基本信息
- 项目名称：
- 新型泡沫陶粒混凝土墙材及其配套保温砂浆
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 新型节能墙体主要由泡沫陶粒混凝土砌块主体和陶砂保温砂浆两部分组成，泡沫陶粒混凝土砌块结合了泡沫混凝土与陶粒混凝土的优点，在原材料中添加陶粒和发泡剂等具有节能环保的材料，内部设置了圆形孔洞，表面设置纹理，增强砌块的保温性能和砂浆的粘结力，并且利用了废弃的陶砂制成的陶砂保温砂浆作为外保温层。本发明设计合理，结构简单，生产成本低廉，既适合建筑体系结构要求，同时满足国家建筑节能50%的要求。
- 详细介绍：
- 能源可持续性的合理使用成为全球关注的一个热点问题。国家大力倡导节能环保，绿色能源的主体思想。国家要求减少能源从生产到消费各个环节的浪费，更加有效合理的利用能源。 建筑节能,指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗，是基于能源危机引发的人类对于生活方式，生活态度的全面思考后提出的解决途径。 墙体材料的发展与土地、资源、能源、环境和建筑节能有着密切的联系。近年来,在各地和各有关部门的共同推进下，我国墙体材料革新和推广工作取得了积极进展。新型墙体材料和产品的研制与开发得到了较快发展，新型墙体材料应用范围不断扩大,取得了明显的经济效益和社会效益。但是，墙体材料革新和推广建筑节能工作还存在一些问题，主要表现为：首先，新型墙体材料的产品较单一，生产工艺简单，技术含量不高。其次，传统不合理产品仍未彻底退出市场[1]。总之，大力发展节能、节土、保护环境的新型墙体材料是我国“十二五”期间建筑节能工作的重要任务。 目前在建筑行业中，各种建筑物的墙体主要由粘土砖砌筑而成。而采用这种方法砌筑而成的墙体其保温性能较差，并且严重破坏耕地[2]。为提高保温性能，通常采用苯板或者泡沫板作为墙体保温材料，但是这些材料的使用寿命很短，只有10年左右，并且强度很低，耐火性能特别差，央视北配楼就是很好的例子[3]。泡沫混凝土具有密度低、保温、隔热、隔音、隔潮等优异功能, 适宜用作墙体、屋面的保温隔热材料，而且生产投资少、施工方便、可大量利用工业废渣，它的应用对建筑节能以及环境保护都具有重要意义， 因而在国内外建筑业受到高度重视并得到广泛应用， 但是泡沫混凝土还存在料浆稳定性差、强度低、收缩大、易开裂、易吸水等诸多的问题，严重影响了它在建筑业中的广泛使用[4]。陶粒混凝土与其它轻骨料混凝土相比具有优异的性能,具有较高的抗压强度， 但也存在和易性不好的缺点这使得混凝土的结构缺陷多、孔结构不合理, 最终导致保温性能不尽人意[5]。加气混凝土也具有很好的保温隔热性能，但是该材料也存在容易吸水影响其隔热保温性能等缺点。建筑领域中，人们一直在寻找成本低廉、施工工艺简单、保温性能较好、寿命长的墙体保温材料[6]。 外保温层对建筑主体结构有保护作用，有利于稳定室内温度, 提高室内环境的舒适度。常用的外保温方法是将聚苯板粘贴、钉挂在外墙外表面, 复以玻纤网布,然后用聚合物水泥浆罩面。这种方案的保温效果尚可, 但存在的主要技术问题是施工复杂, 日后易产生表面开裂、空鼓、脱落等问题，并且防火性很差。胶粉聚苯颗粒保温砂浆具有较好的保温性能，施工工艺简单，但保温层较厚，要分几次抹灰才可以，施工工期较长。玻化微珠无机保温砂浆防火性能好，使用寿命更长，抗撞击性能优越，但是保温层较厚，要分几次抹灰才可以，现场施工时，操作上的个体差异较大，很容易造成使整体的质量下降。因此，一直以来，人们在不断改进砂浆的各种性能，以满足建筑需求。 结合温州的气候及工程应用特点，开发的新型泡沫陶粒混凝土结合了泡沫混凝土与陶粒混凝土隔热、隔音、质量轻、保温性好等优点，同时解决了强度低、收缩大、易开裂、易吸水等诸多问题。并且原材料来源广泛，价格与加气混凝土相比基本相同，但是其保温性能却大大优于加气混凝土。陶砂保温砂浆采用的陶砂为陶粒厂所产生的废料，由此陶砂制作而成的保温砂浆具有容量小，保温隔热性能好，与基层材料粘结紧密，吸水率低，吸音、防火效果好等诸多优点。泡沫陶粒混凝土砌块配以保温砂浆砌筑而成一种新型的节能墙体。该墙体可满足50%的建筑节能要求，通过对这种新型环保节能墙体进行力学、节能指标测试，各项指标已满足建筑节能墙材的需要。所研发的产品不仅具有较高的强度、良好的保温性能，且施工后收缩小，而且所采用的原材料来源广泛，价格实惠，节能效益显著，具有广阔的应用前景和市场空间。研究成果的推广应用，对促进温州地区建筑节能材料的发展，提高工程质量具有重要意义。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的： 能源可持续性成为全球关注的一个热点问题，国家大力倡导建筑节能的主体思想。