加氣混凝土單一材料外墻保溫體系

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,粉煤灰加氣混凝土在外墻保溫中的應用,北京金隅集團技術中心副主任,中國資源綜合利用協(xié)會專家委員會委員,二九年十月十九日,張增壽,衷心感謝,中國資源綜合利用利用協(xié)會粉煤灰專業(yè)委員會,提供的寶貴交流機會！,交流提綱,燃煤電廠粉煤灰的特征,國內外粉煤灰綜合利用現狀,粉煤灰,加氣混凝土的性能特點,粉煤灰,加氣混凝土外墻保溫體系,我國主流墻體保溫體系比較,結論與建議,一、粉煤灰的特征：粉煤灰的形成過程,燃煤,鍋爐煙氣,在,尾部引風機的,負壓,作用下，經除塵器,過濾、,收集,、風選后獲得的細小顆粒統(tǒng)稱飛,灰,；風選,分離出來,、沉降下來,的比較粗的顆粒,稱為,爐,底灰,。,合稱,粉煤灰,。,因此，,粉煤灰,是顆粒不均勻、礦物相組成復雜、活性多變的混合物，受到煤粉顆粒成分、粒度、燃燒溫度、風壓等多種因素的隨機疊加影響。,工業(yè)發(fā)達國家因為煤種和火電廠燃燒條件單一，所以粉煤灰,的特征相對穩(wěn)定,;,我國,幅員遼,闊,，,煤炭資源分布面廣,，各地,工業(yè)發(fā)展水平不同，各地電廠粉煤灰,特征,各異,。,50,年代已開始在建筑工程中作混凝土、砂漿的摻和料，在建筑工業(yè)中用來生產磚，在道路工程中作路面基層材料等，尤其在水電建設大壩工程中使用最多；,60,年代開始粉煤灰利用重點轉向墻體材料，研制生產粉煤灰密實砌塊、墻板、粉煤灰燒結陶粒和粉煤灰粘土燒結磚等；,1990,年粉煤灰排放量為,6700,萬,t,，利用量為,1900,萬,t,，利用率為,28.3,；,1995,年排放量為,9936,萬,t,，利用量為,4145,萬,t,，利用率已達,42,；,2000,年排放量為,1.2,億,t,，利用量為,7000,萬,t,，利用率為,58,。,近年來，粉煤灰的排放量、利用率呈同步增長，,2007,年全國粉煤灰的綜合利用率達到,66%,。,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,我國,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,我國的利用領域,建材產品：約占利用總量的,45,左右，,主要用于粉煤灰水泥,(,摻量,30,以上,),，代粘土做水泥原料，普通水泥,(,摻量,30,以下,),，硅酸鹽承重砌塊和小型空心砌塊，加氣混凝土砌塊及板，燒結陶粒，燒結磚，蒸壓磚，蒸養(yǎng)磚，高強度雙免浸泡磚，雙免磚，鈣硅板，大體積混凝士，泵送混凝土，高低標號混凝土，灌漿材料等。,道路工程：約占利用總量的,20,，,主要用于粉煤灰、石灰石砂穩(wěn)定路面基層，粉煤灰瀝青混凝土，粉煤灰用于護坡、護提工程和剛粉煤灰修筑水庫大壩等。,農業(yè)：約占利用總量的,15,，,主要用于改良土壤，制作磁化肥，微生物復合肥，農藥等。,填筑材料：約占利用總量的,15%,，,主要有：粉煤灰綜合回填，礦井回填，小壩和碼頭等的填筑等。,提取礦物和高附加值利用：約占利用總量的,5%,，,主要有：粉煤灰中提取微珠、碳、鐵、鋁，洗煤重介質，冶煉三元合金，高強輕質耐火磚和耐火泥漿，作為塑料，橡膠等的填充料，制作保溫材料和涂料等。