加气混凝土单一材料外墙保温体系

粉煤灰加气混凝土在外墙保温中的应用北京金隅集团技术中心副主任中国资源综合利用协会专家委员会委员二○○九年十月十九日张增寿加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第1页!衷心感谢中国资源综合利用利用协会粉煤灰专业委员会提供的宝贵交流机会！加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第2页!交流提纲

燃煤电厂粉煤灰的特征国内外粉煤灰综合利用现状粉煤灰加气混凝土的性能特点粉煤灰加气混凝土外墙保温体系我国主流墙体保温体系比较结论与建议加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第3页!一、粉煤灰的特征：粉煤灰的形成过程燃煤锅炉烟气在尾部引风机的负压作用下，经除尘器过滤、收集、风选后获得的细小颗粒统称飞灰；风选分离出来、沉降下来的比较粗的颗粒称为炉底灰。合称粉煤灰。因此，粉煤灰是颗粒不均匀、矿物相组成复杂、活性多变的混合物，受到煤粉颗粒成分、粒度、燃烧温度、风压等多种因素的随机叠加影响。工业发达国家因为煤种和火电厂燃烧条件单一，所以粉煤灰的特征相对稳定;我国幅员辽阔，煤炭资源分布面广，各地工业发展水平不同，各地电厂粉煤灰特征各异。加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第4页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：我国的利用领域

建材产品：约占利用总量的45％左右，主要用于粉煤灰水泥(掺量30％以上)，代粘土做水泥原料，普通水泥(掺量30％以下)，硅酸盐承重砌块和小型空心砌块，加气混凝土砌块及板，烧结陶粒，烧结砖，蒸压砖，蒸养砖，高强度双免浸泡砖，双免砖，钙硅板，大体积混凝士，泵送混凝土，高低标号混凝土，灌浆材料等。道路工程：约占利用总量的20％，主要用于粉煤灰、石灰石砂稳定路面基层，粉煤灰沥青混凝土，粉煤灰用于护坡、护提工程和刚粉煤灰修筑水库大坝等。农业：约占利用总量的15％，主要用于改良土壤，制作磁化肥，微生物复合肥，农药等。填筑材料：约占利用总量的15%，主要有：粉煤灰综合回填，矿井回填，小坝和码头等的填筑等。提取矿物和高附加值利用：约占利用总量的5%，主要有：粉煤灰中提取微珠、碳、铁、铝，洗煤重介质，冶炼三元合金，高强轻质耐火砖和耐火泥浆，作为塑料，橡胶等的填充料，制作保温材料和涂料等。加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第5页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：——欧洲燃煤产品协会（ECOBA）公布的数据（单位：万吨）

2003年2004年2006年粉煤灰产出量

4421.7

4347.6

4040.3

水泥原料

546.0

567.5

525.3

水泥混合材

237.7

248.0

265.2

混凝土掺合料

587.2

587.1

611.9

加气混凝土砌块

84.5

92.9

80.1

非加气混凝土砌块

38.0

62.7

27.7

轻骨料

9.3

14.1

烧结砖+陶瓷

13.3

9.7

7.8

灌浆材料

48.1

59.4

91.5

沥青填料

15.8

13.1

9.7

路基垫层

18.4

16.2

29.7

路面底层

38.7

34.8

4.6

通用工程填方

177.7

172.9

147.4

建筑用填方

191.1

197.2

115.4

土壤调解

3.7

1.6

4.9

总用量

2111.6

2201.6

2010.0

利用率

47%

50%

49%

加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第6页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：——日本煤炭能源中心（JCOAL）提供的数据2007年日本粉煤灰产生量1199万吨，有效利用1163万吨，利用率97％。由于粉煤灰产生量逐年增加，而水泥产量不断减少，近年来逐渐增加了粉煤灰替代粘土作为水泥原料的比例，但已经接近极限。利用方向占有效利用总量的比例

