何飛飛 潘云峰, 蔣亞清

(1.河海大學(xué)淮安研究院,江蘇 淮安 223005; 2.河海大學(xué),江蘇 南京 210098)

0 引言

能源作為當(dāng)今社會(huì)前進(jìn)的不竭動(dòng)力，其日益緊張的狀態(tài)不斷困擾著人們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。對(duì)此，國(guó)家制定、出臺(tái)了一系列相關(guān)法律法規(guī)文件：從2000年國(guó)家頒布的《關(guān)于發(fā)展新型建材若干意見(jiàn)》到2001年實(shí)施的《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》再到2005年的《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的頒布、實(shí)施、同年，建設(shè)部又發(fā)布了第143號(hào)部長(zhǎng)令《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》；2008年國(guó)家再次重磅出擊，頒布了《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》。這一系列的法律法規(guī)的頒布、實(shí)施，意味著國(guó)家已經(jīng)將建筑節(jié)能、墻材革新提升到法律的高度。由此可見(jiàn)，國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能、墻材革新這一板塊相當(dāng)重視，建筑節(jié)能儼然發(fā)展成為我國(guó)的一項(xiàng)新國(guó)策。

1 背景及意義

社會(huì)總能耗主要包括：建筑能耗、交通運(yùn)輸能耗和工業(yè)能耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在建筑方面的能源消耗占社會(huì)總能源消耗的比例現(xiàn)已接近30%，當(dāng)前，國(guó)家還處在建設(shè)、開(kāi)發(fā)黃金時(shí)期，所以未來(lái)一段時(shí)間里，建筑方面的能源消耗占社會(huì)總能耗的比例會(huì)逐漸增加，最終走向?yàn)榻ㄖ芎暮芸赡軙?huì)超過(guò)其他方面的能耗，成為社會(huì)各行各業(yè)能耗最大的部分[1-3]。

衣、食、住、行是人們?nèi)粘Ｉ畹慕M成部分，住是其中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，住的發(fā)展離不開(kāi)建筑行業(yè)的支持。建筑行業(yè)的發(fā)展對(duì)社會(huì)穩(wěn)定、發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。但是，在目前的建筑行業(yè)施工過(guò)程中，所采用的原材料大多還是來(lái)自形成周期很長(zhǎng)的自然資源，且目前節(jié)能建筑在我國(guó)推廣應(yīng)用范圍依舊非常小，現(xiàn)階段，建筑業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)顯然對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展是不利的。在所有建筑的能量損耗方面，最不容忽視的就是通過(guò)墻體與外界環(huán)境發(fā)生的熱交換所造成的能量損耗，所以，想要從根本上降低建筑能量損耗、提高能量利用率，就需要解決因墻體熱交換所造成的能耗，技術(shù)開(kāi)發(fā)人員研究生產(chǎn)的保溫墻板，就可以大大提高建筑物的保溫性能[4-8]。

考慮到陶粒的質(zhì)輕、保溫、抗凍、耐火、抗震等眾多優(yōu)點(diǎn)，考慮用陶粒部分取代骨料應(yīng)用到混凝土當(dāng)中，再通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞桨l(fā)泡，制備陶粒泡沫混凝土，也可以將其制作成夾芯板應(yīng)用在墻體保溫系統(tǒng)中。

目前市場(chǎng)范圍來(lái)看，陶粒泡沫混凝土在墻體保溫方面使用的較多，科研機(jī)構(gòu)投入的開(kāi)發(fā)力量較大，發(fā)展?jié)摿^大。

2 墻體保溫系統(tǒng)分類

現(xiàn)階段，墻體保溫系統(tǒng)一般分為三種：外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫和外墻自保溫[9]。

外墻外保溫顧名思義就是將保溫層放在主體墻體外面的保溫做法，一般有聚苯板(XPS，EPS)外墻外保溫材料、水泥基發(fā)泡材料、無(wú)機(jī)混凝土類外墻外保溫材料、膨脹珍珠巖、頁(yè)巖等外墻外保溫材料以及無(wú)機(jī)活性墻體保溫隔熱材料外墻外保溫。這些外墻外保溫采用的材料多為有機(jī)材料，其耐火性、耐塑性差，易引起空鼓、開(kāi)裂，甚至脫落。

外墻內(nèi)保溫體系具有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，因其工程造價(jià)成本低、自身實(shí)際操作比較簡(jiǎn)單，目前在歐美一些國(guó)家使用較多，但是，有一個(gè)明顯的不足之處，這種墻體保溫系統(tǒng)在出現(xiàn)熱橋問(wèn)題時(shí)，處理起來(lái)一般比較繁瑣。

作為近幾年興起、快速發(fā)展的自保溫系統(tǒng)，就有效的克服了前兩種保溫體系的不足，加之其施工操作工序比較簡(jiǎn)單，一次性施工到位，無(wú)需二次施工，這就大大降低了因第二次裝修對(duì)自保溫材料造成的破壞；而且對(duì)外墻的裝飾材料要求不高，大大降低由于復(fù)雜工序和原材料所帶來(lái)的污染問(wèn)題。

