自保溫混凝土砌塊性能

節(jié)能65％目標(biāo)與自保溫混凝土砌塊摘要：介紹了65％建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對建筑物外墻傳熱的要求，以及建筑工程中使用的混凝土砌塊的種類及節(jié)能指標(biāo)的計(jì)算方法。表明：聚苯板夾芯復(fù)合砌塊能夠顯著提高熱阻；在設(shè)計(jì)砌塊時，空心砌塊和夾芯砌塊應(yīng)采取不同的孔洞布置方式。采用夾芯砌塊做自保溫構(gòu)造時，應(yīng)特別注意砌塊基材要有低的導(dǎo)熱系數(shù)，否則會發(fā)生熱橋結(jié)露等現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：砌塊；建筑節(jié)能；熱阻0前言根據(jù)國家“十一五”節(jié)能發(fā)展綱要，重點(diǎn)節(jié)能領(lǐng)域是建筑節(jié)能、工業(yè)節(jié)能、交通節(jié)能，消耗量巨大的建筑能耗首當(dāng)其沖。據(jù)介紹，我國建筑能耗指標(biāo)偏高，達(dá)同環(huán)境國外能耗指標(biāo)的2-3倍，建筑能耗占國民經(jīng)濟(jì)總能耗的27．8％，按目前的建筑發(fā)展速度計(jì)算，預(yù)計(jì)2020年該值將達(dá)到35％。因此，建筑節(jié)能是當(dāng)今節(jié)約能源政策中的重中之重。國務(wù)院、國家建設(shè)部針對建筑節(jié)能出臺了一系列的政策、法規(guī)和技術(shù)規(guī)程來推動這項(xiàng)事業(yè)。落實(shí)建筑節(jié)能這一國策涉及材料生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工、管理等各個部門，但是最根本的基礎(chǔ)是材料。如果沒有熱工性能好、耐久性、輕質(zhì)、高強(qiáng)等各項(xiàng)性能匹配的材料作為技術(shù)支撐，要經(jīng)濟(jì)合理地實(shí)施建筑節(jié)能是不可能的。正如中國工程院院士、清華大學(xué)教授江億解讀《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》時指出的那樣：“墻體材料一直是建筑節(jié)能的老大難”。因此，實(shí)施建筑節(jié)能政策的關(guān)鍵之一是研制好的建筑材料及相應(yīng)的節(jié)能建筑的應(yīng)用技術(shù)。目前我國除部分地區(qū)實(shí)施第二步節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、即節(jié)能率達(dá)到50％外，北京、天津、哈爾濱、河南、蘭州等地都實(shí)施第三步節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即節(jié)能率達(dá)到65％，第三步節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的全面推廣只是時間的問題。第三步節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對外墻的傳熱系數(shù)提出了更高的要求，蘭州地區(qū)的要求如表1所示。從表中可以看出：節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)從30％提高到65％時，外墻傳熱系數(shù)從1．35(1．05)W／m2·K降低到0．6W／m2·K，約降低到原來的1／2。在建筑工程上具體實(shí)施第三步節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時，外墻的做法有四種：外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫、夾芯墻、混凝土自保溫砌塊砌體。