,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,國內各區(qū)域粉煤灰利用率特征,分類,粉煤灰產量,粉煤灰質量,替代材料,下游市場需求,利用率,產煤區(qū),大,低,多而且廉,小,低,過渡區(qū),建設區(qū),小,高,少而且貴,大,高,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,歐洲燃煤產品協(xié)會（,ECOBA,）公布的數據（單位：萬噸）,2003,年,2004,年,2006,年,粉煤灰產出量,4421.7,4347.6,4040.3,水泥原料,546.0,567.5,525.3,水泥混合材,237.7,248.0,265.2,混凝土摻合料,587.2,587.1,611.9,加氣混凝土砌塊,84.5,92.9,80.1,非加氣混凝土砌塊,38.0,62.7,27.7,輕骨料,9.3,14.1,燒結磚,+,陶瓷,13.3,9.7,7.8,灌漿材料,48.1,59.4,91.5,瀝青填料,15.8,13.1,9.7,路基墊層,18.4,16.2,29.7,路面底層,38.7,34.8,4.6,通用工程填方,177.7,172.9,147.4,建筑用填方,191.1,197.2,115.4,土壤調解,3.7,1.6,4.9,總用量,2111.6,2201.6,2010.0,利用率,47%,50%,49%,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,美國粉煤灰協(xié)會（,ACAA,）公布的數據，單位：萬短噸，,1,噸,=1.102,短噸）,2005,年,2007,年,粉煤灰產出量,7110.0,7170.0,混凝土,/,混凝土制品,/,灌漿材料,1499.0,1370.5,水泥混合材,/,水泥熟料原料,283.4,363.6,流動性填料,8.9,11.2,建筑用填方,/,筑堤,571.1,772.5,路基墊層,/,路面底層,20.5,37.7,土壤改良,/,穩(wěn)定,71.6,85.7,瀝青填料,6.3,1.7,礦山,62.6,130.6,廢棄物穩(wěn)定,/,固化,265.7,268.0,農用,2.4,5.0,骨料,18.0,13.5,利用總量,2911.8,3162.6,利用率,40.95%,44.11%,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,日本煤炭能源中心（,JCOAL,）提供的數據,2007,年日本粉煤灰產生量,1199,萬噸，有效利用,1163,萬噸，利用率,97,。,由于粉煤灰產生量逐年增加，而水泥產量不斷減少，近年來逐漸增加了粉煤灰替代粘土作為水泥原料的比例，但已經接近極限。,利用方向,占有效利用總量的比例,替代粘土作為水泥原料,63%,水泥混合材,/,混凝土摻合料,3%,地基改良、路基、煤礦填充、土木填方,14.1%,建筑行業(yè),3.6%,肥料,/,土壤改良,1.3%,填海整地等,15%,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,前沿綜述,中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織北京炎黃投資管理有限公司、北京航空航天大學,：利用粉煤灰和煤矸石等工業(yè)固體廢料為原料，使用電熱還原法直接制備鋁硅鐵合金,。,水電部、冶金部等：乳化碳化體系從粉煤灰浸出液中制取超細氫氧化鋁,進而煅燒制取超細氫氧化鋁。,美國美泰科公司：高強粉煤灰陶粒，筒壓強度大,5Mpa,；堆積密度,650-850Kg/m3,；顆粒粒徑（,5-20mm,和,5mm,以下）連續(xù)級配，屬結構型輕骨料範疇。,日本,NEC,：阻燃性聚碳酸脂樹脂。,日本,JFE,控股公司：使用電熱還原法直接制備鋁硅鐵合金。,旭硝子株式會社：輕質加氣混凝土板材。,東北発電工業(yè)（株）東京営業(yè)所：水処理剤,FA-MICS,。,自然応用科學（株）：用粉煤灰研發(fā)微晶玻璃。,（株）神戸製鋼所：透水系數為,1×10-2cm,sec,，壓縮強度為,16N,mm,2,，空隙率,8,18,的透水性極強的混凝土材料。