发泡水泥充填式多功能复合砌块的热工性能研究*

郑新铭 贾允芬 陈丽芳

1. 河南省第一建筑工程集团有限责任公司 河南 郑州 450000 ；2. 河南中核五院研究设计有限公司 河南 郑州 450000；3. 许昌学院 河南 许昌 461000

前言

随着我国对建筑节能减排要求的提高，建筑保温材料及其热工性能的受到越来越多的重视。我国排放量最大的固体废弃物之一的煤矸石，在新型建筑保温材料的开发和应用等方面有了一定的基础，如生产煤矸石砖、泡沫混凝土、多孔轻骨料和空心砌块等，这种产业符合国家目前大力倡导的利废、节能、减排政策，对实现建材工业的可持续发展和环境保护具有十分重要的意义。

1 发泡水泥充填式砌块

复合发泡混凝土保温砌块作为新型保温墙体材料，采用专用砌筑砂浆砌筑，梁、柱等热桥部位采用保温模板等方式处理后与保温墙体紧密连接在一起，在建筑的外围形成封闭连续的自保温系统，满足建筑的整体节能设计标准要求，保温可持续的年限可以达到与建筑同寿命。复合发泡混凝土保温砌块是将发泡剂加入到有水泥胶凝材料、矿物掺和料、外加剂和水制成的料浆中，通过均匀混合搅拌和闭孔发泡等工艺，在燕尾槽式保温模板中浇筑成型，自然养护，达到具有一定强度、保温隔热性能的多孔混凝土复合砌块。由于单靠发泡很难达到热工性能要求，我们在砌块内嵌入了导热系数很低的保温板，从而满足了热工性能要求。该体系属于砌体自保温结构体系，适用于工业与民用建筑框架结构、框剪结构的外墙体保温工程，国标TGB/T29060-2012《复合保温砖和复合保温砌块》的出台，为该产品的制作和检验提供了依据。2014年6月5日山西省地方标准DBJ04T/T305-2014《非常承重砌块墙体自保温系统应用技术规程》发布实施，为该产品的推广应用、检查、验收提供了技术保障，具备了大面积推广应用的基础条件[1-3]。

2 影响热工性能的因素

2.1 材料的影响

在材料的选择上，如果我们采用复合式发泡水泥充填式多功能砌块夹芯结构，可以解决砌块本身具有的局限性，不仅可以根据现场温度来调整保温层的厚度，而且可以保证砌块的基本建力学性能要求，增强发泡水泥充填式多功能复合砌块的实用性。从结构分析上来说，这种砌块的每一层都有自己独特的功能和作用，达到比较良好的隔热保温效果，发泡水泥充填式多功能复合砌块的每一结构层都应该根据它的特点选用不同的材料进行设计。砌块基础层的主要作用是承受整个墙体或者建筑的重量，起到支撑作用，对于基础层施工要特别注意砌块及施工质量，为后续施工提供一个比较好的条件，对此，我们一般采用单排孔或者多排孔的混凝土建筑来填充多功能砌块，这可以增强砌块的抗压能力。其次，对于保温层我们也应该选用合适的材料，只有保温层能够和拉结件连接在一起，才能够为发泡水泥充填式多功能复合砌块的基层和面层提供足够的空间和拉伸程度，保证整个砌块结构的完整性和安全性，只有生产出满足质量要求的砌块，才能保障其热工性能。通过实验我们可以得知不同规格的发泡水泥充填式多功能复合砌块的热工性能不同，如果三个方向的混凝土厚度不同，会对它的性能和效果造成一定的影响。如果保持其他两个方向的相关参数不变，只改变保温层的厚度，可以对发泡水泥充填式多功能复合砌块的热工性能进行计算，推断出砌块的保温层对发泡水泥充填式多功能复合砌块的热工性能的影响。相关试验数据表明随着保温层厚度的增加，发泡水泥充填式多功能复合砌块的热阻逐渐提升，据此判断保温层厚度对砌块热工性能的影响。在工业生产和施工过程中，如果建筑工程对材料的保温效果有比较高的要求，采用发泡水泥充填式多功能复合砌块可以满足要求[4]。