3 陶粒泡沫混凝土在墻體保溫系統(tǒng)應(yīng)用

目前市場(chǎng)上使用較為廣泛的墻體材料是具有質(zhì)輕、保溫、防火、抗?jié)B等一系列優(yōu)點(diǎn)的輕集料混凝土。但是輕集料屬于有限的自然資源，不能夠滿足我們的持續(xù)性生產(chǎn)要求，加上國(guó)家、行業(yè)等對(duì)建筑節(jié)能的殷切希望，提出的要求，制定的標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)高，加之一系列的環(huán)境要素的影響，這就對(duì)我們技術(shù)開(kāi)發(fā)人員提出了新的要求，要求我們尋找、開(kāi)發(fā)新的可代替骨料。目前市場(chǎng)采用的輕骨料主要有淤泥、粉煤灰、膨脹珍珠巖、頁(yè)巖等。這些不僅可以解決墻體材料的緊缺還可以變廢為寶，改善土壤、大氣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)發(fā)展與自然環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)。

陶粒泡沫混凝土是指以水泥基膠凝材料、水、發(fā)泡劑、陶粒(體積分?jǐn)?shù)≥20%)為主要組成材料，按照一定比例，通過(guò)發(fā)氣劑發(fā)氣、再經(jīng)過(guò)攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)切割等一系列工序，最終生產(chǎn)出來(lái)的包含大量孔結(jié)構(gòu)的、質(zhì)輕的、防火等多重安全性能的新型自保溫材料。

陶粒泡沫混凝土開(kāi)發(fā)初期，我們將其應(yīng)用在部分墻體、墻面等部位，隨著技術(shù)的不斷完善與日臻成熟，現(xiàn)階段，我們所說(shuō)的陶粒泡沫混凝土在墻體保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅僅是一部分墻體、墻面取代普通混凝土，而是較大面積的取代，甚至作為建筑的承重墻、柱。日常生產(chǎn)過(guò)程中，工程技術(shù)人員都是依托陶粒泡沫混凝土優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，使得他們可以在根源上改善建筑的熱橋問(wèn)題。建筑熱橋部分熱傳導(dǎo)系數(shù)的降低，再加上采用保溫性能較好的砌塊輔助，這樣，不需要采用任何內(nèi)、外保溫的其他措施，就可以達(dá)到真正的墻體自保溫，實(shí)現(xiàn)建筑自身的綠色、節(jié)能。

越來(lái)越多的閑置、目前使用價(jià)值較小的材料甚至廢料都陸陸續(xù)續(xù)被用到陶?；炷林校M(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，如淤泥、頁(yè)巖、粉煤灰等。陸曉燕等[10]研究表明，在熱工性能方面，全淤泥陶粒泡沫混凝土與常見(jiàn)保溫墻體進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，發(fā)現(xiàn)全淤泥陶粒泡沫混凝土砌塊與常見(jiàn)墻體材料相比,其經(jīng)濟(jì)性、保溫性能都有明顯的優(yōu)勢(shì),利用全淤泥陶粒泡沫混凝土砌塊作為單一墻體材料能滿足建筑節(jié)能50%和65%指標(biāo)要求。邢朝燕[11]研究發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖陶粒泡沫混凝土凍融試驗(yàn)后質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失小、干燥收縮也很小,模擬的頁(yè)巖陶粒泡沫混凝土熱工性能很好，導(dǎo)熱系數(shù)較低。陳偉[12]研究表明，粉煤灰作為摻加料，制備的粉煤灰陶?；炷辆哂袕?qiáng)度較高、體積穩(wěn)定性好、保溫隔熱性能好的優(yōu)點(diǎn)。

伴隨著時(shí)間的推移，國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能這一板塊越發(fā)重視，相關(guān)法律法規(guī)、政策的相繼制定、出臺(tái)實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)建筑行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)綠色、節(jié)能、環(huán)保的新時(shí)代，陶粒泡沫混凝土作為新興的綠色墻體材料，更應(yīng)該抓住發(fā)展的機(jī)會(huì)，充分挖掘其巨大的市場(chǎng)潛力。努力帶動(dòng)節(jié)能設(shè)備、供暖系統(tǒng)、制冷等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極推動(dòng)建材業(yè)、建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，形成新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展聚集高地。

4 展望

由于陶粒泡沫混凝土原材料來(lái)源、取材途徑及具有其他墻體材料不具備的優(yōu)勢(shì)，陶粒泡沫混凝土材料具有很大發(fā)展?jié)摿蛷V闊的發(fā)展空間。歷經(jīng)多年的開(kāi)發(fā)、研究，陶粒泡沫混凝土取得了一些研究成果，但仍需要我們廣大科研工作者不斷探索方法、改進(jìn)工藝，以早日實(shí)現(xiàn)陶粒泡沫混凝土的工業(yè)化擴(kuò)大生產(chǎn)和應(yīng)用，為國(guó)家的建筑節(jié)能事業(yè)打造新亮點(diǎn)。