,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,我國存在的問題,利用方式較為單一,主渠道仍為筑路、建材制品、混凝土和水泥等,受季節(jié)影響較大,綜合利用率偏低且存在顯著的地區(qū)差異。,在綜合利用過程中,尚存在對環(huán)境的某些負面影響,如貯灰場和運輸車的揚塵污染、提取有用物質后廢渣的處理、農用過程中重金屬積累及建材制品的放射性問題等。,粉煤灰品質波動大,資源化程度低,表現為燒失量、細度常難達到應用要求。,在精細化工利用方面（如提煉有價值礦物合金組分材料、塑料填充劑及回收稀有金屬等）研究的較多，真正應用于生產實踐的仍較少。,粉煤灰資源開發(fā)和綜合利用和發(fā)達的歐美國家相比還存在一定的差距，主要表現在影響粉煤灰質量的煤燃燒技術、粉煤灰的收集與分選技術，以及粉煤灰制品的質量控制體系（包括技術標準、規(guī)范和質量檢測等）。目前比較成熟的技術和已建成生產線有：粉煤灰加氣混凝土、粉煤灰砌筑水泥、粉煤灰粘土磚、粉煤灰硅酸鹽密實砌塊、粉煤灰地面磚、粉煤灰蒸壓磚、粉煤灰免燒磚、粉煤灰硅酸鹽水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰筑路、粉煤灰充填等。,二、國內外粉煤灰綜合利用現狀：,我國的發(fā)展方向,在,水泥及混凝土中的應用,粉煤灰既可以代替部分黏土作為燒制水泥的原料，又可以作為水泥的混合材。,三者對,粉煤灰,的質量要求不盡相同，便于實行差異化供應,隨著天然礦物的日趨緊張和商品混凝土的快速發(fā)展，必將是今后的主流應用方向之一。,值得注意的是,粉煤灰,供應與下游需求之間的時間差帶來的風險。,蒸壓,/,蒸養(yǎng)粉煤灰磚,凡符合,JC/T 409- 2001,硅酸鹽建筑制品用粉煤灰質量要求的,I,、,II,、,級粉煤灰均可使用,干燥收縮值一般在,0.6%,1.0%,，砌墻很容易產生裂縫；,如果采用普通水泥砂漿，蒸壓粉煤灰磚砌體的抗剪強度比燒結實心粘土磚砌體低,30%,，隨著抗震設計規(guī)范的修訂，將在更多的地區(qū)被限制應用。,粉煤灰摻量一般可達,70 %,質輕,容重在,400,800 kg/m,3,多孔,在容重為,500kg/m,3,時,孔隙率為,80 %,左右,;,具有良好的防火性能,不燃,無煙,;,加工性良好,可用一般的木工工具進行鋸、刨、釘、銑。,200mm,厚的,400,級粉煤灰加氣砌塊混凝土傳熱系數值,0.59,W/m²K,，,250mm,厚的,500,級粉煤灰加氣砌塊混凝土傳熱系數值,0.58,W/m²K,，明顯優(yōu)于其他復合保溫體系,以,400,級加氣混凝土砌塊作為主體保溫材料，熱橋部位外貼,300,級加氣混凝土進行“斷橋”處理。該體系能夠以單一材料方式滿足我國全部地區(qū),75,節(jié)能要求、具備大規(guī)模供應能力、具有非常明顯的性價比優(yōu)勢,目前存在的主要問題是：,孔洞分布、水化產物組成不合理，,B04,抗壓僅,2.0Mpa,；,主流產品為,B06,、,B07,級，部分廠家有能力制造,B05,、,B04,；,尺寸偏差大：砌筑灰縫達,15mm,，冷熱橋影響顯著；,工法繁瑣、苛刻：抹灰層容易出現空鼓、開裂、剝落。