1  引言

我国的建筑能耗总量逐年上升，建筑节能已得到政府的高度重视，也是多年来建筑工程和建筑材料行业的研究热点。面对能源日益紧缺的现状，目前我国许多地区已经开始实施建筑节能75%的标准。墙体节能水平是决定建筑节能水平的重要因素，为了满足建筑节能设计的要求，必须要解决墙体的节能问题。目前在我国建筑领域，外墙通常采用砌块填充墙外贴保温板进行保温隔热，这种体系不仅存在外墙保温板与建筑物的不同使用年限问题，同时外墙保温板出现开裂、脱落等工程质量问题也时有发生，为解决这一难题，墙体自保温砌块应运而生。窑炉

自保温砌块是一种集承重和保温于一体的新型墙体材料，它具有导热系数低、质轻、强度高、防火和隔声性能好，兼具结构材料和保温材料的功能等特点，同时还具有降低建筑造价、施工方便、便于维修改造等优点。它对于建筑领域降低能源消耗、减少环境污染等都具有积极的促进作用。本次试验中，利用水泥、粉煤灰、骨料、减水剂等原料制备带有穿线孔的自保温砌块骨架，探究了粉煤灰掺量等因素对砌块力学性能的影响；利用热熔注塑发泡聚苯颗粒保温材料工艺制备复合型自保温砌块，并对带有穿线孔的复合型自保温砌块工艺与性能进行了研究。

2  复合型自保温砌块的块型设计

本实验设计的带有穿线孔的复合型自保温砌块，由砌块骨架和保温材料两部分构成，在砌块骨架上设有6个对称分布的穿线孔，便于穿线线路的建筑施工安装。砌块骨架内设有三排通孔，通孔内填充有热熔注塑发泡聚苯颗粒保温材料，在砌块端面带有两个保温材料凸台，保温材料凸台可有效阻断两个砌块之间垂直砌筑灰缝的冷热桥，可提高建筑墙体的保温性能，如图1所示。

图1  带有穿线孔的复合型自保温砌块示意图

考虑到现行GB50016-2014《建筑设计防火规范》的要求，有机保温材料外侧应设置不小于50mm的不燃材料防护层，本文研究的复合型自保温砌块骨架的内外侧壁厚设计为50mm。

3  试验材料与方法

3.1  试验原料

本试验所用水泥采用市兽42.5强度等级的普通硅酸盐水泥。

选用某热电厂Ⅱ级粉煤灰，按照GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》对其进行检测，各项指标均符合要求。粉煤灰化学组成见表1.

表1  粉煤灰的化学成分

选用骨料符合GB/T25176-2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》标准要求。

保温材料选用聚苯颗粒，在砌块骨架内注塑发泡制得。

界面增强剂、复合防水剂为试验室自制。

3.2  试验方法

在前期试验的基础上，我们初步确定了复合型自制保温砌块骨架基本原料配比范围，见表2。

表2  砌块骨架原料配比范围（质量比，kg）

首先，按照表2进行计量配料。制得注意的是，将原料混合制备砌块骨架是的加料过程中，应先将水泥、粗细骨料、粉煤灰等加入搅拌器中进行干料预拌，将水和复合防水剂预先混合均匀再加入搅拌器，进行充分搅拌。将搅拌好的混凝土送入成型机成型，经养护等工序制得砌块骨架，其外观尺寸长宽高为390mm×280mm×190mm，如图2所示。

图2  带有穿线孔的复合型自保温砌块骨架结构示意图

对砌块骨架进行性能测试，探讨粉煤灰掺加量对性能的影响，确定合适的材料配比。

将制备好的砌块骨架内表面喷涂界面增强剂后放入模具中，热熔注塑聚苯颗粒，形成带有穿线孔的复合型自保温砌块，并依据相关标准对自保温砌块进行性能测试。隧道窑

4  结果与讨论

4.1  粉煤灰掺量对砌块骨架抗压强度影响

粉煤灰是燃煤电厂排出的一种固体废弃物，是目前我国排放量最大的工业废渣之一。利用粉煤灰一方面可解决粉煤灰堆放占用土地、破坏环境等弊端，具有很好的环境效益。另一方面粉煤灰价格低廉，因此利用粉煤灰部分代替水泥，可有效降低企业生产成本，具有很好的经济效益。粉煤灰中含有可溶性的SiO₂、Al₂O₃等，具有较高的潜在水化活性，通过物理或化学手段可有效地激发其潜在活性。本实验配比为，水泥：骨料：复合防水剂：粉煤灰=100:450:1:0~30，水灰比为0.34。依次改变粉煤灰掺量，对成型试样28d抗压强度进行测试、分析，确定粉煤灰的最佳掺量。