替代粘土作为水泥原料63%水泥混合材/混凝土掺合料3%地基改良、路基、煤矿填充、土木填方14.1%建筑行业3.6%肥料/土壤改良1.3%填海整地等15%加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第7页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：我国存在的问题利用方式较为单一,主渠道仍为筑路、建材制品、混凝土和水泥等,受季节影响较大,综合利用率偏低且存在显著的地区差异。在综合利用过程中,尚存在对环境的某些负面影响,如贮灰场和运输车的扬尘污染、提取有用物质后废渣的处理、农用过程中重金属积累及建材制品的放射性问题等。粉煤灰品质波动大,资源化程度低,表现为烧失量、细度常难达到应用要求。在精细化工利用方面（如提炼有价值矿物合金组分材料、塑料填充剂及回收稀有金属等）研究的较多，真正应用于生产实践的仍较少。粉煤灰资源开发和综合利用和发达的欧美国家相比还存在一定的差距，主要表现在影响粉煤灰质量的煤燃烧技术、粉煤灰的收集与分选技术，以及粉煤灰制品的质量控制体系（包括技术标准、规范和质量检测等）。目前比较成熟的技术和已建成生产线有：粉煤灰加气混凝土、粉煤灰砌筑水泥、粉煤灰粘土砖、粉煤灰硅酸盐密实砌块、粉煤灰地面砖、粉煤灰蒸压砖、粉煤灰免烧砖、粉煤灰硅酸盐水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰筑路、粉煤灰充填等。加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第8页!粉煤灰掺量一般可达70%,质轻,容重在400～800kg/m3,多孔,在容重为500kg/m3时,孔隙率为80%左右;具有良好的防火性能,不燃,无烟;加工性良好,可用一般的木工工具进行锯、刨、钉、铣。200mm厚的400级粉煤灰加气砌块混凝土传热系数值0.59W/m²K，250mm厚的500级粉煤灰加气砌块混凝土传热系数值0.58W/m²K，明显优于其他复合保温体系以400级加气混凝土砌块作为主体保温材料，热桥部位外贴300级加气混凝土进行“断桥”处理。该体系能够以单一材料方式满足我国全部地区75％节能要求、具备大规模供应能力、具有非常明显的性价比优势目前存在的主要问题是：孔洞分布、水化产物组成不合理，B04抗压仅2.0Mpa；主流产品为B06、B07级，部分厂家有能力制造B05、B04；尺寸偏差大：砌筑灰缝达15mm，冷热桥影响显著；工法繁琐、苛刻：抹灰层容易出现空鼓、开裂、剥落。三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：综述加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第9页!三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：力学性能（B04）加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第10页!三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：吸水性（B04）相同体积的烧结砖和加气混凝土吸水规律：吸水总量大，吸水速度相对较慢加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第11页!种类密度（kg/m3）导热系数（W/m·K）种类密度（kg/m3）导热系数（W/m·K）加气混凝土400～7000.12～0.18烧结空心砖8000.28烧结实心砖16000.81蒸压灰砂砖14000.4～0.64烧结多孔砖12000.43钢筋混凝土23001.75可以看出，在目前我国主要的外墙材料中加气混凝土密度最轻、导热系数最低。三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：导热系数对比加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第12页!三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：耐火性能