,三、,粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,綜述,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,孔結構,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,力學性能（,B04,）,抗凍性質量損失,5.0%,；凍后強度,1.6Mpa,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,抗凍、干縮性（,B04,）,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,吸水性（,B04,）,相同體積的燒結磚和加氣混凝土吸水規(guī)律：,吸水總量大，吸水速度相對較慢,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,導熱系數,種類,密度,（,kg/m,3,）,導熱系數,（,W/,m,·,K,）,種類,密度（,kg/m,3,）,導熱系數,（,W/,m,·,K,）,加氣混凝土,400700,0.120.18,燒結空心磚,800,0.28,燒結實心磚,1600,0.81,蒸壓灰砂磚,1400,0.40.64,燒結多孔磚,1200,0.43,鋼筋混凝土,2300,1.75,可以看出，在目前我國主要的外墻材料中,加氣混凝土密度最輕、,導熱系數最低。,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,導熱系數對比,（,密度,416,，專用抹灰砂漿抹灰厚度,5mm,）,1#,樣品,：,試件長,×,高,×,厚,=1020,mm,×,980,mm,×,240,mm,灰縫,5mm,含水率,19.86%,傳熱系數,0.56,2#,樣品,：,試件,長,×,高,×,厚,=600mm,×,240mm,×,240mm,。,放置,5,天后進行測試，含水率,25.27%,。,傳熱系數,0.61,3#,樣品,：,長,×,高,×,厚,=,600mm,×,240mm,×,240mm,，,灰縫保持,15mm,厚，,烘干處理，樣品含水率,4.49%,傳熱系數,0.51,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,墻體傳熱系數,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,耐火性能,砌塊生產用原料,體積密度級別,厚度（,mm,）,耐火極限（,h,）,水泥、礦渣、砂,B05,100,3.75,150,5.75,200,8.0,水泥、石灰、粉煤灰,B06,100,6.0,200,8.0,水泥、石灰、砂,B05,150,4.0,200,大于,4.0,加氣混凝土遇火,150min,后，火焰溫度達到,1000,，背火面溫度僅,850,。,由于其生產原料完全是不可燃的無機材料，當其接觸到大于,1600 ,的火焰趨于熔化時，也不產生任何煙氣或有毒、有害氣體。,構造做法,下列各頻率的隔聲音,100,3150,赫茲的計權隔聲量,125,250,500,1000,2000,4000,1,、雙面,10mm,抹灰,2,、,75mm,加氣塊,29.9,30.4,30.4,40.2,49.2,55.5,38.8,1,、雙面,10mm,抹灰,2,、,100mm,加氣塊,34.7,37.5,33.3,40.1,51.9,56.5,41.0,1,、雙面,10mm,抹灰,2,、,150mm,加氣塊,37.4,38.6,38.4,48.6,53.6,57.0,44.0,三、粉煤灰加氣混凝土的性能特點：,隔聲性能（,B05,）,四、,粉煤灰,加氣混凝土墻體保溫體系：,構造體系,（混凝土結構、輕鋼結構）,框架填充加氣混凝土保溫體系,內澆外砌混凝土結構加氣混凝土保溫體系,內磚（塊）外砌混合結構加氣混凝土保溫體系,加氣混凝土自承重保溫體系,加氣混凝土外墻板保溫體系,四、粉煤灰加氣混凝土墻體保溫體系：,德國體系,德國的,輕鋼結構低層住宅用,砂加氣保溫體系，特點包括：,強度高：,B04,抗壓強度達,3.0Mpa,，,B05,抗壓強度達,4.0Mpa,尺寸偏差?。?