砌块骨架抗压强度随粉煤灰掺量的变化曲线如图3所示。由图3可见，随着粉煤灰掺量的增加，试样的28d抗压强度呈现逐渐下降趋势。当粉煤灰掺量≤20%时，随着粉煤灰掺量的增加，试样抗压强度下降较缓慢。而当粉煤灰掺量>20%时，试样色抗压强度下降明显较快。当粉煤灰掺量为20%时，试样的抗压强度为15.1MPa。粉煤灰掺量25%时，试样的抗压强度为13.0 MPa，按照砌块空洞率进行计算，尽管粉煤灰掺量25%时自保温砌块抗压强度大于5 MPa，符合相关标准要求，考虑留有一定的强度安全系数，确定粉煤灰最佳掺量为20%。

图3  粉煤灰掺量对砌块骨架抗压强度的影响

4.2  带有穿线孔的复合型自保温砌块性能与墙体结构形式

4.2.1  带有穿线孔的复合型自保温砌块性能研究

将制备好的砌块骨架内表面喷涂界面增强剂，然后放入模具中，热熔注塑聚苯颗粒，形成带有穿线孔的复合型自保温砌块。其外观尺寸长宽高为390mm×280mm×190mm，经养护后依据山东省地方标准DB37/T2649-2015《非承重》砌块墙体自保温系统材料进行性能测试。复合型自保温砌块的性能测试结果见表3.

表3  带有穿线孔的复合型自保温砌块性能测试结果

4.2.2  带有穿线孔的复合型自保温砌块墙体结构形式

带有穿线孔的复合型自保温砌块墙体基本构造如图4所示。

图4  带有穿线孔的复合型自保温砌块墙体基本构造

本项目设计、制备的带有穿线孔的复合型自保温砌块及墙体。块型结构合理、制备工艺简单，设有对称分布的穿线孔，便于穿线线路的建筑施工安装。骨架通孔内采用热熔注塑发泡聚苯颗粒保温材料，结构紧密、强度高、保温隔热性能好，端面设置的两个保温材料凸台，可有效阻断垂直砌块灰缝的冷热桥，提高建筑墙体的保温性能。实验研究表明，带有穿线孔的复合型自保温砌块完全可以满足现行GB50016-2014《建筑设计防火规范》的要求和现行建筑节能75%的标准要求，推广应用必将产生很好的经济效益、社会效益。

5  结论

    （1）带有穿线孔的复合型自保温砌块，由砌块骨架和保温材料两部分构成，在砌块骨架上设有6个对称分布的穿线孔，便于穿线线路的建筑施工安装；砌块骨架内通孔，热熔注塑发泡聚苯颗粒保温材料，结构紧密、强度高、保温隔热性能好，设置的两个保温材料凸台，可有效阻断墙体垂直砌筑灰缝的冷热桥，可提高保温性能。

（2）带有穿线孔的复合型自保温砌块强度主要来自砌块骨架，随着粉煤灰掺量的增加，试样的28d抗压强度呈现逐渐下降趋势。当粉煤灰掺量为20%时，试样的抗压强度为15.1 MPa。考虑留有一定的强度安全系数，确定粉煤灰最佳掺量为20%。

（3）复合型自保温砌块骨架的内外侧壁厚设计为50mm，砌块墙体热阻为2.82m2•K/W，其他性能指标优良，完全可以满足现行GB50016-2014《建筑设计防火规范》的要求和现行建筑节能75%的标准要求，推广应用必将产生很好的经济效益、社会效益、环境效益。作者：孙鲁军、谭建华、赵训

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