新型自保温砌块的应用前景分析

李艳粉

（焦作大学，河南 焦作 454003）

1. 新型墙体保温材料研制的可行性

实施建筑节能, 被列入国家十大节能工程。目前，我国建筑能耗占全国全部能源消耗的12%—20%。伴随着经济年均7%—8%的增长速度, 建筑用能将占到30%—35%。几年前, 我国城乡既有建筑面积已达420亿m2, 预计到2020年将达到690亿m2以上, 但只有城市中的3.2亿m2的建筑可称为节能建筑, 占的比例极低[1]。每年因建筑的采暖和空调制冷都会浪费大量的能源。据统计，我国2010年各地仅空调用电负荷相当于5个三峡电站的满负荷出力，如果加上冬季取暖，则能源的消耗量更大，已经成为影响可持续发展的重大问题。因此，为缓解能源紧张和实现国家的可持续发展，必须由国家力量来强制实施，加快推进建筑节能。文章中项目研制的新型墙体自保温砌块，获得了国家专利，并经权威部门检测，保温效果良好，受到河南省住建厅和省墙改办领导和专家们的一致好评。该砌块通过改变传统砌块的结构，采用轻质的基体材料，运用科学的绝热原理，结构简单，便于制备，具有良好的研究、推广价值和巨大的市场发展空间。

2. 建筑节能在国内外发展现状及需求

2.1 国外发展现状及需求

很多国家把建筑节能作为本国的战略方针，尤其是石油危机后，法国在1974年先行制订了建筑节能标准，标准强制要求了新建住宅的采暖能耗，相较之前节约25个百分点。除了新建住宅，法国对老旧住宅和公共建筑也给出了相应的标准。几十年来，在节能路上的努力，使法国的建筑节能技术和产品得到了大幅度发展，高效技术得到广泛采用，锅炉运行效率也提高到了80%，技术方面基本实现了自动化。除法国外，丹麦也是在建筑节能技术方面改进的翘楚，在能耗占比上，采暖耗能一直在降低。现在，越来越多的国家在建筑节能的发展和认知上大幅度改善。建筑节能不仅可以改善室内热环境、节省能源、节约开支，并且可以大大地改善环境，为环境的可持续发展提供了强大的支撑。

2.2 国内发展现状及需求

世界上没有任何一个国家在房地产的发展上超越中国，也因此，建筑节能对我国显得非常必要。可惜，因为观念的落后，导致资源盲目浪费，所以，培养节能意识，使建筑资源得到最大程度的利用，提高能源的利用率，创造最大的经济效益，推进建筑节能的广泛发展，在中国显得尤为重要。有人以北京为例算了一笔账，中国目前的采暖能耗是一些发达国家的3倍，以目前中国的发展水平来计算，在未来几年，中国建筑能耗将接近11亿吨标准煤，空调高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷出力。

建筑能耗总量大、比例高、能效低、污染重，已经成为影响可持续发展的重大问题[2]。我国的建筑节能需要通过改造和改建，开发新技术，推广到市场，时间紧迫，需要行业及人民对建筑节能的重要性加以认识。可以通过完善奖励机制，对于建筑节能设计、创新给予经济奖励。当然，政府也应该从节能标准和机制上强制贯彻推行。

目前，墙体的保温材料多以有机材料聚苯板为主。由于聚苯板是石油的附产物，安全隐患很大，一旦起火，周围人群就会受到毒气伤害，危机生命健康[3]。本项目提出的自保温砌块采用无机材料，防火级别A级，更加符合环保要求及资源的可持续发展。

3. 技术背景

本项目自主创新研发的轻质混凝土自保温砌块采用了无机材料，集合了无机保温材料的优良特性，比如粘结性、隔热性、防水性、抗震抗裂性等。新型自保温砌块的研发不仅填补了我国采用无机材料做外墙保温这一空白，在科研上取得显著成效，也产生了更大的社会经济效益。