砌筑灰縫僅,3mm,，沒有冷熱橋影響；,保溫性能好：,300mm,厚,B04,級傳熱系數,0.31,（,W/m²K,） ；,300mm,厚,B05,級,0.36,（,W/m²K,）,品種豐富：,包括,蓋橋塊、薄過梁、承重過梁等,節(jié)點、配套材料完善周到,四、,粉煤灰,加氣混凝土墻體保溫體系：,砌筑,砂漿,塊材高度遠大于傳統(tǒng)實心粘土磚,砌筑砂漿必須有抗下垂、觸變等流變性能,砌筑灰縫飽滿、密實，保證砌體墻具有足夠的劈剪強度和抗震性能,灰縫的厚度、,砌筑砂漿硬化體密度，都會影響墻體的保溫性能。,這就要求砌筑砂漿輕質，并實現薄層砌筑,四、,粉煤灰,加氣混凝土墻體保溫體系：,灰縫影響,砂漿密度,Kg/m,3,導熱系數,灰縫影響系數,1800,0.87,1.26,1500,0.76,1.21,1200,0.63,1.16,1000,0.46,1.10,800,0.29,1.04,注：,1,、加氣混凝土砌塊按,B05,級計算。,2,、灰縫寬度按,15mm,計算。,注：,1,、加氣混凝土砌塊按,B05,級計算。,2,、砂漿密度,1800 Kg/m,3,灰縫寬度（,mm,）,灰縫影響系數,15,1.257,10,1.186,5,1.056,3,1.006,四、,粉煤灰,加氣混凝土墻體保溫體系：,粘結強度,砌塊,加氣,05,現代,04,現代,05,編號,粘結強度,(,MPa,),破壞形式,粘結強度,(,MPa,),破壞,形式,粘結強度,(,MPa,),破壞形式,1#,0.479,基材,0.225,基材,0.432,基材,2#,0.412,砂漿,0.249,基材,0.343,砂漿,3#,0.394,基材,0.225,基材,0.323,基材,4#,0.427,基材,0.296,基材,0.318,基材,5#,0.473,基材,0.286,基材,0.436,基材,6#,0.490,基材,0.318,基材,0.390,基材,四、粉煤灰加氣混凝土墻體保溫體系：,抹灰,目前抹灰技術規(guī)程中的要求：,首先要求多次淋水到規(guī)定深度,現場配制界面劑封閉拉毛,116,、,114,混合砂漿分層抹灰,目前抹灰技術帶來的問題,程序繁瑣，條件苛刻,材料質量、施工質量難以控制,空鼓、開裂、剝落時有發(fā)生,在我國,127,個城市禁止現場攪拌砂漿，這樣的施工方式將無法實現,四、,粉煤灰,加氣混凝土墻體保溫體系,:,專用抹灰砂漿,針對緩慢的高吸水率,以足量的高效保水劑,獲得長效的高保水性能,保證抹灰材料界面與加氣混凝土表面的充分水化,針對加氣混凝土偏低的表面強度,以高滲透性聚合物粘結劑改性水泥或者石膏,進一步提高界面粘接強度,針對抹灰材料在干燥過程中出現的干縮,在抹灰材料中摻入膨脹組份，在固化過程具有適宜的膨脹性能，適當補償收縮,針對加氣混凝土較低的彈性模量,抹灰砂漿的強度、彈性模量與加氣混凝土相匹配,編號,保水率,(%),抗壓（,MPa,）,壓折比,彈性模量（,n/mm,2,）,1,83.08,4.47,2.78,1608,2,86.33,6.94,2.68,1750,3,90.19,7.18,2.73,1987,由上表可以看出：,專用抹灰砂漿抗壓強度在,4,7mpa,之間，與加氣混凝土砌塊強度基本匹配；,壓折比在,3.0,以下，具有較好的抗變形能力；,彈性模量在,1600,2000N/mm,2,之間，與加氣混凝土的彈性模量基本相配；,保水率在,80%,以上，適用于加氣混凝土的薄層抹灰和厚層抹灰。,四、粉煤灰加氣混凝土墻體保溫體系,:,專用抹灰砂漿,砌塊,加氣,05,現代,04,現代,05,編號,粘結強度,(,MPa,),破壞,形式,粘結強度,(,MPa,),破壞,形式,粘結強度,(,MPa,),破壞形式,1#,0.479,基材,0.225,基材,0.432,基材,2#,0.412,砂漿,0.249,基材,0.343,砂漿,3#,0.394,基材,0.225,基材,0.323,基材,4#,0.427,基材,0.296,基材,0.318,基材,5#,0.473,基材,0.286,基材,0.436,基材,6#,0.490,基材,0.318,基材,0.390,基材,四、,粉煤灰,加氣混凝土墻體保溫體系,:,專用抹灰砂漿,四、,粉煤灰,加氣混凝土墻體保溫體系,:,專用抹灰砂漿,用外貼聚苯板進行“斷橋”處理,外貼低密度加氣混凝土進行“斷橋”處理。