外墻部分蒸壓加氣混凝土砌塊滿足節(jié)能６５％要求

1、.外墻部分蒸壓加氣混凝土砌塊滿足節(jié)能要求 【摘 要】 用于砌體的蒸壓加氣混凝土砌塊,在采用合適的施工技術(shù)和方法的前提下,可滿足夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能65%或50%的設(shè)計(jì)要求。 【關(guān)鍵詞】 蒸壓加氣混凝土砌塊;輕質(zhì)保溫砂漿;墻體熱工計(jì)算 【中圖分類號】 TU573.76 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 AB 【文章編號】 1727-5123(2009)03-034-03 The autoclaved aerated concrete using outside wall part can meet the energy-saving 65% requirement 【Abstract】 If the appropri

2、ate technology and methods were used,the autoclavedaeratedconcreteblockusingasbrickwork canmeet the energy-saving 65% or 50%design requirement at the hot summer and cold winter arcas. 【Key words】 Autoclaved aerated concrete block; Light thermal insulation mortar; Wall thermal calculation 1夏熱冬冷地區(qū)的氣候特

3、點(diǎn) 中國的過渡地區(qū),按照建筑氣候分區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)。該地區(qū)包括重慶、上海2個直轄市;湖北、湖南、安徽、江蘇、河南5省南半部;福建省北部;陜西、甘肅省南端;廣東、廣西2省區(qū)北端。該地區(qū)涉及16個省自治區(qū),約有4億人口,是中國人口最密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快的地區(qū)。 該地區(qū)最熱月平均溫度2530,平均相對濕度80%左右,冬季氣溫雖然比北方高,但日照率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于北方。北方冬季日照率大多超過60%。該地區(qū)由東到西,冬季日照率急劇減少。東部最高,也只有40%左右;中部30%左右;西部20%左右。重慶只有13%。貴州省遵義只有10%,整個冬季天氣陰沉,雨雪綿綿,幾乎不見陽光。該地區(qū)冬季的基本氣候特點(diǎn)是陰冷潮濕

4、。 2蒸壓加氣混凝土砌塊應(yīng)用中的要求 目前由于沒有使用配套的砌筑、抹灰砂漿,蒸壓加氣混凝土砌塊的應(yīng)用存在以下問題: 2.1加氣混凝土砌塊容重小,強(qiáng)度較低(如重慶本地加氣砌塊強(qiáng)度約為5.0MPa),導(dǎo)熱系數(shù)小,而普通砂漿的容重大,強(qiáng)度較高(一般為720MPa),導(dǎo)熱系數(shù)也較大。當(dāng)外界溫差較大時,砂漿層和塊材層熱脹冷縮,引發(fā)的濕差變形應(yīng)力大于加氣混凝土制品抗拉強(qiáng)度(一般約為0.25MPa)時,即導(dǎo)致界面破壞,墻體出現(xiàn)開裂。同時,熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力差大于抹灰砂漿抗拉強(qiáng)度和粘結(jié)力時,抹灰層也會出現(xiàn)空鼓、開裂現(xiàn)象。 2.2一方面加強(qiáng)混凝土的吸水性強(qiáng),普通砂漿由于保水性不強(qiáng)水分會很快被吸收,大大降低了砂漿

5、的強(qiáng)度和粘結(jié)力,加氣混凝土塊材表面粉化現(xiàn)象的存在,也不利于塊材與砂漿的粘結(jié),易導(dǎo)致砂漿脫落、空鼓和起殼;另一方面,若砂漿在使用過程中發(fā)生泌水、層析、流漿等現(xiàn)象,也會使砂漿與砌體基層之間粘結(jié)不牢。 2.3普通砌筑砂漿的施工性能差。會影響砌體灰縫的飽滿度、氣密性砌體的劈剪強(qiáng)度。其硬化體積密度和砌筑寬度會引起砌塊灰縫影響系數(shù)的變化,易導(dǎo)致熱橋產(chǎn)生,影響整體保溫性能。 為了解決以上問題,必須采取有效措施:提高砂漿的保水性;加強(qiáng)砂漿與加氣混凝土的粘結(jié):降低砂漿容重、強(qiáng)度,減少砂漿與加氣混凝土的熱工性能差異和收縮差值。目前,國內(nèi)已研制出加氣混凝土專用砌筑、抹灰砂漿,但多以砂作集料,雖然增強(qiáng)了保水性,提高了