新型自保温砌块的容重要比加气混凝土砌块轻，作为墙体材料不需要再做保温层就可以达到较好的保温效果[4]。研发的主要内容是将水泥、粉煤灰、轻质材料和少量的助剂等无机材料按一定比例与水拌合，制成带有凹陷部分的砌块主体，并沿砌块的长度和高度方向设计了突起和凹陷部分，采用保温且抗裂型浆体粘合，这样就形成一种中空型的保温砌块。由于保温砌块主体含有一些空心缝，这就在砌块内部形成了封闭空气。封闭空气是最好的保温材料之一，常温下封闭空气的导热系数极低，比发泡聚苯乙烯的导热系数还要低很多。以保温材料和封闭空气充当保温材料，形成一种中空型的自保温镶嵌式砌块，可以起到良好的保温效果[3]。

4. 本项目实施的技术关键及性能指标

4.1 技术关键

（1）矿渣和粉煤灰原料的配比及掺加量对砌块容重、成型性能及强度的影响；

（2）自保温砌块形状、孔隙率和空心率对强度的影响；

（3）添加的矿渣、粉煤灰、废碱液和水玻璃等原料的配比对砌块强度、保温系数和砌块成本等的影响。

本研究项目拟采用先进的生产工艺技术，基于对砌块等材料胶凝机理的长期研究，通过改变现有砌块的形状、增加空心率、加入引气剂发泡和在其胚体中加入轻质保温的矿渣类材料，大幅降低其容重；在砌块大空隙中填入优化配比拌合后的矿渣、废碱液、粉煤灰和水玻璃等原料，增强砌块的保温性能和强度等，增加其实用性。在成本增加不大的基础上，研制出强度较好、容重小、耐久性好和保温性能良好的自保温砌块。

4.2 性能指标

（1）导热系数。常见材料的导热系数见表1。

表1 一些常见材料的容重和传热系数

水的导热系数是空气的20倍，而冰的导热系数是空气的80倍，保温材料在干燥状态下能够发挥最好的保温效果，所以，在保温材料上要选取那些不吸水的材料。

（2）传热系数值（K）。K值指单位时间，单位面积通过的热量, K值大小跟热损失大小成正比。

（3）传热阻（R）。R跟K值互为倒数关系，所以，热阻越小，热损失越越大。

（4）热桥。热桥是指在围桥部位包含了导热能力高的金属，导致该部位流失热量比其他部位更高，形成桥梁作用。

（5）防火。国际工业标准DIN4102关于建筑材料保温板防火等级的分类为：A 不燃、 B1 阻燃、B2 可燃。外墙的保温材料为A或B1级。

（6）隔音。材料的隔音性能与密度的关系为正比关系。材料密度大，则隔音效果就好，如果选择的保温材料密度较小，则墙体的隔音效果就较差，所以，在选择墙体的保温材料时，尽量选择密度大的材料[5]。

6. 预计经济、社会效益分析

6.1 技术、经济效益分析

（1）该项目完成后，使自保温砌块的强度符合非承重砌块的国家标准，孔隙率达到50%以上，容重控制在500kg/m3以下；

（2）砌块的保温效果较加气混凝土砌块提高50%以上，做到用此种砌块砌成墙体后，不需要再做外墙保温即可达到国家规定的外墙保温效果；

（3）砌块的耐久性、抗渗性和抗冻性等良好，能够与建筑同寿命；

（4）生产成本控制在25元/m2以内。该新型保温砌块的生产成本在25元/m2以内，市场售价约为75元/m2，如按中等规模的砌块生产企业年产50万m3的规模计算，可实现年销售收入3750万元，可实现年利润2500余万元。如在全省推广，则经济效益巨大。

6.2 社会效益分析

本项目研究的保温砌块砖的原材料来源于工业废渣、粉煤灰等废弃品，不仅减少了大量污染物的排放，保护环境，对于资源来说，也可以重复利用，实现可持续发展。另外，对经济的发展也起到了刺激作用，给更多人提供了就业机会，促进了人们生活水平的提高，对城市和谐发展起到举足轻重的作用，由此产生的社会和环境效益显而易见。

7. 结论

在未来，本项目以新一代墙体自保温砌块产品为基础，结合新型自保温砌块的各种良好性能、技术指标以及它带来的经济效益及社会效益，在世界上的任何一个国家，市场前景不容忽视。如果能大范围推广，对于建筑节能事业的发展将会有非常积极的意义。