2.2 孔洞形状对空心砌块热工性能的影响

目前常见的空心砌块孔洞形状有矩形、正方形、圆形、椭圆形等。当砖形、孔数量和孔洞率一定以及孔壁和孔肋尺寸相近时，无论考虑空心砌块孔内表面的辐射与否，圆孔空心砌块的当量导热系数最大，方孔和椭圆孔的次之，矩形孔的最小。只考虑导热、对流换热时，矩形孔比圆孔减小约27.09%，同时考虑导热、对流和辐射时，矩形孔比方孔减小约19.65%。这表明长边垂直热流方向的矩形孔具有更优越的隔热性能。这是因为矩形孔中空气易形成长路对流，而圆孔与方孔中的空气容易形成短路对流，此时空气的对流换热强度大，易于热量的传递。矩形孔空心砌块孔肋尺寸均匀，有利于干燥和焙烧，当矩形孔的短边不大于12mm时，既有较好的保温隔热性能，导热系数小，且施工砌筑时漏浆少。因此，当空心砌块孔洞率相同时，长边垂直于热流方向的矩形孔有利于提高空心砌块的热工性能[5]。

3 未来发展趋势

随着经济的发展和科学技术水平的提高，保障节能保温材料的技术开发和创新，发泡水泥充填式多功能复合砌块的研究和发展是时代进步的反应，也是经济发展的必然需求，因其良好的热工性能和保温效果，将会获得更大的发展和应用。尤其是在我国目前缺乏一种符合大多数地区要求的墙体建筑材料的情况下，而发泡水泥充填式多功能复合砌块可以利用其独特的热工性能进行保温层的调节，来实现不同的保温效果，这样就可以广泛地运用在我国的不同地区的不同季节，具有非常强的实用性。除了以上这些优点，发泡水泥充填式多功能复合砌块在成本控制上也具有很大的优势，对于建筑企业和承包商而言，选择建筑材料的时候需要考虑到有限的资金和消费者定位，因此需要寻找性价比高，可以满足基本要求的墙体填充材料。发泡水泥充填式多功能复合砌块虽然具有优越的保温性能，但工程造价低，随着技术的提升和普遍推广，它的工程造价已经控制在一个比较稳定合理区间，受到了广大建筑企业的喜爱，满足了大众需求。另一方面，我国的建筑项目也在不断拓展，对建筑隔热保温材料的要求也会越来越高，不断开发研究发泡水泥充填式多功能复合砌块，根据市场需求和需要不断开发新的类型，不断完善它的功能和使用效果，不断改善混凝土材料。最后，发泡水泥充填式多功能复合砌块的热工性能好，耗费的能源和资源少，具有可持续发展的特点[6]。

4 砌块的质量

4.1 加强检查力度

发泡水泥充填式多功能复合砌块是我国进行建筑施工中的重要材料，对于整个建筑的质量安全都有着非常重要的作用，因此我们应该尽可能保证它的可靠性和稳定性。因此，相关检查部门应该负起责任，建立完善的规范制度，完善监督和管理体系，通过不定时检查等多种方式对发泡水泥充填式多功能复合砌块的热工性能和质量进行监督，一旦发现有不符合质量标准的砌块应该立即责令整改。相关监察单位应该重视检查发泡水泥充填式多功能复合砌块的几个主要性能指标，如砌块的抗压程度以及导热程度和热工性能，这些指标是判断砌块是否合格产品的重要标志[7]。

4.2 提高施工技术

要快速有效地提高发泡水泥充填式多功能复合砌块的质量，需要在生产过程中加强行为规范以及提高制造技术，根据不同的墙体结构以及建筑风格选择和制造不同的砌块是最基本的要求。在施工过程中，每一个步骤，每一个细节都会影响到最终的建筑隔热质量和保温效果，因此应该建立一个规范的施工程序，不断提高施工人员的素质，保证发泡水泥充填式多功能复合砌块生产和建筑工程项目的顺利实施[8]。

5 结束语

发泡水泥充填式多功能复合砌块满足建筑节能和施工要求，具有很强的适用性和很高的性价比，其推广应用将极大提高建筑节能保温质量和效果。