蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫墻體的試驗(yàn)研究

蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫墻體的試驗(yàn)研究

1外墻自保溫系統(tǒng)為了響應(yīng)國(guó)家提出的“節(jié)能減排”重要精神，全國(guó)各地都顯著推進(jìn)了建筑節(jié)能的發(fā)展，建筑節(jié)能已成為建筑業(yè)的重要組成部分。其中,減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量損失是建筑節(jié)能的重要途徑,建筑節(jié)能的重點(diǎn)是提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括:墻體、屋面、門窗和樓板等。其中外墻是墻體能量散失的重要部位,墻體保溫自然成為建筑節(jié)能的重點(diǎn)。外墻保溫主要有外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫和外墻自保溫三種形式。外墻自保溫與外墻外保溫和外墻內(nèi)保溫相比,具有造價(jià)低廉、維護(hù)費(fèi)用低、外裝飾多樣化和可與建筑物同壽命的特點(diǎn)。目前,市場(chǎng)上常用的自保溫系統(tǒng)主要是蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫系統(tǒng)。蒸壓加氣混凝土砌塊是可不必再用絕熱材料的墻體材料之一,因?yàn)樗哂休^小的密度和導(dǎo)熱系數(shù)。但蒸壓加氣混凝土砌塊墻體自保溫系統(tǒng)的保溫效果會(huì)受到砌塊質(zhì)量、齡期、含濕率以及其他工藝等因素的影響,如果處理不當(dāng),會(huì)出現(xiàn)墻體開(kāi)裂、冷橋多等問(wèn)題,保溫效果將會(huì)降低。鑒于此,本文著重研究齡期、含濕率和施工工藝對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊自保溫體系的影響。2試驗(yàn)計(jì)劃和方法2.1墻體材料和傳熱系數(shù)普通砂漿采用M5水泥砂漿;專用砌筑砂漿、專用抹面砂漿和復(fù)合發(fā)泡水板用抹面砂漿水灰比均為0.25。砌塊采用A5.0、B07級(jí)蒸壓加氣混凝土砌塊(砂加氣),尺寸為600mm×300mm×200mm,由昆山朗恒新型建材有限公司生產(chǎn);Ⅱ型復(fù)合發(fā)泡水泥板,試件尺寸為300mm×300mm×30mm,由昆山宏泰建筑節(jié)能有限公司生產(chǎn)。表1中列出了制作墻體所用材料的性能指標(biāo)。采用A5.0、B07級(jí)的蒸壓加氣混凝土砌塊作為墻體材料,分別制作了三面墻體,三面墻體的豎縫和橫縫寬度都控制在8mm和12mm之間,其中一面墻體采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式是“10mm水泥抹面砂漿-200mm普通砂漿砌筑的蒸壓加氣混凝土砌塊墻體-10mm水泥抹面砂漿”,試件編號(hào)為C-200-C。第二面墻體結(jié)構(gòu)圍護(hù)形式為“10mm水泥抹面砂漿-200mm專用砌筑砂漿砌筑的蒸壓加氣混凝土砌塊墻體-10mm專用抹面砂漿”,試件編號(hào)為C-200-M。第三面墻體為“10mm水泥抹面砂漿-200mm普通水泥砂漿砌筑的蒸壓加氣混凝土砌塊墻體-30mm復(fù)合發(fā)泡水泥板-5mm抹面砂漿”,試件編號(hào)為C-200-FM。分別測(cè)試三面墻體在3d、7d、14d、21d、28d、42d和56d的傳熱系數(shù)。圖1和圖2分別為制作好的墻體試件C-200-M和C-200-FM。