粘土砖砌筑而成的墙体其保温性能较差，并且严重破坏耕地；苯板或者泡沫板耐火性能特别差；泡沫混凝土强度低、收缩大、易开裂、易吸水；陶粒混凝土也存在和易性不好的缺点。 基本思路： （1）泡沫陶粒混凝土的发泡剂的选择及研究。 （2）泡沫陶粒混凝土和易性、强度和保温性能的材料因素分析，并确定最佳配比。 （3）泡沫陶粒混凝土砌块孔型、孔洞率对强度影响的研究。 （4）保温砂浆原料的选取。 （5）保温砂浆强度、容重、保温性能的材料因素分析，得出最佳配比。 （6）研究砌块与砂浆结合形成墙体的强度及保温性能。 创新点： 泡沫混凝土与陶粒混凝土密度相近，基于此因素研究制成的泡沫陶粒混凝土具有很好的保温性能。 陶砂保温砂浆施工速度快、耐火性好、强度高、保温性能优越，具有很好的经济效益。 关键技术： （1）新型的保温隔热节能砌块的原料及配合比确定； （2）块型设计、孔洞设计及孔洞率研究； （3）新型陶砂保温砂浆的原料及配合比确定； （4）墙体强度及保温性能的测试。 主要性能技术指标： （1）砌块主体抗压强度5.0 MPa。 （2）砌块主体传热系数0.342 W/m•K。 （3）粘结水泥砂浆抗压强度7.5 MPa。 （4）保温砂浆抗压强度2.5 MPa。 （5）抹面保温砂浆传热系数0.162 W/m•K。 （6）墙体传热系数0.293 W/㎡•K。
科学性、先进性
- 由泡沫陶粒混凝土砌块和陶砂保温砂浆结合形成一种新型的保温墙体经检测，可以满足各项力学性能，砌块主体抗压强度2.5 MPa，保温砂浆抗压强度2.5 MPa。又满足国家规定的节能要求，砌块主体传热系数0.342 W/m•K，抹面保温砂浆传热系数0.162 W/m•K，墙体传热系数0.293 W/㎡•K。 该墙体强度高，收缩性小，保温性能优良，满足建筑节能50%的要求。对我国经济的可持续发展，节约资源和能源，实现建筑的现代化将产生深远的意义和作用。 考虑到浙江地区建筑业发展情况，可节约资金3亿元以上，同时可解决建筑垃圾和工业废弃物的处理处置问题，节约宝贵的土地资源。
获奖情况及鉴定结果
- 温州大学校挑战杯一等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 实物产品和图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 我们研制新型墙体，泡沫陶粒混凝土既解决了泡沫混凝土砌块和陶粒混凝土砌块的缺点，又结合他们的优点。与研制出的配套砂浆相结合使用，具有很好的保温性能，满足建筑节能要求。同时该墙体使用的原料来源广泛，砂浆还中使用的陶砂为陶粒厂生产陶粒时产生的废料，解决工业废料处理难的问题。所以该墙体一旦推广具有很好的市场前景。 国家在“十二五”计划明确提出要积极推动合同能源管理等有效的市场方式来推进节能减排。我们的产品符合政策要求，能够得到国家的大力支持，建筑节能市场蕴含着无限商机。
同类课题研究水平概述
- 墙体材料的发展与土地、资源、能源、环境和建筑节能有着密切的联系。目前国内墙体主要采用黏土实心砖、加气混凝土砌块、聚苯板复合材料墙体等但是黏土实心砖是一种消耗能源高，严重威胁土地资源,在生产与使用过程中污染环境的产品。加气混凝土砌块收缩性大，制成的墙体会严重开裂。泡沫混凝土存在料浆稳定性差、强度低、收缩大、易开裂、易吸水等诸多的问题。陶粒混凝土保温性能不尽人意。保护环境的新型墙体材料是我国“十二五”期间建筑节能工作的重要任务。 国外墙体材料发展相当迅速，欧洲国家中，混凝土砌块的用量占墙体材料的比例约在10% ～30%之间，应用标准和施工规范齐全。纸面石膏板在美国、日本等国家已经形成规模化生产，并且在原料方面，利用工业废石膏的比例在不断攀升。德国是灰砂砖应用和生产都居领先地位的国家，不仅量大，而且种类齐全。俄罗斯则是加气混凝土产量和用量最大的国家，加气混凝土的性能进一步向轻质、高强、多功能方向发展。这些产品具有较低的吸水率和较好的保温性能。 本发明将泡沫混凝土与陶粒混凝土的优点相结合制成的泡沫陶粒混凝土（已申请专利）具有质量轻、收缩性小、保温性好、抗渗性能强等诸多优点，并配合自己研究所得的保温砂浆砌筑而成的墙体，可满足50%的建筑节能要求。本发明不仅满足建筑业对自保温体系节能墙材日益增长的技术要求，而且可以降低墙材企业生产成本，解决制砖企业粘土材料来源问题。与传统烧结砖相比，具有更高的强度，保温效果达到建筑节能要求；与传统自保温墙体材料相比，成本低廉，无收缩开裂问题。粘结材料和保护层为新型陶砂保温砂浆（已申请专利），与传统的砂浆相比该新型陶砂保温砂浆其容量小，保温隔热性能好，与基层材料粘结紧密，吸水率低，并吸音、防火。由于大部分原料来源广泛，价格低廉，同时陶砂为陶粒厂产生的废料，解决了陶粒厂废料处理难的问题，同时保护了环境，促进了本地区循环经济的发展。