砌块生产用原料体积密度级别厚度（mm）耐火极限（h）水泥、矿渣、砂B051003.751505.752008.0水泥、石灰、粉煤灰B061006.02008.0水泥、石灰、砂B051504.0200大于4.0加气混凝土遇火150min后，火焰温度达到1000℃，背火面温度仅850℃。由于其生产原料完全是不可燃的无机材料，当其接触到大于1600℃的火焰趋于熔化时，也不产生任何烟气或有毒、有害气体。加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第13页!四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系：构造体系（混凝土结构、轻钢结构）框架填充加气混凝土保温体系内浇外砌混凝土结构加气混凝土保温体系内砖（块）外砌混合结构加气混凝土保温体系加气混凝土自承重保温体系加气混凝土外墙板保温体系加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第14页!四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系：砌筑砂浆块材高度远大于传统实心粘土砖砌筑砂浆必须有抗下垂、触变等流变性能砌筑灰缝饱满、密实，保证砌体墙具有足够的劈剪强度和抗震性能灰缝的厚度、砌筑砂浆硬化体密度，都会影响墙体的保温性能。这就要求砌筑砂浆轻质，并实现薄层砌筑加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第15页!四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系：粘结强度砌块加气05现代04现代05编号粘结强度(MPa)破坏形式粘结强度(MPa)破坏形式粘结强度(MPa)破坏形式1#0.479基材0.225基材0.432基材2#0.412砂浆0.249基材0.343砂浆3#0.394基材0.225基材0.323基材4#0.427基材0.296基材0.318基材5#0.473基材0.286基材0.436基材6#0.490基材0.318基材0.390基材加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第16页!四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系:专用抹灰砂浆针对缓慢的高吸水率以足量的高效保水剂,获得长效的高保水性能保证抹灰材料界面与加气混凝土表面的充分水化针对加气混凝土偏低的表面强度以高渗透性聚合物粘结剂改性水泥或者石膏进一步提高界面粘接强度针对抹灰材料在干燥过程中出现的干缩在抹灰材料中掺入膨胀组份，在固化过程具有适宜的膨胀性能，适当补偿收缩针对加气混凝土较低的弹性模量抹灰砂浆的强度、弹性模量与加气混凝土相匹配加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第17页!砌块加气05现代04现代05编号粘结强度(MPa)破坏形式粘结强度(MPa)破坏形式粘结强度(MPa)破坏形式1#0.479基材0.225基材0.432基材2#0.412砂浆0.249基材0.343砂浆3#0.394基材0.225基材0.323基材4#0.427基材0.296基材0.318基材5#0.473基材0.286基材0.436基材6#0.490基材0.318基材0.390基材四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系:专用抹灰砂浆加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第18页!用外贴聚苯板进行“断桥”处理外贴低密度加气混凝土进行“断桥”处理。用低密度加气混凝土做承重过梁、薄过梁和现浇混凝土模板四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系:热桥加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第19页!五、我国主流墙体保温体系比较：现状和存在的问题聚苯板增强网聚合物砂浆外墙外保温耐候性能差：在冷热、干湿、冻融、辐射、风化、污染腐蚀、震动等多种破坏因素的同时作用下。导致使用寿命不超过三十年防火性能差：保温材料无法做到不燃、不爆裂、不蔓延、不流淌、无毒气；防火构造设计不合理石油资源紧张：国际石油平均价格已经由2003年31.5美元/桶上涨到2008年146美元/桶；导致聚苯板价格由17元/公斤增加到23元/公斤；外保温材料成本至少增加8元/平米EPS板现浇砼外墙保温EPS板之间接茬不平、跑浆严重，钢丝网影响耐久性能胶粉EPS颗粒保温浆料外墙外保温性能稳定性的制约要素：产品均匀度、现场加水量、施工方法、养护条件等现场喷涂泡沫聚氨酯发泡表面粗糙不平，必须靠人工打磨；发泡率对温度敏感加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第20页!粉煤灰加气混凝土是唯一一种能满足65％节能设计标准要求的单一墙体材料，具有节能、利废、环保、隔热、保温、耐火、隔音造价低等诸多优点，可以长期安全地用于严寒、寒冷及夏热冬冷典型气候区。专用砌筑、抹灰砂浆可明显提高砂浆与粉煤灰加气混凝土的粘结强度，解决粉煤灰加气混凝土抹灰墙面空鼓、开裂的质量通病，提高墙体保温性能和砌体质量。对粉煤灰加气混凝土墙面的“热桥”部位，采用粘贴低密度粉煤灰加气混凝土或膨胀聚苯板进行“断桥”，可提高墙面的热工性能。在寒冷地区、夏热冬冷地区的公共建筑中应推广应用混凝土框架粉煤灰加气混凝土填充结构保温体系，在农村建筑中推广应用粉煤灰加气混凝土自承重保温体系应该深入研究加气混凝土的制造技术，进一步提高粉煤灰加气混凝土的强度和切割精度。六、结论与建议加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第21页!50年代已开始在建筑工程中作混凝土、砂浆的掺和料，在建筑工业中用来生产砖，在道路工程中作路面基层材料等，尤其在水电建设大坝工程中使用最多；60年代开始粉煤灰利用重点转向墙体材料，研制生产粉煤灰密实砌块、墙板、粉煤灰烧结陶粒和粉煤灰粘土烧结砖等；1990年粉煤灰排放量为6700万t，利用量为1900万t，利用率为28.3％；1995年排放量为9936万t，利用量为4145万t，利用率已达42％；2000年排放量为1.2亿t，利用量为7000万t，利用率为58％。近年来，粉煤灰的排放量、利用率呈同步增长，2007年全国粉煤灰的综合利用率达到66%。二、国内外粉煤灰综合利用现状：我国加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第22页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：国内各区域粉煤灰利用率特征分类粉煤灰产量粉煤灰质量替代材料下游市场需求利用率产煤区大低多而且廉小低过渡区建设区小高少而且贵大高加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第23页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：——美国粉煤灰协会（ACAA）公布的数据，单位：万短吨，1吨=1.102短吨）2005年2007年粉煤灰产出量7110.0

