摻粉煤灰類(lèi)輕質(zhì)自保溫墻板的制備研究

摘 要：本研究設(shè)計(jì)了一種以摻粉煤灰的陶?；炷磷鳛閮?nèi)、外葉墻材料，保溫層采用聚苯板的高效節(jié)能型輕質(zhì)自保溫復(fù)合墻板，并對(duì)其制備方案與保溫性能做了進(jìn)一步研究。在保證陶?；炷翉?qiáng)度和抗?jié)B性的前提下，得到了強(qiáng)度為L(zhǎng)C30的陶?；炷恋淖顑?yōu)粉煤灰摻量和各組分配合比。以LC30的摻粉煤灰陶粒混凝土和聚苯板澆筑出保溫墻板，并通過(guò)傳熱系數(shù)的理論計(jì)算和熱工性能試驗(yàn)得到內(nèi)、外葉墻、保溫層的最優(yōu)尺寸以保證墻板達(dá)到最佳的保溫性能。通過(guò)試驗(yàn)研究與理論計(jì)算證明了其保溫性能好，抗?jié)B性能優(yōu)越，然而強(qiáng)度并不遜于常規(guī)混凝土。

關(guān)鍵詞：粉煤灰 陶?；炷?配合比 熱工性能

0、引言

保溫墻板是在首先滿足房間圍護(hù)功能要求的前提下，對(duì)墻板進(jìn)行熱工性能的改善，使其滿足建筑節(jié)能的各項(xiàng)要求。目前所研究的墻板保溫體系，即外保溫體系、自保溫體系、內(nèi)保溫體系，由于保溫材料研究的時(shí)間比較短，很多保溫技術(shù)都不是很成熟，主要是以eps、xps、聚氨酯這些摻合料為主的有機(jī)復(fù)合保溫材料。雖然這些材料的保溫效果能夠達(dá)到規(guī)范指標(biāo)要求，但是不采取有效的構(gòu)造措施很難滿足防火和耐久性的要求，且存在有毒氣體的問(wèn)題。外墻自保溫體系與其他保溫體系的區(qū)別在于，在保證墻體能承受一定的荷載墻體本身還具有保溫性能的前提下，保溫材料置于體系內(nèi)部，具有很高的防火等級(jí)。

本研究提出了以聚苯板為內(nèi)保溫層[7]，摻粉煤灰的陶?；炷涟鍨橥馊~墻的JW型輕質(zhì)復(fù)合自保溫墻板，結(jié)構(gòu)形式如圖1。

1、實(shí)驗(yàn)材料與配合比設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)材料選用合適材料特性的水泥、陶粒、粉煤灰、砂、水。參照《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ51-2002，采用松散體積法，確定陶?；炷粱九浔?，并通過(guò)正交試驗(yàn)分析，最終確定出LC30陶?；炷了z比為0.61，砂率為30%，進(jìn)而得出制備試塊所需水泥、砂、陶粒、水的質(zhì)量，然后按照粉煤灰代替水泥的量為水泥總量的0、10%、20%、30%的4種工況制備四組LC30陶粒混凝土。

2、配合比的優(yōu)化選擇

2.1 陶?；炷翉?qiáng)度分析（圖2）

2.2 陶粒混凝土滲透性分析

目前，對(duì)普通混凝土的抗?jié)B性研究，我們知道粉煤灰能降低混凝土中氯離子的滲透系數(shù)，但是，促使普通混凝土的水滲透性和空氣滲透性提高不少。其主要原因是粉煤灰拌合時(shí)與骨料接觸，水化作用前，粉煤灰能降低水泥漿和骨料的黏結(jié)，顆粒表面吸附得水膜使過(guò)渡區(qū)更加多孔。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天的四組配合比陶?；炷猎噳K進(jìn)行滲透深度的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，陶?；炷林屑尤敕勖夯姨岣吡颂樟；炷恋目?jié)B性（圖3）。

通過(guò)上述對(duì)不同粉煤灰摻量的陶?；炷翗?biāo)準(zhǔn)試塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、滲透性的測(cè)試結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：①當(dāng)粉煤灰代替水泥摻入量為20%時(shí)，陶?；炷猎噳K后期強(qiáng)度增加明顯，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期為28天時(shí)，基本趕上普通陶?；炷翉?qiáng)度；②不同粉煤灰摻量的陶?；炷恋目?jié)B性變化走向與其抗壓強(qiáng)度的走向大致相同，粉煤灰替代水泥摻量20%時(shí)，粉煤灰充分填充到水泥漿里面，有效提高了陶?；炷猎噳K的抗?jié)B性。