2.2測(cè)試方法2.2.1墻體傳熱系數(shù)調(diào)整到-20依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T13475-2008《建筑構(gòu)件穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)的測(cè)定-標(biāo)定和防護(hù)熱箱法》,此次試驗(yàn)采用了標(biāo)定熱箱法,試驗(yàn)設(shè)備即WRCD穩(wěn)態(tài)熱傳遞性質(zhì)測(cè)定裝置(見(jiàn)圖3)由沈陽(yáng)合興檢測(cè)設(shè)備有限公司生產(chǎn)。該裝置主要性能特點(diǎn)如下:熱室可到最高溫度為40℃,熱室溫度控制精度:±0.1℃;冷室最低溫度可到-20℃,冷室溫度控制精度:±0.1℃;溫度傳感器分辨率:0.0625,溫差范圍:25℃～50℃。測(cè)試時(shí),將熱室溫度控制在25℃±0.2℃,冷室溫度控制在-10℃±0.1℃,傳熱達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,根據(jù)熱公式(1)計(jì)算墻體傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù)降低率即保溫性能提高率a按照(2)式計(jì)算。式中K———試件的傳熱系數(shù)(W/K·m2);a———試件的傳熱系數(shù)降低率,精確到0.1%;Qp——輸入的總功率(W);M1———由標(biāo)定測(cè)試確定的熱箱外壁熱流系數(shù)(W/K),本試驗(yàn)臺(tái)M1=4.38W/K;M2———由標(biāo)定測(cè)試確定的試件框熱流系數(shù)(W/K),本試驗(yàn)臺(tái)M2=0.61W/K;Δθ1———熱箱外壁內(nèi)、外表面面積加權(quán)平均溫度之差(K);Δθ2———試件框熱側(cè)冷側(cè)表面面積加權(quán)平均溫度之差(K);A———熱箱開(kāi)口面積(m2);Tni———試件熱側(cè)環(huán)境溫度(K);Tne———試件冷側(cè)環(huán)境溫度(K);Kt———試件在t天的傳熱系數(shù)(W/K·m2);K3d———試件在3d的傳熱系數(shù)(W/K·m2)。2.2.2材料含濕率降低率測(cè)試墻體表面層含濕率采用感應(yīng)式、無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)高頻電磁波測(cè)量出被測(cè)物體的介點(diǎn)常數(shù),從而測(cè)出被測(cè)物體的水分。墻體含濕率測(cè)量?jī)x由廣州蘭泰儀器有限公司生產(chǎn)(見(jiàn)圖4),量程0%～70%,測(cè)量精度0.1%。測(cè)試時(shí),將感應(yīng)傳感器輕壓到被測(cè)材料的表面上,顯示器上的讀數(shù)即為被測(cè)材料中的水分含量,該試驗(yàn)設(shè)備可以測(cè)量傳感器周圍50mm材料的含濕率。在墻體兩個(gè)面分別測(cè)量10個(gè)點(diǎn),取兩面共20個(gè)測(cè)點(diǎn)的含濕率算術(shù)平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。含濕率降低率按照式(3)計(jì)算。式中β——試件墻面含濕率降低率,精確到0.1%;Wt———試件t天的含濕量(%);W3d——試件3d天的含濕量(%)。3試驗(yàn)結(jié)果及分析三面墻體在3d、7d、14d、21d、28d、42d和56d時(shí)的墻體表面層含濕率試驗(yàn)結(jié)果列于表2中,墻體傳熱系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果列于表3中。3.1-fm法從表2可以看出,從3d到14d,C-200-C含濕率減小61.9%,C-200-M減小58.5%,C-200-FM減小54.8%。從圖5可以看出,到14d以后,墻體的含濕率還在繼續(xù)減小,但減小的速度放緩。隨著齡期增長(zhǎng),墻體表面層含濕率逐漸減小,42d后趨于穩(wěn)定。