【摘 要】结合重庆市生产烧结页岩空心砖的实践经验，通过采取一系列技术措施，确定节能型烧结页岩空心砖的孔型、孔洞率、孔洞排数，研制出适合重庆当地推广应用的节能型烧结页岩空心砖。工程实践证明，其具有显著的经济效益和社会效益。
【关键词】建筑节能；烧结页岩空心砖；自保温墙材；研制和应用
1 前 言
JG 149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》、JG 158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》等标准中均规定，系统基本构造中应按需要采用锚栓将保温层与基层锚固，其有效锚固深度应不小于25mm。但目前在重庆市作为非承重墙材广泛使用的烧结页岩空心砖，保温性能欠佳且条面壁厚较薄(约为15mm)，不能满足锚固要求。随着建筑节能工作的全面展开，外墙外保温体系在重庆得到广泛应用，近几年大量工程实践暴露出膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统及胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统在耐久性、耐火稳定性、粘贴面砖可靠性等方面存在缺陷，难以满足建筑节能及工程安全等要求。
2007年，节能型烧结页岩空心砖的研制被重庆市批准立项，为《重庆市经济适用安全建筑节能技术路线研究与示范》研究课题的子课题。
2 普通烧结页岩空心砖的特点
烧结页岩空心砖具有密度小、强度高、稳定性及抗裂性能好、原材料供应方便且价格低等特点，已成为重庆市新型墙材的主流产品。据统计，2006年重庆市普通烧结页岩空心砖的用量已近180万m3，约占非承重墙材总用量的60％。然而，作为自保温体系的墙材不能满足节能设计标准的要求，用其所砌筑的外墙需加外保温材料。如：12孔200mm厚普通页岩空心砖墙体，必须在外侧加抹20mm厚保温砂浆，复合墙体的传热系数K=1.47W／(m2·K)，才能达到节能50％设计标准规定性指标D≥3.0、K≤1.5W／(m2·K)的要求。重庆市主城核心区自2008年1月1日起在夏热冬冷地区将率先执行建筑节能65％设计标准，目前已发布实施的重庆市《居住建筑节能65％设计标准》，对墙体的热工性能提出了更高要求，因此需要采取一系列技术措施提高烧结页岩空心砖的热工性能。
3 提升烧结页岩空心砖热工性能的技术措施
3．1 调整原材料组分及配合比
同一规格和相同孔型、孔排列及孔洞率的烧结空心砖，其保温隔热综合性能随密度的降低而提高。因此，需从原材料人手，对产品的原材料和配合比进行重新设计，在保证一定强度的基础上，降低产品的密度，进一步提高产品的热工性能；(1)提高泥料的塑性；(2)提高泥料的细度；(3)内掺气孔形成剂和轻质填料；(4) 调整各原材料的配合比。
3．2 优化孔型结构及创新孔排列方式
国内众多文献对影响多孔砖热工性能的因素进行了大量分析。研究结果表明，提高多孔砖热工性能的途径有：(1)改变多孔砖的孔型，增大长路对流；(2)增加孔洞行列数，孔洞错开排列；(3)加长热传导在孔壁中的流程；(4)减小多孔砖的孔洞尺寸及孔壁厚度；(5)改善多孔砖材料性能，降低其导热系数。
借鉴以上研究成果，并结合重庆市生产烧结页岩空心砖的实践经验，经过多次试验，确定节能型烧结页岩空心砖制备时采用条状矩形孔，孔洞率控制在50％左右，产品孔洞排数为5 ~ 6排，孔洞宽度控制在15mm ~ 22mm之间，孔间错位排列，密度等级为800 级~ 900级，并根据条面壁厚分为厚壁节能型和高效节能型两类。
对厚壁节能型烧结页岩空心砖，为保证外墙外保温系统锚栓有效锚固深度，设计时应使产品的条面壁厚不小于25mm。同时，为达到产品标准GB 13545-2003《烧结空心砖和空心砌块》对产品孔洞率的要求，在满足生产工艺和强度要求的前提下，减小大面壁厚及肋的厚度，以提高产品的孔洞率。通过多次试验，最终确定了产品条面壁厚为25mm~28mm，大面壁厚为7mm~9mm，竖向肋厚为6mm~7mm，水平肋厚为5mm~6mm。这样可使保温系统锚栓锚固时的拉拔承载力及锚固可靠性大大提高，同时减少了砖体上经大面和肋进行传热的面积，提高了保温隔热性能。厚壁节能型烧结页岩空心砖外观如图1所示。