外墻外保溫是在主體墻(鋼筋混凝土、砌塊等)外面粘掛XPS(絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料)、EPS(絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料)、巖棉、噴涂聚氨酯等導(dǎo)熱系數(shù)低的高效保溫材料，減小墻體傳熱系數(shù)來滿足要求；外墻內(nèi)保溫是在主體墻(鋼筋混凝土、砌塊等)內(nèi)側(cè)敷設(shè)高效保溫材料，形成復(fù)合外墻減小墻體傳熱系數(shù)來滿足要求；夾芯墻是在墻體砌筑過程中采用內(nèi)外兩葉墻中間加絕熱材料的構(gòu)造做法，如東北地區(qū)用聚苯板建造夾芯墻，甘肅合作地區(qū)的太陽能建筑用巖棉建造夾芯墻等；自保溫砌塊砌體是新近發(fā)展迅速的一種構(gòu)造，是用高熱阻的夾芯復(fù)合砌塊直接砌筑滿足要求的外墻。這幾種做法各有特點(diǎn)：外墻外保溫是現(xiàn)在提倡的主流做法，有消除熱橋、增大使用面積、保護(hù)主體結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是施工技術(shù)難度高、工序多、施工周期長，且近幾年各地外墻外表面開裂、脫落的現(xiàn)象時有發(fā)生，所以其耐久性一直是困擾其發(fā)展的瓶頸。內(nèi)保溫的優(yōu)點(diǎn)是施工方便、保溫材料的使用環(huán)境好，不受紫外線、風(fēng)雨、高溫、冷凍等惡劣條件影響，缺點(diǎn)是不能阻斷熱橋、減小房屋使用面積、裝修容易破壞保溫層等。夾芯墻體的優(yōu)點(diǎn)是保溫隔熱性能好、可阻斷大部分熱橋、與外保溫相比造價低、墻面不易出現(xiàn)裂縫，缺點(diǎn)是施工難度大、砌筑質(zhì)量要求高、工期長。夾芯混凝土砌塊自保溫墻體是一種材料實(shí)現(xiàn)外墻保溫和圍護(hù)兩種功能的墻體，優(yōu)點(diǎn)是不影響房屋使用面積、施工方便、工期短、與復(fù)合保溫墻體相比造價低。由于65％節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制實(shí)施和近年各地發(fā)生的有關(guān)外墻外保溫的事故逐漸增多，使自保溫砌塊墻體又有了新的發(fā)展機(jī)遇。但是，如果不注意夾芯砌塊自保溫墻體的技術(shù)引導(dǎo)，又會重蹈覆轍，勢必會影響行業(yè)的健康發(fā)展。筆者認(rèn)為目前夾芯砌塊自保溫墻體存在二個關(guān)鍵的問題：其一是正確認(rèn)識夾芯砌塊的傳熱性能；其二是夾芯砌塊墻體設(shè)計(jì)施工中熱橋的處理問題。針對這二個問題，在文中筆者做了一些探討，供設(shè)計(jì)使用者參考。1夾芯混凝土砌塊的傳熱性能1．1砌塊類型顧名思義，夾芯混凝土砌塊就是用導(dǎo)熱系數(shù)低的高效保溫材料填充混凝土空心砌塊的孔洞而得到的砌塊，其保溫隔熱性能決定于三個要素：基材、孔型、夾芯材料。目前，混凝土砌塊的基本材質(zhì)有普通混凝土、泡沫混凝土、輕集料混凝土等幾種；其孔型有單排孔、二排孔、三排孔、四排孔等；空心填充材料有聚苯板、珍珠巖等。通常情況下，孔型可根據(jù)要求更換成型機(jī)模具來滿足，夾芯材料基本上使用EPS，砌塊的材質(zhì)受資源條件的影響，其種類較多。混凝土砌塊主要塊型如圖1的(1)—(8)所示。圖1混凝土砌塊主要塊型圖1．2混凝土砌塊的傳熱性能均質(zhì)材料的傳熱性能通常用導(dǎo)熱系數(shù)來表征，導(dǎo)熱系數(shù)越大材料傳熱的能力就越強(qiáng)。對于一定尺寸、非均質(zhì)材料的構(gòu)件，通常用熱阻或傳熱系數(shù)來表征其傳熱性能，熱阻越大構(gòu)件傳熱的能力越小，即保溫隔熱能力越強(qiáng)。由于不論哪種混凝土砌塊從傳熱的角度來看都是不均勻的材料，所以混凝土砌塊沒有一個嚴(yán)格意義上的導(dǎo)熱系數(shù)，只能針對某種具體的塊型計(jì)算一個平均導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻。