摘要：本文介紹了一種新型混凝土保溫磚，它在生產過程中實現了混凝土多孔磚與EPS板的一次成型。通過EPS板與混凝土燕尾連接及內部設置鋼絲連接，使承重區、保溫區、保護層三者牢固地結合在一起。對采用帶有灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體與不帶灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體進行了熱工性能對比試驗，前者的傳熱系數比后者低45％，可滿足我國建筑節能65％的要求。
　　關鍵詞：建筑節能；混凝土保溫磚；熱工性能；
　　前言
　　我國的建筑節能工作已經走過了20多年的艱苦歷程，目前大部分省市把節能目標定在了第二階段：節能50%；部分省市走到了第三階段：節能65%。為達到這些目標，國家有關部門及各省市有關部門出臺了一系列節能設計標準規程，對于最關鍵的部位——外圍護墻體，也提出了一系列措施。目前應用最廣泛的是外墻外保溫，該技術是在主體結構完成后，通過粘貼等手段將保溫材料附和在外墻外表面。該技術的優點是保溫性能可靠，基本能做到無熱橋，所以得到普遍推廣應用。但經過幾年的應用，也發現了該技術的一些致命弱點：墻體表面開裂，雨水滲漏嚴重，且一旦發現問題，很難維修。在這種情況下，國內很多學者把目光轉向了“自保溫”墻體的研究，本文所述混凝土保溫磚即屬于“自保溫”墻體，兼具承重與保溫雙重功能。
　　1. 混凝土保溫磚的結構組成
　　混凝土保溫磚有混凝土承重區、EPS保溫層和混凝土保護層三部分組成，保溫層位于承重區和保護層之間。為了使得承重區、保溫層、保護層三者之間連接緊密，設置了相互配合的燕尾槽，可有效增加三者之間的配合強度，起到固定和拉緊作用，增加混凝土保溫磚在實際使用中的整體強度，有效保證建筑質量。為使混凝土承重區與保溫層及混凝土保護層之間的連接效果更好，在其中增加橫向連接的加強鋼筋，可以進一步加強混凝土承重區與保溫層及混凝土保護層之間連接的強度。為防止橫向鋼筋對承重區、保溫層、保護層的連接不牢固，在鋼筋的兩頭增加了固緊措施，這種設計，可以有效防止鋼筋被拉出的同時更好地增加連接的強度，達到更優化的效果。鋼筋的直徑為1.5～2.5mm,位于混凝土承重區內的長度為3～4cm,位于保護層內的長度為1～2cm。
　　混凝土承重區由粉煤灰、石粉、石屑等廢料為基材，配以水泥等膠凝材料組合而成；壁厚為20mm，雙排八孔，開孔設計為倒梯型、內切圓件度，鋪漿面為半盲孔，座漿面為全孔，砌筑時座漿面與鋪漿面雙向作用下形成灰鍵，提高了砌體抗剪和抗彎強度；其外壁到相鄰肋的距離為55～100mm，肋與肋之間的距離也是55mm，是安裝暗插座、暗開關和鋪設水電管道的最佳尺寸；孔洞率為40%，承重面積為240mm×240mm，此承重設計是根據混凝土多孔磚的240mm砌體結構設計的，在滿足強度要求的前提下砌體的容重較低。混凝土保溫磚的強度等級為MU10,MU15、MU20等。塊體尺寸與普通混凝土多孔磚匹配，可直接根據砌體規范進行工程設計。
　　保溫層由240mm×90mm×bepsmm的燕尾形狀的EPS板做成，在生產時可以簡單地放入下成型模內，然后將多孔磚材料布入成型模，上模在高壓下帶動擠壓頭擠入下模，這樣EPS板就被包含在多孔磚中，而且EPS板通過燕尾和連接鋼絲同承重區和保護層可牢固連接不易脫落。EPS板作為保溫材料它的密度為18～20kg/m3，導熱系數為0.042W／（m2•K），起到了很好的保溫隔熱作用。其中EPS板厚度beps由墻體的傳熱系數確定。
　　保護層材料同承重區材料一樣，為同材料、同強度等級的混凝土，作用是保護內側的EPS保溫板和用做連接外側裝飾層，該保護層除與EPS保溫板燕尾連接外，還在該層內設置了4根直徑2.5mm的鋼絲與承重區拉結，使承重區、保溫層、保護層牢牢地連在一起，保護層厚度為15～25mm。
　　2. 混凝土保溫磚墻體的熱工性能試驗
　　2.1不帶灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體
　　對以上所述混凝土保溫磚，取EPS板厚度beps＝45mm，生產出的混凝土保溫磚外形尺寸為300mm×240mm×90mm。試驗采用北京世紀建通科技發展有限公司生產的JTRG—Ⅱ建筑熱工溫度與熱流自動測試系統進行檢測，檢驗依據為《建筑構件穩態熱傳遞性質的測定和防護熱箱法》（GB/T13475-92）。墻體砌筑采用M5混合砂漿，砌筑完成后，在墻體兩側采用10mm厚水泥砂漿抹平，待墻體干透后進行試驗。試驗時，實驗室室溫12°C，濕度30～40％。設定冷箱溫度-10.0°C，熱箱溫度20°C。熱流系數23.26，溫度巡回路數8個，熱流巡回路數4個。連續檢測時間在溫度與熱流穩定后不少于72小時，最后取熱流穩定后不少于20組數據平均得：熱流q=36.5w/m2，熱箱墻體表面溫度θi＝18.58°C，冷箱墻體表面溫度θe=-6.57°C。由此得墻體的熱阻[3]為R＝0.689，傳熱系數k＝1.192。