6、粘結(jié)力,但存在自身容重較大、保溫效果差的問題,與加氣混凝土砌塊配套應(yīng)用時,墻體易產(chǎn)生熱橋,影響砌體的整體保溫效果。因此,低密度、低傳熱系數(shù)、高粘結(jié)強(qiáng)度、高保水率的抹灰、砌筑砂漿是保證加氣混凝土自保溫體系性能的關(guān)鍵因素。 3輕質(zhì)保溫砂漿的性能 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB11968-2006蒸壓加氣混凝土砌塊中對加氣混凝土砌塊性能的要求和國內(nèi)相關(guān)研究,利用重慶本地非等級粉煤灰和煤矸石作主要膠凝材料加必要的外加成分,以膨脹珍珠巖和砂為集料,優(yōu)化配比,研制出一種和易性好、粘結(jié)性強(qiáng)、抗裂能力高的輕質(zhì)保溫砂漿,其性能指標(biāo)見表1。 從表1可以看出,加入膨脹珍珠巖后砂漿容重重變小,絕干密度0.4MPa,且測試時破壞

7、界面均發(fā)生在加氣混凝土基材上,說明配制的砂漿與砌塊結(jié)合緊密,砂漿粘結(jié)性能良好。 研究表明,以大摻量非等級粉煤灰和煤矸石作膠凝材料的輕質(zhì)砂漿和易性好、保水能力強(qiáng)、粘結(jié)強(qiáng)度較高,能很好地適應(yīng)加氣混凝土砌塊的物理性能,滿足JC890-2001蒸壓加氣混凝土用砌筑砂漿與抹灰砂漿的要求,同時也具有良好的保溫性能。適用于寒冷或者夏熱冬冷地區(qū)加氣混凝土自保溫保體系抹灰、砌筑使用。 4墻體熱工計(jì)算 將研制的膨脹珍珠巖輕質(zhì)保溫砂漿應(yīng)用于加氣混凝土砌塊建筑中,根據(jù)不同地區(qū)不同節(jié)能要求(節(jié)能65%和50%),測試其外墻熱工參數(shù)。砂漿導(dǎo)熱系數(shù)為0.36W/(m?K),蓄熱系數(shù)為4.44W/(m2.K)。外墻梁、柱等框

8、架結(jié)構(gòu)的熱橋部位,須進(jìn)行外保溫處理,可選用外貼膨脹聚苯板,或采用可同時增強(qiáng)耐火性的無機(jī)保溫砂漿(如膨脹珍珠巖聚合物砂漿、玻化微珠保溫漿料等)。 4.1建筑物外墻平均傳熱系數(shù)和平均熱惰性指標(biāo)公式。 4.1.1外墻平均傳熱系數(shù)的計(jì)算公式: Km=(KP?Sp+KB1?SB1+KB2?SB2+KB3?SB3+KB4?SB4)/(SP+SB1+SB2+SB3+SB4) 式中: Km外墻平均傳熱系數(shù)W/(m2?K) KP外墻主體部位傳熱系數(shù)W/(m2?K) Km、KB2、KB3、KB4外墻周邊熱橋部位(各種柱、梁、樓板等)傳熱系數(shù)W/(m2?K) Sp-外墻主體部位面積(m2); Sm、SB2、SB3、

9、SB4-外墻周邊熱橋部位面積(m2)。 4.1.2外墻平均熱惰性指標(biāo)計(jì)算公式: Dm=(Dp?Sp+DB1?SB1+DB2?SB2+DB3?SB3+DB4?SB4)/(Sp+SB1+SB2+SB3+SB4) 式中: Dm外墻平均熱惰性指標(biāo) Dp外墻主體部位熱惰性指標(biāo) Dm、DB2、DB3、DB4外墻周邊熱橋部位熱惰性指標(biāo) SP外墻主體部位面積(m2) Sm、SB2、SB3、SB4外墻周邊熱橋部位面積(m2) 4.2建筑節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)的熱工驗(yàn)算。以一棟體形系數(shù)為0.4的32層高層建筑為模型,根據(jù)重慶居住建筑節(jié)能65%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求當(dāng)體形系數(shù)0.4時,外墻傳熱系數(shù)K1.1W/(m2?K),D3.0;

10、K0.7W/(m2?K),D<3.0,驗(yàn)算K、D值。該建筑為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),外墻主體采用220mm厚B05級蒸壓加氣混凝土砌塊,砌筑和抹灰采用膨脹珍珠巖輕質(zhì)保溫砂漿,抹灰層厚12mm;梁柱厚度為200mm,采用20mm厚膨脹聚苯板進(jìn)行熱橋外保溫,外墻各部位熱工參數(shù)和面積見表2。 表2 模型建筑外墻各部位熱工參數(shù) 熱工計(jì)算具體過程如下: 4.2.1外墻主體(砌塊部分)熱工計(jì)算: R0=Ri+R+Re=Ri+R1+R2+R3+R4+Re 式中: Ri內(nèi)表面換熱阻,0.11(m2?K/W) R1混合砂漿層熱阻,0.008/0.87=0.009(m2?K/W) R2輕質(zhì)砂漿層換熱阻,0.0

