燒結(jié)頁巖空心磚自保溫系統(tǒng)研究與應(yīng)用.pdf

1、墻體自保溫技術(shù)是國內(nèi)學者近年來提出的一個新技術(shù)方向，隨著外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用中存在問題的暴露，特別防火問題的出現(xiàn)，逐漸得到關(guān)注。墻體自保溫系統(tǒng)耐候性、耐久性好，與建筑物同壽命，防火、抗沖擊性能佳，系統(tǒng)安全、可靠，施工便捷，綜合經(jīng)濟性較好。在當前國家全面推進建筑節(jié)能的背景下，開展墻體自保溫系統(tǒng)研究對支撐建筑節(jié)能工作開展具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 目前熱橋占墻體比例和墻體組成材料與墻體熱工性能的關(guān)系缺乏基礎(chǔ)性研究。本文分析了熱橋比例對墻

2、體平均傳熱系數(shù)的影響，熱橋比大于0.172時，熱橋必須進行保溫處理后墻體平均傳熱系數(shù)才能≤1.5 W/(m2·K)，而經(jīng)調(diào)研分析重慶地區(qū)當前框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)建筑熱橋占墻體最小比例為0.257，所以墻體自保溫系統(tǒng)應(yīng)以砌體部分為研究對象。配磚和砌筑砂漿等墻體組成材料對砌體熱工性能有顯著影響。當空心磚當量導熱系數(shù)為0.25 W/(m·K)時，與實心配磚和普通砌筑砂漿組成砌體的傳熱系數(shù)K≤1.2W/(m2·K)，而與多孔配磚和保溫砌筑砂漿組成

3、的砌體傳熱系數(shù)K≤1.0W/(m2·K)。因此，節(jié)能型燒結(jié)頁巖空心磚的當量導熱系數(shù)應(yīng)低于0.25 W/(m·K)。
　　 目前燒結(jié)空心磚的孔洞結(jié)構(gòu)不合理，且燒結(jié)磚幾乎沒有應(yīng)用氣孔形成劑，其熱工性能亟需進一步提高。本文采用數(shù)值模擬軟件FLUENT計算不同孔洞結(jié)構(gòu)時燒結(jié)頁巖空心磚的當量導熱系數(shù)，揭示孔型、矩形孔長寬比、孔排列數(shù)、孔洞率、孔排列方式等對燒結(jié)空心磚熱工性能的影響。結(jié)果表明，長邊垂直于熱流方向的矩形孔有利于提高燒結(jié)空心磚的

4、熱工性能，其長寬比在3:1～6:1之間為宜；孔洞率相同時，空心磚孔排數(shù)增多，空心磚的當量導熱系數(shù)減小，空氣間層寬度減小到10mm左右時，間層內(nèi)空氣的熱導率幾乎與靜止空氣的熱導率相同，因而燒結(jié)空心磚的孔寬宜在10mm左右；孔列數(shù)增加，孔肋變薄，每增加一列孔，空心磚的當量導熱系數(shù)減小5％左右；空心磚的孔洞率與導熱系數(shù)成反比，在滿足燒結(jié)空心磚成型性能和強度時，應(yīng)盡可能增大其孔洞率；交錯排列可使孔肋延長線系數(shù)變大，有利于提高空心磚的熱工性能。<

5、br>　　 在分析鋸末、造紙污泥和煤矸石的熱解特性以及對混合料塑性指數(shù)影響基礎(chǔ)上，研究了氣孔形成劑摻量對燒結(jié)頁巖磚性能的影響。結(jié)果表明，鋸末、造紙污泥摻量增加，燒結(jié)頁巖磚體積密度和抗壓強度逐漸下降，孔隙率和吸水率逐漸增大，鋸末和造紙污泥適宜摻量分別為6％和7％；煤矸石成孔能力較弱，可作為燒結(jié)頁巖磚的內(nèi)燃料，減少燃煤用量。相同密度等級的燒結(jié)頁巖空心磚抗壓強度高于微孔磚，但微孔磚顯氣孔率較高、導熱系數(shù)較低。對于優(yōu)化設(shè)計出的9排孔燒結(jié)空心磚

6、，在設(shè)置阻斷砌筑砂漿灰縫熱橋凹槽的基礎(chǔ)上，通過在原料中摻入氣孔形成劑和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，可得到節(jié)能型燒結(jié)頁巖空心磚，其當量導熱系數(shù)小于0.25W/(m·K)，滿足墻體自保溫體系的要求。
　　 在孔洞結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，采用泡沫混凝土填充燒結(jié)頁巖空心磚制備復合型燒結(jié)頁巖空心磚以進一步提高其熱工性能。填充用泡沫混凝土干表觀密度為224kg/m3，導熱系數(shù)為0.063W/(m·K)，吸水率為11.02％。發(fā)明的灌注設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、耗能低、高效

7、，從根本上解決了復合空心磚漿料灌注問題，并已申請國家發(fā)明專利。根據(jù)復合空心磚各組成材料的厚度及導熱系數(shù)，確定了泡沫混凝土最佳灌注厚度及位置并對磚結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，制備出了干表觀密度867 kg/m3、當量導熱系數(shù)0.24W/(m·K)、吸水率18％、抗壓強度5.35 MPa復合空心磚，并已獲得國家實用新型專利。
　　 理論計算和實驗測試了砌筑砂漿和配磚對燒結(jié)頁巖空心磚自保溫系統(tǒng)熱工性能的影響，并在實際工程中利用熱流計法實測了燒結(jié)頁

8、巖空心磚自保溫墻體的傳熱系數(shù)和利用紅外熱像儀分析墻體內(nèi)表面溫度分布。保溫砌筑砂漿砌體的傳熱系數(shù)比水泥砌筑砂漿砌體的傳熱系數(shù)降低13％；多孔配磚墻體內(nèi)表面溫度比實心配磚高0.5℃左右，保溫砌筑砂漿砌筑的墻體的溫度比普通水泥砂漿砌筑的墻體的溫度高0.4℃左右。利用防護熱箱法測試結(jié)果表明，?；⒅槠鲋皾{砌筑的燒結(jié)頁巖空心磚自保溫墻體傳熱系數(shù)比水泥砌筑砂漿砌筑時降低了20％，選擇12孔配磚的燒結(jié)頁巖空心磚自保溫墻體傳熱系數(shù)比實心配磚降低8％左