7170.0

混凝土/混凝土制品/灌浆材料1499.0

1370.5

水泥混合材/水泥熟料原料283.4

363.6

流动性填料8.9

11.2

建筑用填方/筑堤571.1

772.5

路基垫层/路面底层20.5

37.7

土壤改良/稳定71.6

85.7

沥青填料6.3

1.7

矿山62.6

130.6

废弃物稳定/固化265.7

268.0

农用2.4

5.0

骨料18.0

13.5

利用总量

2911.8

3162.6

利用率

40.95%

44.11%

加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第24页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：前沿综述中国有色金属工业协会组织北京炎黄投资管理有限公司、北京航空航天大学：利用粉煤灰和煤矸石等工业固体废料为原料，使用电热还原法直接制备铝硅铁合金。水电部、冶金部等：乳化碳化体系从粉煤灰浸出液中制取超细氢氧化铝,进而煅烧制取超细氢氧化铝。美国美泰科公司：高强粉煤灰陶粒，筒压强度≥大5Mpa；堆积密度650-850Kg/m3；颗粒粒径（5-20mm和5mm以下）连续级配，属结构型轻骨料範畴。日本NEC：阻燃性聚碳酸脂树脂。日本JFE控股公司：使用电热还原法直接制备铝硅铁合金。旭硝子株式会社：轻质加气混凝土板材。東北発電工業（株）東京営業所：水処理剤「FA-MICS」。自然応用科学（株）：用粉煤灰研发微晶玻璃。（株）神戸製鋼所：透水系数为1×10-2cm／sec，压缩強度为16N／mm2，空隙率8～18％的透水性极强的混凝土材料。

加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第25页!二、国内外粉煤灰综合利用现状：我国的发展方向在水泥及混凝土中的应用粉煤灰既可以代替部分黏土作为烧制水泥的原料，又可以作为水泥的混合材。三者对粉煤灰的质量要求不尽相同，便于实行差异化供应随着天然矿物的日趋紧张和商品混凝土的快速发展，必将是今后的主流应用方向之一。值得注意的是粉煤灰供应与下游需求之间的时间差带来的风险。蒸压/蒸养粉煤灰砖

凡符合JC/T409-2001硅酸盐建筑制品用粉煤灰质量要求的I、II、Ⅲ级粉煤灰均可使用干燥收缩值一般在0.6%～1.0%，砌墙很容易产生裂缝；如果采用普通水泥砂浆，蒸压粉煤灰砖砌体的抗剪强度比烧结实心粘土砖砌体低30%，随着抗震设计规范的修订，将在更多的地区被限制应用。加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第26页!三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：孔结构加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第27页!

抗冻性质量损失﹤5.0%；冻后强度﹥1.6Mpa三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：抗冻、干缩性（B04）加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第28页!三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：导热系数加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第29页!（密度416，专用抹灰砂浆抹灰厚度5mm）1#样品：试件长×高×厚=1020mm×980mm×240mm灰缝5mm含水率19.86%传热系数0.562#样品：试件长×高×厚=600mm×240mm×240mm。放置5天后进行测试，含水率25.27%。传热系数0.61

3#样品：长×高×厚=

600mm×240mm×240mm

，灰缝保持15mm厚，烘干处理，样品含水率4.49%传热系数0.51三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：墙体传热系数加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第30页!构造做法下列各频率的隔声音100～3150赫兹的计权隔声量1252505001000200040001、双面10mm抹灰2、75mm加气块29.930.430.440.249.255.538.81、双面10mm抹灰2、100mm加气块34.737.533.340.151.956.541.01、双面10mm抹灰2、150mm加气块37.438.638.448.653.657.044.0三、粉煤灰加气混凝土的性能特点：隔声性能（B05）

加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第31页!四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系：德国体系德国的轻钢结构低层住宅用砂加气保温体系，特点包括：强度高：B04抗压强度达3.0Mpa，B05抗压强度达4.0Mpa尺寸偏差小：砌筑灰缝仅3mm，没有冷热桥影响；保温性能好：300mm厚B04级传热系数0.31（W/m²K）；300mm厚B05级0.36（W/m²K）品种丰富：包括盖桥块、薄过梁、承重过梁等节点、配套材料完善周到加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第32页!四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系：灰缝影响

砂浆密度Kg/m3导热系数灰缝影响系数18000.871.2615000.761.2112000.631.1610000.461.108000.291.04注：1、加气混凝土砌块按B05级计算。2、灰缝宽度按15mm计算。注：1、加气混凝土砌块按B05级计算。2、砂浆密度1800Kg/m3灰缝宽度（mm）灰缝影响系数151.257101.18651.05631.006加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第33页!四、粉煤灰加气混凝土墙体保温体系：抹灰目前抹灰技术规程中的要求：首先要求多次淋水到规定深度现场配制界面剂封闭拉毛116、114混合砂浆分层抹灰目前抹灰技术带来的问题程序繁琐，条件苛刻材料质量、施工质量难以控制空鼓、开裂、剥落时有发生在我国127个城市禁止现场搅拌砂浆，这样的施工方式将无法实现加气混凝土单一材料外墙保温体系共39页，您现在浏览的是第34页!编号保水率(%)抗压（MPa）压折比弹性模量（n/mm2）183.084.472