在設(shè)計(jì)砌塊形狀時用計(jì)算熱阻來定模具，在工程設(shè)計(jì)時，則采用計(jì)算熱阻或砌塊砌體的實(shí)測熱阻值。1．2．1計(jì)算依據(jù)根據(jù)GB50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，混凝土砌塊的熱阻由公式(1)計(jì)算得出，熱阻計(jì)算示意圖如圖2所示。(1)式中，—一平均熱阻，m2·K／W；Fo一—與熱流方向垂直的總傳熱面積，m2，見圖2；棋F或1詳、再F串2膠…室…崗F托n切一苦—樣按平行于熱流攪方向劃分的各羞個傳熱面積掩，林m天2刷；推邊R渡1繡、喬R史2滿…槽…闊R體n緣——猾各個傳熱面積栽部位的傳熱阻傻，楊m挑2蹲·K/海W榮；惕捷R造i蔽一敢—伍內(nèi)表面換熱阻荒，違取幕0要．差11m腐2磨·叨K婦／庫W睛；望已R憐e瞞一膚—企外表面換熱阻把，由取侵0披．鍬04m艇2奴·按K殖／辨W途；狠一已—盞修正系數(shù)，按針表俊2點(diǎn)選用。隱其中豆：幸R攤l鳳、河R單2泛…水…左R饑n凈的值由公笑式患(2姑)崇計(jì)算。凍(2柱)闖式中姓，訓(xùn)R墊一飛—塵材料層的熱阻手，秀m冒2宋·即K騙／趴W嬸；送d紀(jì)一炕—鄉(xiāng)材料層的厚度舊，鴉m特；侵一萌—壘材料的導(dǎo)熱系濱數(shù)辨，趨W漫／分m·艱K芹。挺志贈空氣層可視為次特殊的絕熱材原料，因?yàn)閷α鳛閭鳠岬仍?，?zhèn)空氣層的熱阻呼不能簡單地由忠公豆式灰(3澤)宰計(jì)算得出，而宣需采用經(jīng)驗(yàn)值智、從衡表爪2崇中選取。今砌體傳熱系濁數(shù)慣K財(cái)由公果式貢(3吵)周計(jì)算得出：哀茫咽味竿美巖(3賭)枯式中貨，鄰K后一隙—?dú)鳠嵯禂?shù)愁，袍W鏈／甘m僑2繭·刊K康；重R凍一卻—紫砌體熱阻昌，汽m赴2兆，柱K屠／掌W隆。恰1逃．罩2下．?dāng)?積風(fēng)自保溫混凝土蒙砌塊的熱阻微戒飲根據(jù)公則式脫(1筐)港和歪圖躺2慚分別計(jì)算渴圖信1(1)-(即8泰)頸所示塊型混凝以土夾芯砌塊的潛熱阻。為了便離于比較，砌塊遺規(guī)格都以惕390mm詞×屬290mm雖×純l段90mm栽為計(jì)算基準(zhǔn)，禮聚苯板的導(dǎo)熱虧系數(shù)錘取拼0急．腔40門W資／念m·眾K瞎，砌塊的基材蓬選取格了叼2靜種：一種為自肚燃煤矸石混凝剖土、廢渣混凝曬土等普通輕混愧凝土，其導(dǎo)熱綠系數(shù)汽取謝0姐．狂56筍W趣／撿m·處K卻；另一種為超角輕陶?；炷列阑模瑢?dǎo)熱系克數(shù)凡取紋0慈．粘23湊W罷／轟m·展K位。計(jì)算結(jié)果分核別見淚表池4英、檔表桃5偵所示，表中同緞時給出了同體閣積空心砌塊的臺熱阻以作對比鵲。企2織寇夾芯混凝土砌叼塊自保溫墻體核的熱橋處理卸向膠由于夾芯混凝附土砌塊自保溫杏墻體相當(dāng)于把晉外墻的保溫層普提前放人墻材茄中、和砌塊預(yù)誼制成一體，因跑此，工程上不麥可能在自保溫乏墻體的內(nèi)側(cè)或扇外側(cè)再做保溫鏟層，這種構(gòu)造踏做法不可避免免地在梁板柱位切置產(chǎn)生熱橋。廁如何有效阻斷窗熱橋是這種材社料或者這種保傘溫做法能否滿該足哪6款5翼％節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)蝕準(zhǔn)的關(guān)鍵。夾刺芯砌塊與外保循溫相結(jié)合可以泥解決這個問題意：在保溫結(jié)構(gòu)解設(shè)計(jì)時主體墻趟用夾芯砌塊砌汽筑，梁板柱用伏外保溫做法。餐砌體砌筑時留跌出外保溫層的式厚度，即梁板炮柱外保溫做完坐后外輪廓線與偶砌體平齊，再盜同時做裝飾層降。這樣可以有狐效阻斷熱橋。3討論呆3扔．跑1命作對于空心砌塊植，合理利用空送氣層可以增大陶熱阻沙瓜背從躲表啞3涉可以看出，空只氣層是良好的孔絕熱材料，且搜空氣層厚度大修于豪20mm坦時，其熱阻隨頁厚度增加幾乎接不變化，因此序，在砌塊孔型騎設(shè)計(jì)時應(yīng)充分覆利用空氣層。業(yè)從把表乎4率、來表科5伶中可以看出：褲對于同體積的嫂砌塊來說，二倆排孔的熱阻比鍬單排孔的熱阻蜂能夠提挎高禿8薄0接％誰-11維0埋％，三排孔的沙熱阻又比二排交孔的熱阻能夠蒼提拘高椒4毯0納％晨-4昏7業(yè)％，砌塊基材聾的導(dǎo)熱系數(shù)越奶大，提高的幅舉度越大。