隨著能源問題的日益突出，我國對建筑節(jié)能工作越來越重視。近年來，伴隨建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提高，建筑能耗呈急劇上揚趨勢。推進(jìn)建筑節(jié)能工作，對節(jié)約能源、緩解環(huán)境污染，對社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的作用。十多年來，外墻外保溫技術(shù)為我國建筑節(jié)能作出了重要貢獻(xiàn)。隨著建筑節(jié)能工作的穩(wěn)步推進(jìn)和不斷深化，我國對建筑節(jié)能技術(shù)提出了更高要求。目前，節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化新型建筑結(jié)構(gòu)體系成為重要發(fā)展方向，其在解決建筑節(jié)能、外墻保溫系統(tǒng)與建筑同壽命等核心問題的同時，顯著提高建筑的安全性和耐久性，因此迫切需要研發(fā)結(jié)構(gòu)功能一體化新型墻體砌筑材料。
城鎮(zhèn)化與村鎮(zhèn)建設(shè)是我國現(xiàn)代化建設(shè)的重大戰(zhàn)略任務(wù)，也是保持我國經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展的持久動力。城鎮(zhèn)化和村鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展與社會主義新農(nóng)村建設(shè)緊密相關(guān)，已成為改善民生、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)、建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重要內(nèi)容。近年來，我國的墻體材料革新和建筑節(jié)能工作重心由城市逐漸擴(kuò)展到村鎮(zhèn)，同樣需要發(fā)展具有結(jié)構(gòu)、保溫隔熱、裝飾、防水等多功能的新型墻體材料。
為此，科技部批準(zhǔn)設(shè)立了“十二五”國家科技支撐計劃課題“村鎮(zhèn)建筑用多功能墻體材料的研發(fā)與應(yīng)用”，由中國建筑材料科學(xué)研究總院（以下簡稱“中國建材總院”）牽頭、揚州威奧重工機(jī)械有限公司、北京金陽新建材有限公司等單位聯(lián)合承擔(dān)。該課題針對村鎮(zhèn)建筑用墻體材料發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢，結(jié)合村鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展需要，充分利用農(nóng)村資源，因地制宜并考慮實用性、經(jīng)濟(jì)性、功能性、安全性和耐久性，通過開展村鎮(zhèn)建筑用多功能墻體材料的研發(fā)與應(yīng)用，提升了村鎮(zhèn)建筑用墻體材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用的整體技術(shù)水平，促進(jìn)了我國建材業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
作為我國墻材革新的主導(dǎo)新型墻體砌筑材料，普通混凝土砌塊熱工性能差，已無法滿足節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化新型建筑結(jié)構(gòu)體系的需要，必須采用先進(jìn)技術(shù)來提升熱工性能，增加使用功能，使其由單一結(jié)構(gòu)材料轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)和節(jié)能一體化的節(jié)能型墻體砌筑材料，以使用其砌筑的墻體熱工性能可滿足我國不同氣候地區(qū)相應(yīng)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。本課題在研究混凝土砌塊熱工性能提升技術(shù)基礎(chǔ)上，研制成功結(jié)構(gòu)功能一體化建筑保溫砌塊系列產(chǎn)品、關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備和配套保溫砌筑砂漿，編制建筑構(gòu)造專項圖集和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，建立建筑保溫砌塊應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系。成果已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并規(guī)模應(yīng)用，社會經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。
中國建材總院課題組提出并組合采用“優(yōu)選基材組成、優(yōu)化基體結(jié)構(gòu)、充填保溫材料和采取組合結(jié)構(gòu)”技術(shù)提升混凝土建筑保溫砌塊熱工性能，發(fā)明了多排孔輕骨料混凝土保溫砌塊、充填式混凝土保溫砌塊、組合結(jié)構(gòu)混凝土保溫砌塊3類典型產(chǎn)品，使普通混凝土建筑砌塊升級換代為建筑保溫砌塊，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化應(yīng)用，滿足我國執(zhí)行不同節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不同氣候地區(qū)對節(jié)能型墻體砌筑材料的需求；針對典型建筑保溫砌塊結(jié)構(gòu)特點，提出并采用“輪碾—模振—蒸養(yǎng)”工藝制備多排孔輕骨料混凝土保溫砌塊，采用“在線或離線填充高效保溫材料”工藝制備充填式混凝土保溫砌塊，采用“在線組合或離線組裝高效保溫材料”工藝制備組合結(jié)構(gòu)混凝土保溫砌塊，解決了建筑保溫砌塊核心生產(chǎn)技術(shù)，有效實現(xiàn)產(chǎn)品性能控制，為建筑保溫砌塊產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)； 