,用低密度加氣混凝土做承重過梁、薄過梁和現澆混凝土模板,四、粉煤灰加氣混凝土墻體保溫體系,:,熱橋,四、粉煤灰加氣混凝土墻體保溫體系,:,應用實例,殘奧會訓練館、奔馳汽車廠,北京醫(yī)院行政樓、地壇體育館,王府井百貨大樓改造工程、,北京金隅集團技術中心大樓,廊坊體育館、石家莊開元廣場,沈陽明城佳園,五、我國主流墻體保溫體系比較：,現狀和存在的問題,聚苯板增強網聚合物砂漿外墻外保溫,耐候性能差：,在冷熱、干濕、凍融、輻射、風化、污染腐蝕、震動等多種破壞因素的同時作用下。導致使用壽命不超過三十年,防火性能差：,保溫材料無法做到不燃、不爆裂、不蔓延、不流淌、無毒氣,；防火構造設計不合理,石油資源緊張：,國際石油平均價格已經由,2003,年,31.5,美元,/,桶上漲到,2008,年,146,美元,/,桶；導致聚苯板價格由,17,元,/,公斤增加到,23,元,/,公斤；外保溫材料成本至少增加,8,元,/,平米,EPS,板現澆砼外墻保溫,EPS,板之間,接茬不平、跑漿嚴重，鋼絲網影響耐久性能,膠粉,EPS,顆粒保溫,漿料外墻外保溫,性能穩(wěn)定性的制約要素：,產品均勻度、現場加水量、施工方法、養(yǎng)護條件等,現場噴涂泡沫聚氨酯,發(fā)泡表面粗糙不平，必須靠人工打磨,；發(fā)泡率對溫度敏感,五、我國主流墻體保溫體系比較：,價格,外保溫墻體,墻厚,mm,墻體價格,EPS,保溫板,厚度（,mm,）,保溫層單價（元,/m,2,）,墻體總價格,（元,/m,2,）,單方價格,（元,/m,3,）,平米單價,（元,/m,2,）,KP1,多孔磚,240,165,39.00,60,99.0,138.00,輕骨料砼砌塊,190,220,48.00,66,100.7,148.70,混凝土砌塊,190,239,47.80,70,102.5,150.30,混凝土墻體,180,236.75,43.00,70,102.5,145.50,加氣混凝土砌塊（,B05,）,300,220,66.67,79.37,350,76.92,87.82,加氣混凝土砌塊（,B04,）,200,300,60.00,74.10,250,75.00,89.10,由上表可看出，加氣混凝土保溫墻體，,與,傳熱系數值相近的聚苯板外保溫墻體相比較，綜合造價降低,50-70,元,/M,2,。,工程造價明顯降低,粉煤灰加氣混凝土是唯一一種能滿足,65,節(jié)能設計標準要求的單一墻體材料，具有節(jié)能、利廢、環(huán)保、隔熱、保溫、耐火、隔音造價低等諸多優(yōu)點，可以長期安全地用于嚴寒、寒冷及夏熱冬冷典型氣候區(qū) 。,專用砌筑、抹灰砂漿可明顯提高砂漿與粉煤灰加氣混凝土的粘結強度，解決粉煤灰加氣混凝土抹灰墻面空鼓、開裂的質量通病，提高墻體保溫性能和砌體質量。,對粉煤灰加氣混凝土墻面的“熱橋”部位，采用粘貼低密度粉煤灰加氣混凝土或膨脹聚苯板進行“斷橋”，可提高墻面的熱工性能。,在寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)的公共建筑中應推廣應用混凝土框架粉煤灰加氣混凝土填充結構保溫體系，在農村建筑中推廣應用粉煤灰加氣混凝土自承重保溫體系,應該深入研究加氣混凝土的制造技術，進一步提高粉煤灰加氣混凝土的強度和切割精度。,六、結論與建議,謝謝大家！,預祝,2009,粉煤灰綜合利用高層技術論壇,取得圓滿成功！,