　　由試驗得出，以上所述混凝土保溫磚墻體的熱工性能可以滿足夏熱冬冷地區的保溫要求（k≤1.5），但不能滿足寒冷地區如山東省節能65％的要求：《山東省居住建筑節能設計標準》（J10321-2006）（威海s≤0.35k≤0.60，0.35<s≤0.40k≤0.45，s——房屋體形系數）。分析傳熱系數較大的原因，可能是磚縫用混合砂漿砌筑，其導熱系數較大，充當了熱橋的角色。
　　2.2帶有灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體
　　經過上述的原因分析，對以上混凝土保溫磚進行改進，將EPS板伸出磚頂面和一個側面各10mm，以起到對磚縫阻熱的作用。
　　同樣取EPS板厚度beps＝45mm，用同樣的砌筑方法和試驗方法進行試驗，得到的墻體的熱阻為R＝1.4，傳熱系數k＝0.645，傳熱系數降低45％。可見對磚縫進行保溫隔熱對墻體的傳熱性能影響很大，beps＝45mm已接近規范要求。調整EPS板厚度，可得到滿足表1要求的混凝土保溫磚，為簡化起見，最終確定2種型號的混凝土保溫磚作為定型產品，如表1所示。
　　表1混凝土保溫磚傳熱系數

　　3. 混凝土保溫磚砌筑方式試驗
　　混凝土保溫磚在砌筑時，保溫層的位置有兩種放置方式，一種是將保溫層置于承重層外側，另一種是將保溫層置于承重層內側。兩種砌筑方式在熱橋處理上將采取不同的構造措施。為了尋求最佳的砌筑方案進行了實際工程實驗。首先建造了一棟四層建筑面積為1500平方米的單身宿舍樓，將混凝土保溫磚的保溫層置于承重層外側，建成不久外墻體表面就出現了大量裂縫，后經加貼玻纖網，仍出現大量裂縫，部分墻體嚴重起鼓。由此可見，在混凝土保溫磚的保溫層外15mm厚的混凝土保護層，難以承受外墻表面高溫差造成的溫度應力，很難避免墻體表面裂縫的發生。在此工程之后又建造了一棟三層住宅辦公綜合樓，將保溫層置于承重層內側，外墻表面未加玻纖網，目前，該工程建成已有2年，未發現任何裂縫。實踐證明，將保溫層置于承重層內側，可從根本上杜絕外墻表面裂縫發生。于是，混凝土保溫磚節能建筑體系確定砌筑時將保溫層置于墻體承重層內側。
　　4.綜合成本對比
　　外墻用普通混凝土標準磚砌筑240mm墻體，再用傳統外墻外保溫技術進行保溫處理的每平方米墻體綜合成本（不含內墻抹灰及粉飾）：145.36元/m2。外墻用普通多孔磚砌筑240mm墻體，再用傳統外墻外保溫技術進行保溫處理的每平方米墻體綜合成本（不含內墻抹灰及粉飾）：135.39元/m2。外墻用本文的混凝土保溫磚砌筑310mm墻體后直接抹灰綜合成本（不含內墻抹灰及粉飾）：95.93元/m2。
　　通過以上對比可以看出，達到相同熱工性能，混凝土保溫磚成本為95.93元/m2，比用混凝土標準磚加保溫層每平方米可節省49.43元，為34％；比用普通多孔磚加保溫層每平方米可節省39.46元，為29％。由此可見，該產品造價低，經濟效益可觀。
　　5.結論
　　本文研制的混凝土保溫磚，在生產過程中加入EPS保溫板，實現了混凝土多孔磚與EPS板的一次成型。EPS板與混凝土燕尾連接，并在內部設置鋼絲連接，能確保承重區、保溫區、保護層三者牢固地結合在一起。試驗顯示，采用帶有灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體比用不帶灰縫阻熱條的混凝土保溫磚砌筑的墻體，傳熱系數降低45％。
　　用上述混凝土保溫磚做成外墻墻體與用EPS板做成的外墻外保溫墻體相比有以下優點：（1）外墻飾面穩固：不易空鼓脫落，有效的避免了墻體表面的開裂。（2）保溫節能：其優異的熱工性能達到了建筑墻體一步節能65%的要求，是墻體復合走向單一材料復合的一次突破；（3）方便省時：保溫系統隨墻體砌筑的完畢而完成，不需要增加任何保溫隔熱的工序；（4）價格低廉：它比目前市場上其他節能墻材造價均低，比承重砌體外墻外保溫造價節省30%;（5）堅固耐用：保溫系統使用壽命與墻體的壽命相等，中間不需要進行任何維修與更換，切實做到了“保溫與建筑同壽命”。
　　通過在華宇怡園花都住宅樓、鴻泰墻材住宅辦公綜合樓等工程上的應用表明，室內熱環境明顯改善，可滿足當前國家房屋建筑節能65％的要求，證明此產品是成功的，可大力推廣。
　　參考文獻
　　[1]李曉健.自保溫砌塊、空心磚墻體的優勢[J].磚瓦.2007(8):61-63.
　　[2]孫偉民、戴薇原、郭樟根等.新型節能復合混凝土空心砌塊砌體抗震性能的試驗研究[J].地震工程與工程振動.2006（5）：136-144.
　　[3]GB50176-93民用建筑熱工設計規范[S].北京：中國計劃出版社，1993.