瞎側(cè)強(qiáng)但是用單一的竄砌塊構(gòu)筑砌體奧不能滿足第三談步節(jié)能目標(biāo)外嬸墻傳熱系數(shù)小長于垂0洗．卡6宋W哪／占m偏2乒．行K斤的設(shè)計(jì)要求。迷3懶．陰2題鬧夾芯砌塊的熱掌阻充奸抽從降表星4假、腦表燈5粥中看出，用聚直苯板夾芯的混落凝土砌塊能夠奏顯著提高砌塊刮的熱阻。用陶泡?；炷粱南ドa(chǎn)的砌塊，覽以及用普通水簽?zāi)嗌皾{砌筑的停砌體可以滿足擔(dān)第三寬步節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)液準(zhǔn)要求的外墻口傳熱系數(shù)；廢運(yùn)渣等普通輕混賭凝土基材生產(chǎn)鞠的稀圖窯1(2竿)酷、己圖峽1(4揀)睜孔型的夾芯砌壤塊用普通水泥虜砂漿砌筑的砌遣體也可以滿足顛第三步節(jié)能設(shè)尺計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的哭外墻傳熱系數(shù)露。蜘3賭．米3撓析砌塊基材對熱供阻的影響妥藏墨表傘4曉、剖表謝5童中所列沃圖杏1(8葡)千砌塊是實(shí)心砌薦塊，是空心砌撐塊的一個特殊末情況，其熱阻慮就是空心砌塊肺或夾芯砌塊砌淚筑時邊壁形成對的熱橋的熱阻豎?？捅硐?礦中電圖穗1(8楚)仰砌塊的傳熱系郵數(shù)豆是抗0四．沒69攤W巧／佩m襯2階·樸K暢，用夾芯砌塊薦做自保溫墻體盾時邊壁的傳熱邀系數(shù)就私是胳0逗．欲69袍W附／淹m翻2饑·棍K亭，與三步節(jié)能統(tǒng)目標(biāo)典的旅0卷．偉6即W踏／們m壟2黑·客K想接近；但是，釣表癢5孕中嗚圖銳1(8辱)貼砌塊的傳熱系安數(shù)皺是切1粱．撲41漁W勵／沙m焦2針·殊K升，如果用替圖蔬1(2浮)翅所示的夾芯砌決塊做自保溫墻拿體，雖然通過報計(jì)算的平均傳確熱系透數(shù)誤0電．洲46嗓W勢／側(cè)m裝2凡·咬K綁，可達(dá)到要求板，但邊壁的傳比熱系酬數(shù)麻1傘．肉41恨W鄰／愛m縮2聚·追K旬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高鍵于排0碗．兩6許W漸／黨m毯2光·健K非，不可取。隨3錯．桶4芳啄砌塊熱阻與孔究型的對應(yīng)關(guān)系輪趟褲比較償表幕4難和割表狼5暢中姑圖濤1(1)-(驅(qū)8剩)享砌塊的熱阻可胡以得出如下結(jié)播論，空心砌塊免熱阻隨孔排數(shù)肚增加變化較大粉，而夾芯砌塊鑄的熱阻變化不振大。原因是夾竄芯砌塊的熱阻劍主要由夾芯材嶄料貢獻(xiàn)，所以躲砌塊應(yīng)盡量設(shè)斑計(jì)成簡單形狀吧的結(jié)構(gòu)，以便偉充分利用夾芯固材料的熱阻，圾如二排孔相同集體積的砌塊、住根據(jù)熱阻大小音排序?yàn)椋耗瓐D泡1(2端)搬砌獨(dú)塊緞>值圖參1(4賢)蚊砌渠塊橫>莖圖止1(5駐)濕砌沃塊食>率圖鋪1(3塵)便砌塊。膜3受．蜻5憲健自保溫砌塊墻白體的熱橋處理恥薄途在設(shè)計(jì)時將梁棚板柱做外保溫繩與夾芯砌塊自勵保溫墻體相結(jié)來合可以最大限擠度地阻斷熱橋肝，從而有效克妄服傳統(tǒng)自保溫絹墻體的缺陷。4結(jié)論軟(1匯)問夾芯混凝土砌界塊自保溫墻體適是一種實(shí)現(xiàn)外驕墻保溫和圍護(hù)霧兩種功能的墻眾體，具有不影殿響房屋使用面挽積、施工方便攏、工期短、與象復(fù)合保溫墻體趨相比造價低的昏優(yōu)點(diǎn)，并且保秧溫材料在墻體批內(nèi)、可以有效斃延長使用周期之，是一種發(fā)展咽前景良好的建碧筑保溫結(jié)構(gòu)工殲法。債(2濁)鮮夾芯砌塊孔型沿的設(shè)計(jì)不能照倆搬空心砌塊的茅設(shè)計(jì)思路?？諣啃钠鰤K應(yīng)盡量竭設(shè)置多排孔充螞分利用空氣層序增大砌塊熱阻懸，使得相同砌批塊體積具有最絮大的熱阻；夾致芯砌塊的孔型宅設(shè)置應(yīng)盡量簡沸單整齊以充分想利用夾芯的高舉效保溫材料的拒熱