發(fā)明發(fā)泡水泥漿體多頭群澆注裝置，開發(fā)水泥漿體定量澆注裝置、發(fā)泡劑計量裝置等關(guān)鍵組件，在國內(nèi)外率先研制成功化學(xué)發(fā)泡水泥定量澆注系統(tǒng)，實現(xiàn)在一個填充周期內(nèi)若干個砌塊定時定量同步注入發(fā)泡水泥，解決了在線澆注漿體類保溫材料技術(shù)難題；針對建筑保溫砌塊性能和結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用區(qū)域差異，突出科學(xué)、先進(jìn)、實用、經(jīng)濟(jì)原則，編制建筑構(gòu)造專項圖集，制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，研制關(guān)鍵配套材料，建立應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，為建筑保溫砌塊產(chǎn)業(yè)化、生產(chǎn)、設(shè)計、施工提供技術(shù)支撐。
1.發(fā)泡水泥充填式混凝土保溫砌塊及其生產(chǎn)技術(shù)
采用普通混凝土或輕集料混凝土制備帶空腔的承重基體，通過在線充填超輕發(fā)泡水泥制成的發(fā)泡水泥充填式混凝土保溫砌塊(見圖1)，具有質(zhì)輕、保溫隔熱性能好、不燃、比強(qiáng)度高、耐久性好、利廢等特點。該產(chǎn)品在帶空腔基體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、超輕發(fā)泡水泥在線填充技術(shù)等方面擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲授權(quán)專利6項。該項成果已在江蘇常州等地實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模應(yīng)用。2015年9月被列為江蘇省建設(shè)科技成果推廣項目。
2.組合結(jié)構(gòu)發(fā)泡混凝土保溫砌塊及其生產(chǎn)技術(shù)
采用XPS/EPS/發(fā)泡聚氨酯/發(fā)泡水泥作為保溫芯層，發(fā)泡混凝土作為承重基材，通過在線填充、在線澆注、化學(xué)發(fā)泡、成型和切割制成的組合結(jié)構(gòu)發(fā)泡混凝土保溫砌塊(見圖2)，保溫性能優(yōu)異，通過調(diào)整保溫芯層材料品種及其厚度，砌塊砌體性能可滿足我國不同氣候地區(qū)節(jié)能65%~75%要求，尤其適用于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)。該成果在砌塊結(jié)構(gòu)、發(fā)泡混凝土制備技術(shù)、關(guān)鍵生產(chǎn)裝置及控制技術(shù)等方面擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲授權(quán)專利3項。發(fā)泡混凝土可利用建筑垃圾、鋼渣、爐底渣、尾礦等多種固體廢棄物作為生產(chǎn)原料，利廢率達(dá)到50%~80%。
3.化學(xué)發(fā)泡水泥定量澆注系統(tǒng)
通過發(fā)明發(fā)泡水泥漿體多頭群澆注裝置(見圖3)，開發(fā)水泥漿體定量裝置、發(fā)泡劑計量裝置、發(fā)泡水泥專用攪拌機(jī)和智能控制系統(tǒng)等關(guān)鍵組件，在國內(nèi)外率先研制成功化學(xué)發(fā)泡水泥定量澆注系統(tǒng)(見圖4)，實現(xiàn)在一個填充周期內(nèi)若干個混凝土空心砌塊定時定量同步澆注發(fā)泡水泥漿體，解決了在線澆注漿體類保溫材料的技術(shù)難題，為發(fā)泡水泥充填式混凝土復(fù)合保溫砌塊產(chǎn)業(yè)化解決了核心裝備?；瘜W(xué)發(fā)泡水泥定量澆注系統(tǒng)已獲發(fā)明專利2項和實用新型專利1項。
4.保溫砌筑砂漿
由砌筑材料砌筑而成的墻體，其保溫性能不但取決于砌筑材料的熱工性能，而且與砌筑砂漿性能和灰縫寬度密切相關(guān)。采用保溫砌筑砂漿和薄灰縫技術(shù)，可顯著降低灰縫對建筑保溫砌塊砌體熱工性能的影響度，最大降幅達(dá)35%。本課題以爐底渣、粉煤灰、膨脹?；⒅榈葹橹饕希兄瞥晒哂袃?yōu)異施工性能的兩種保溫砌筑砂漿，為薄灰縫砌筑技術(shù)的實施提供材料保障。采用膨脹?；⒅椤唷勖夯摇砑觿┰象w系制備的膨脹?；⒅楸仄鲋皾{，強(qiáng)度等級可達(dá)到Mb3.5和Mb5，抗凍性合格。采用爐底渣—水泥—粉煤灰—添加劑原料體系制備的爐底渣保溫砌筑砂漿，強(qiáng)度等級達(dá)到Mb5和Mb7.5，干密度小于1000kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.250W/(m·K)，抗凍性能D25合格，固體廢棄物(爐底渣+粉煤灰)利用率超過60%(重量比)。
隨著我國建筑節(jié)能工作的全面推進(jìn)和不斷深化，對節(jié)能型墻體砌筑材料提出了更高要求。建筑保溫砌塊作為節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化新型建筑結(jié)構(gòu)體系的主要墻體砌筑材料，具有防火、安全、耐久，施工方便、綜合成本低、與建筑物同壽命等特點，其推廣和應(yīng)用將會積極推進(jìn)我國墻體材料革新和建筑節(jié)能工作，社會和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