因?yàn)樾轮茐w表面層水分含量高,其中一部分水參與水化,另一部分水在空氣流動(dòng)作用下會(huì)迅速的蒸發(fā)到空氣中,到了后期,可被蒸發(fā)的水變少,含濕率變化也不大。3.2墻體傳熱系數(shù)如表2所示,C-200-C墻體傳熱系數(shù)從3d到56d由1.20W/K·m2逐漸減小到0.92W/K·m2,56d較3d傳熱系數(shù)降低23.3%。C-200-M墻體傳熱系數(shù)從3d到56d由1.07W/K·m2逐漸減小到0.79W/K·m2,56d較3d傳熱系數(shù)降低26.2%。C-200-FM墻體傳熱系數(shù)從3d到56d由0.78W/K·m2逐漸減小到0.55W/K·m2,56d較3d傳熱系數(shù)降低29.5%。從圖6也可以看出,隨著齡期的增長(zhǎng),三面墻體的傳熱系數(shù)逐漸從大變小。3.3表面層含濕率隨比的變化從圖7可以看出,隨齡期增長(zhǎng),墻體表面層含濕率逐漸降低(圖7左坐標(biāo)軸),整個(gè)墻體傳熱系數(shù)(圖7右坐標(biāo)軸)也在逐漸降低,兩者之間變化的趨勢(shì)是一致的。因?yàn)?新制墻體中,砌塊的含濕率小而且變化不大,而墻體表面層的含濕率大而且變化較大,墻體表面層的含濕率對(duì)整個(gè)墻體的傳熱系數(shù)影響也大。隨著齡期的增長(zhǎng),墻體表面層的水分逐漸減少,這在很大程度上降低了整個(gè)墻體的熱傳導(dǎo)能力,從而使得傳熱系數(shù)逐漸減小。3.4墻體導(dǎo)熱系數(shù)從表3數(shù)據(jù)可以計(jì)算得出,在56d時(shí),C-200-M傳熱系數(shù)比C-200-C小14.1%,C-200-FM傳熱系數(shù)比C-200-C小40.2%,比C-200-M小30.4%。以上數(shù)據(jù)表明,在齡期和含濕率相當(dāng)情況下,C-200-M比C-200-C阻礙熱量傳遞的能力要高。其原因表現(xiàn)在兩方面:一方面C-200-C采用普通水泥砂漿砌筑,其導(dǎo)熱系數(shù)是0.68W/K·m,和砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)(0.14W/K·m)相差較大,兩者相容性不好,使得墻體整體性不好,在墻體內(nèi)存在冷橋現(xiàn)象,當(dāng)墻體兩面有溫差時(shí),熱量在墻體內(nèi)存在較多的不均勻傳遞,從而導(dǎo)致整個(gè)墻體的傳熱系數(shù)過(guò)高。而C-200-M墻體采用專用砌筑砂漿砌筑,其導(dǎo)熱系數(shù)為0.17W/K·m,和砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)接近,兩者相容性好,墻體整體性也比較好,冷橋現(xiàn)象不明顯,熱量在墻體內(nèi)傳遞時(shí)比較均勻,從而使得傳熱系數(shù)也較小。另一方面,C-200-M墻體另一面采用專用抹面砂漿,專用抹面砂漿導(dǎo)熱系數(shù)比普通水泥砂漿低,也在一定程度提高了墻體的阻熱能力。在齡期和墻體含濕率相當(dāng)?shù)那闆r下,C-200-FM比C-200-C和C-200-M的傳熱系數(shù)都低。其原因是:C-200-FM墻體增加了低導(dǎo)熱系數(shù)的復(fù)合發(fā)泡水泥板保溫層,這在很大程度上降低了墻體的熱傳導(dǎo)能力。此外,C-200-FM墻體厚度約250mm,C-200-C和C-200-M墻體厚度約220mm,前者較后兩者的厚度略大,也在一定程度上增加了墻體的熱阻,降低了傳熱能力。4蒸壓加壓混凝土當(dāng)前墻體的特性綜合以上結(jié)果和分析,可以得出以下結(jié)論:1)隨著齡期的增長(zhǎng),墻體表面層含濕率逐漸降低,14d以內(nèi)降低很快,14d以后降低緩慢,到42d以趨于穩(wěn)定。2)隨著齡期的增長(zhǎng),墻體的傳熱系數(shù)逐漸降低,56d時(shí)傳熱系數(shù)比3d時(shí)能降低23%以上,墻體保溫性能逐漸提高。3)墻體表面層的含濕率隨著齡期的增大而降低,