190mm×200mm×115mm
190mm×240mm×115mm
图1 厚壁节能型烧结页岩空心砖示意图
对高效节能型烧结页岩空心砖，要在既定墙体厚度的情况下提高砌体的传热阻，应尽可能采用多排孔且热流传导路线最长的方式。通过多次试验，最终形成了240mm×240mm(200mm、220mm、230mm)×240mm这几种规格，其孔数均为27孔，矩形孔，有序交错排列。高效节能型烧结页岩空心砖外观如图2所示。
3．3 调整生产工艺
由于厚壁节能型烧结页岩空心砖和高效节能型烧结页岩空心砖与重庆市生产的普通烧结页岩空心砖相比，从外观尺寸、规格型号以及产品原材料方面都进行了改进，因此生产工艺也需进行调整。(1)更换生产机具、模具，并调整相关工艺参数，确保坯体成型质量；(2)严格控制干燥工序、时间及干燥、烧成温度，减少产品干燥收缩裂缝及焙烧中的不合格品；(3)采用二次码烧技术，筛选剔除不合格品，保证成品的质量；(4)原材料配料、成型、干燥、焙烧等各环节同步协调，密切配合。
4 节能型烧结页岩空心砖的性能
采取上述技术措施后，生产出的产品送国家法定检测机构检测，检测数据如表1所示。
序号 产品类型 孔型 条面壁厚 强度 导热系数 砌体传热系数
(mm) 等级 [W/(m·K)] [W/(m2·K)]
1 普通烧结 有序交错
页岩空心砖 排列12孔 10～15 MU2.5 0.54 1.78(200mm)
2 厚壁节能型 有序交 0.36 1.34(200mm)
烧结页岩 错排列 0.36 1.21(230mm)
空心砖 13-15孔 25～28 MU5.0 0.36 1.17(240mm)
3 高效节能型 有序交 0.32 1.22(200mm)
烧结页岩 错排列 0.34 1.16(230mm)
空心砖 27孔 15～20 MU3.5 0.35 1.14(240mm)
注：砌体为双面抹灰20mm厚晋通水泥砂浆。
从表中可看出，与普通烧结页岩空心砖相比，厚壁节能型烧结页岩空心砖与高效节能型烧结页岩空心砖的条面壁厚显著增加，强度等级显著提高，热工性能明显改善，不仅可提高外墙外保温体系锚固的安全性和可靠性，也为自保温体系的应用提供了技术上的支持。
5 节能型烧结页岩空心砖的应用及效益分析
节能型烧结页岩空心砖研制成功并进行规模化生产，目前已有近3000m3应用于重庆市多个建筑工程。工程实践证明，节能型烧结页岩空心砖具有显著的经济效益和社会效益。以重庆市一个在建住宅小区为例：该小区占地面积2.7万m2，总建筑面积7.2万m2，已完成的一期工程设计方案选用普通烧结页岩空心砖及无机保温砂浆，在建的二期工程设计方案选用高效节能型烧结页岩空心砖，仅在热桥部位采取保温措施。经节能综合指标计算和经济分析表明：两种设计方案可达到相同的节能效果。
(1)在工程造价方面：一期工程，普通页岩空心砖140元/m3，无机保温砂浆62元/m2，按100m2墙体计，保温材料需花费6200元；二期工程，高效节能型
烧结页岩空心砖190元/m3，与前者相比，每立方米墙材成本增加50元，而其每立方米可砌筑4.35m2 墙体，即每平方米墙体增加墙材成本11.49元，100m2墙体增加造价1149元，热桥部位面积约占1/3，仍采用无机保温砂浆，对100m2墙体，保温材料需花费2046元，砖差价与保温材料成本共计为3195元，与一期工程相比，节省造价3005元，降低成本近50%。
(2)在工程进度方面：二期工程仅在热桥部位采取保温措施，外墙保温面积仅为一期工程的1/3，工程量显著减少，工期明显缩短。
(3)在工程质量和安全方面：二期工程所选用墙材产品的强度等级大为提高，减少了墙体开裂和渗漏等问题；墙材产品条面壁增厚，增强了外墙外保温系统锚固的安全性；墙材产品热工性能的改善，减少了外保温材料的使用，为建筑外装饰饰材的选用提供了多种选择。
6 结 语
节能型烧结页岩空心砖的成功研制和应用是重庆市研究建筑节能经济适用安全路线的阶段性成果，研究成果和工程实践表明，该砖性能优良，具有显著的社会效益和经济效益，其对重庆市自保温墙体体系的推广和应用，降低建筑节能的综合造价，保障建筑节能工程的质量和安全等方面将起到积极作用。
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