成抹灰层 干裂；同时砂浆中的胶凝材料因失水而不能充分水化导致强度降低，造成抹灰层的开裂和空鼓。因 此，加气混凝土专用砂浆必须具有很高的保水性，才能保证抹灰层不空鼓、开裂。 ( 2 ) 加气混凝土自身强度和弹模较低，与强度和弹性模量模高的
14、砂浆之间容易产生较大的剪应 3 1 2 力，导致界面破坏。因此，抹灰砂浆的强度和弹性模量应保持与加气混凝土的一致性。加气混凝土 的标号一般为2 5 “ - 4 0M P a 左右，所以抹灰砂浆的标号以4 O 7 0M P a 为宜。 ( 3 ) 根据“蒸压加气混凝土砌块”和“轻质隔墙板”行业标准规定，加气混凝土制品的干燥收缩值应 小于或等于0 5 m m m ，专用砂浆的干燥收缩值应小于或等于加气混凝土的收缩指标。 3 1 2 加气混凝土砌筑砂浆性能特点 砌筑砂浆硬化体密度会引起保温墙体灰缝影响系数的变化，影响墙体的保温性能。灰缝的砌筑宽 度，也会影响墙体的保温性能。砌筑砂浆的保水性会影响其施
15、工性能，进而影响砌体灰缝的饱满度、 气密性和砌体的劈剪强度。配制低密度、低传热系数、高粘结强度、高保水率的砌筑砂浆是保证加气 混凝土外保温体系性能的关键因素之一。表7 是不同砂浆体积密度对灰缝影响系数的影响关系。 表7 砌筑砂浆密度与灰缝影响系数 砂浆密度K g m 导热系数灰缝影响系数 1 8 0 00 8 7 1 2 6 1 5 0 0O 7 61 2 l 1 2 0 0O 6 31 1 6 1 0 0 00 4 61 1 0 8 0 0O 2 91 ，0 4 注：l 、加气混凝土砌块按B 0 5 级计算。2 、灰缝宽度按1 5 m m 计算。 由表7 可以看出，砂浆密度越低，导热系数越低
16、，灰缝影响系数越小。在保证砂浆必须的物理 力学性能的前提下，砂浆密度越低越有利于墙体保温性能的提高。表8 是灰缝砌筑宽度对导热影响 系数的影响关系。 表8 灰缝宽度与灰缝影响系数 灰缝宽度( 咖)灰缝影响系数 1 51 2 5 7 1 01 1 8 6 51 0 5 6 31 0 0 6 注：l 、加气混凝土砌块按B 0 5 级计算。2 、砂浆密度1 8 0 0K g m 3 由表8 可以看出，灰缝宽度越小，对导热系数的影响越小。灰缝为5 毫米时灰缝的影响系数只 有1 0 5 6 。当灰缝宽度为3 毫米时对导热系数的影响系数接近于1 ，此时在进行热工计算时基本上可 以不考虑灰缝的影响。 3 2 加气混凝土专用砂浆的配制 3 2 1 加气混凝土砌筑砂浆 根据加气混凝土