3、熱工性能分析

3.1 成型及養(yǎng)護(hù)

本試驗(yàn)需要制得的自保溫墻體厚度為150mm，保溫墻體構(gòu)件尺寸為1000毫米×1000毫米。根據(jù)本研究試驗(yàn)步驟，制出如表1所示尺寸的自保溫板。

根據(jù)前期陶粒混凝土的研究結(jié)果，按照粉煤灰摻量為20%的配合比，稱(chēng)量制作試件所需要的摻合料。待試件成型后進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，三天后進(jìn)行拆模，然后堅(jiān)持定期灑水，促進(jìn)試塊水化反應(yīng)的進(jìn)行。

3.2傳熱系數(shù)理論計(jì)算

本研究主要以《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93為研究依據(jù)，驗(yàn)證本研究所提出的新型輕質(zhì)自保溫復(fù)合墻板，復(fù)合國(guó)家對(duì)建筑物65%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求。

本研究墻板應(yīng)用于夏熱冬冷地區(qū)，屬于三層圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使用《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93得出傳熱系數(shù)的計(jì)算方法，并參考相關(guān)研究成果。計(jì)算可知PW型試件不滿足保溫節(jié)能要求，可以淘汰掉。經(jīng)過(guò)綜合分析， JW-3、JW-4、JW-5型墻板作為我們下一步的研究對(duì)象，其傳熱系數(shù)分別為1.06 W/m2K，0.74 W/m2K，0.57 W/m2K。

3.3熱工性能試驗(yàn)

通過(guò)熱工性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：墻體的保溫性能隨聚苯板厚度的增加并非線性的。當(dāng)聚苯板厚度從30mm增大至50mm時(shí)，保溫層內(nèi)外溫差增加了4.190C，保溫效果明顯提升；而當(dāng)聚苯板厚度從50mm增大至70mm時(shí)，保溫層內(nèi)外溫差僅僅增加了0.240C，保溫效果并沒(méi)有多大差異。因此，在考慮材料協(xié)同保溫方面的能力和保溫穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先選擇JW-4型保溫墻板。

4、結(jié)論

（1）以粉煤灰部分取代水泥配制陶粒混凝土。以工業(yè)廢渣粉煤灰取代20%的水泥，減少水泥的消耗，從水泥生產(chǎn)的源頭即可降低能耗、減少污染。保溫墻板葉墻材料選用陶?；炷潦沟脡Π遒|(zhì)量較常規(guī)墻板質(zhì)量更輕，并引入粉煤灰以提高陶?；炷恋目?jié)B性，同時(shí)又提高了墻板的保溫性能。

（2）通過(guò)理論計(jì)算得出JW型和PW型保溫墻板的傳熱系數(shù)，二者進(jìn)行對(duì)比分析，理論證明了JW型自保溫墻板的保溫性能和耐久性的優(yōu)越性。

（3）通過(guò)熱工性能檢測(cè)試驗(yàn)，研究分析在墻板兩側(cè)不同的穩(wěn)態(tài)溫度下各板層的溫度分布與保溫夾心層厚度的關(guān)系，確定了一定墻板厚度下所使用保溫夾心層的最佳尺寸。

參考文獻(xiàn)

[1]程時(shí)煙.?；⒅楸厣皾{在福建屋面保溫工程的應(yīng)用探討[J].城市建筑，2012（17）：734-735.

[2]曲秀莉.陶粒聚苯復(fù)合外墻保溫TJM板施工技術(shù)研究[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（35）.

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程（JGJ51-2002）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[4]中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50176-93）[S].北京，中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[5]曲秀莉.陶粒聚苯復(fù)合外墻保溫TJM板施工技術(shù)研究[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（35）.

作者簡(jiǎn)介：黃津麒（1996.02），男，河南開(kāi)封人，河南大學(xué)土木建筑學(xué)院2014級(jí)本科生，土木工程專(zhuān)業(yè)475000。