11、12/(0.36×1.2)=0.0028(m2?K/W) R3加氣混凝土層熱阻,0.22/(0.14×1.25)=1.257(m2?K/W) R4混合砂漿層換熱阻,0.01/0.87=0.011(m2?K/w) Re外表面換熱阻,0.05(m2?K/W) 則:外墻熱阻R0=1.465(m2?K/W) 外墻傳熱系數(shù)Kp=0.682W/(m2?K/W) 4.2.2外墻周邊熱橋部位(各種柱、梁等)熱工計(jì)算:同理,熱橋梁熱阻RB1=0.705(m2?K/W),傳熱系數(shù)KB1=1.418W/(m2?K);熱橋過梁熱阻RB2=0.705(m2?K/W),傳熱系數(shù)KB2=1.418W/(

12、m2?K);熱橋柱熱阻RB3=0.705(m2?K/W),傳熱系數(shù)KB3=1.418W/(m2?K);熱橋樓板熱阻RB4=0.629(m2?K/W),傳熱系數(shù)KB4=1.59W/(m2?K)。 4.2.3外墻平均熱工計(jì)算。把上述計(jì)算結(jié)果和其他參數(shù)代入計(jì)算公式(1)和(2),可得: Km=(7848.9+5744.7+23.08+7508.34+1330)/21707.76=1.03W/(m2?K)1.1W/(m2?K) Dm=(44538.48+10168.66+40.86+13290.5+1062.42)/(21707.76)-3.183.0 計(jì)算結(jié)果表明,使用膨脹珍珠巖輕質(zhì)保溫砂漿作為抹灰

13、和砌筑材料用于加氣混凝土自保溫體系,外墻部分能滿足重慶市建筑節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。 4.3建筑節(jié)能50%標(biāo)準(zhǔn)的熱工驗(yàn)算。以同一棟建筑為例進(jìn)行建筑節(jié)能50%設(shè)計(jì)的熱工驗(yàn)算,根據(jù)JGJ134-2001夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和DB50/5024-2002重慶市居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求K、D值分兩個級別控制,即K1.5W/(m2?K),D3.0;K1.0W/(m2?K),D2.5,驗(yàn)算K、D值。外墻主體采用220mm厚B07級蒸壓加氣混凝土砌塊,采用膨脹珍珠巖輕質(zhì)保溫砂漿砌筑和抹灰,抹灰層厚12mm;梁、柱和剪力墻等熱橋部位選用20mm厚聚合物膨脹珍珠巖砂漿其干密度為600kg/m3,導(dǎo)熱

14、系數(shù)為0.1W/(m?K),壓剪粘結(jié)強(qiáng)度0.4MPa,抗壓強(qiáng)度為2.5MPa,蓄熱系數(shù)3.5W/(m2?K)保溫處理,外墻各部位熱工參數(shù)和面積見表3。 表3 模型建筑外墻各部位熱工參數(shù) 熱工計(jì)算具體過程如下: 4.3.1外墻主體部位(砌塊)熱工計(jì)算: R0=Ri+R+Re=Ri+R1+R2+R3+R4+Re 式中: Ri內(nèi)表面換熱阻,0.11(m2?K/W) R1混合砂漿層熱阻,0.008/0.87=0.009(m2.K/W) R2保溫砂漿層換熱阻,0.012/(0.36×1.2)=0.028(m2.K/W) R3加氣混凝土層熱阻,0.22/(0.18×1.25)=0.97

15、8(m2?K/W) R4混合砂漿層熱阻,0.01/0.87=0.011(m2?K/W) Re外表面換熱阻,0.05(m2?K/W) 則:外墻熱阻R0=1.186(m2?K/W) 外墻傳熱系數(shù)Kp=0.843W/(m2?K/W) 4.3.2外墻周邊熱橋部位(各種柱、梁等)熱工計(jì)算。同理,熱橋梁熱阻RB1=0.472(m2?K/W),傳熱系數(shù)K=2.12W/(m2?K);熱橋過梁熱阻RB2=0.472(m2?K/W),傳熱系數(shù)K=2.12W/(m2?K);熱橋柱熱阻RB4=0.472(m2?K/W),傳熱系數(shù)K=2.12W/(m2?K);熱橋樓板熱阻RB3=0.396(m2?K/W),傳熱系數(shù)K=2.52W/(m2?K)。 4.3.3外墻平均熱工計(jì)算。把上述計(jì)算結(jié)果和其他參數(shù)代入計(jì)算公式(1)和(2