新型墙体材料及其在围护结构中的应用研究

摘要

安徽省两淮矿区每年排放大量的固体废弃物（粉煤灰、煤矸石），年排放量有1000万吨，利用率低，污染严重，并造成可再生资源的浪费；而目前国家对建筑建材绿色化又高度重视，“禁实禁粘”出台多项规定。因此如何结合我省地方资源，利用两淮地区固体废弃物生产绿色建筑材料已成为我省建筑节能发展的必然趋势。以粉煤灰、煤矸石为原料制备的新型墙体材料具有减轻自重，保温隔热，节约能源等优点。　　本课题围绕两淮矿区粉煤灰、煤矸石生产新型墙体材料为研究对象，制备出粉煤灰蒸压加气混凝土砌块、粉煤灰混凝土空心砌块（内填XPS板）、烧结煤矸石空心砖，其粉煤灰最大掺量达60％、煤矸石最大掺量达100%。课题针对三种新型墙材和传统实心粘土砖在我省工程实际应用进行了系统试验研究，结合我省夏热冬冷地区环境在合肥安徽建筑大学校内搭建四种240mm厚的不同围护结构材料示范房。采用热箱法对墙体材料传热系数进行现场热工性能分析；对试验房内空调选型，温湿度采集方案及数据处理方案等进行了开发及优化设计。研究了2013年合肥地区全年室内外气候分析，室内环境、舒适度评价；进行了试验房的能耗、降温、升温、恒温阶段试验，探讨新型墙体材料与传统粘土砖之间的相互关系；依据国家设计标准50%-65%建筑节能要求，对合肥地区常见且节能率较高的粉煤灰蒸压加气混凝土围护结构材料进行外墙外保温（改姓EPS板厚80mm）试验研究，通过软件模拟及试验相结合，对比分析外墙外保温粉煤灰蒸压加气混凝土砌块保温隔热性能，并就粉煤灰蒸压加气混凝土砌块温差变化对墙体应力应变的影响进行了探讨。　　试验结果表明利用两淮矿区固体废弃物制备三种新型墙体材料在夏热冬冷地区现场进行热工性能分析，其传热系数均小于传统粘土实心砖；新型墙体材料对室内环境及人体舒适度无危害影响；全煤矸石制备的烧结煤矸石空心砖砌筑的试验房冬季相对节能8.3%，夏季相对节能9.6%；粉煤灰掺量30%的混凝土空心砌块砌筑试验房冬季相对节能18.0%，夏季相对节能10.5%；粉煤灰掺量60%的加气混凝土砌块砌筑的试验房冬季相对节能27.3%，夏季相对节能31.1%，由此可见，粉煤灰加气混凝土砌块砌筑试验房节能降耗优势明显。试验结果表明冬季粉煤灰加气混凝土围护结构材料降温速度较慢，具有较好的保温性能；夏季升温速度较慢，具有较好的隔热性能。从冬季、夏季恒温阶段波形趋势图中表明，峰值数与试验房能耗具有一定的相关性。通过外贴改性EPS板外墙外保温系统的试验房相对节能高达57.8%，效果明显提高；软件模拟分析得出粉煤灰加气混凝土砌块墙体边缘部位受温度差应力应变影响相对较大；试验研究墙体边缘部位应变集中，大小关系是左下角＞右上角＞中间部位。本课题通过对采用不同围护结构材料工程示范房系统试验研究、软件模拟分析，该成果能够为夏热冬冷地区新型节能保温材料的选择和推广应用提供理论依据。

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第一章 绪论

1.课题研究背景

1.2粉煤灰、煤矸石的研究现状

1.3建筑节能的发展

1.3本课题研究的主要内容

1.4本课题研究目的，研究意义

第二章 新型墙体材料的试验研究

2.1墙体材料的简介

2.2围护结构材料试验方案设计

2.3试验结果分析

2.4机理分析

2.5本章小结

第三章 新型墙体材料在围护结构应用中方案设计

3.1新型围护结构材料试验房设计

3.2空调选型的设计

3.3温湿度采集方案的设计

3.4数据处理方案的设计

3.5本章小结

第四章 新型墙体材料在围护结构应用中性能研究

4.1 2013年合肥地区全年气候的分析

4.2 室内环境舒适度分析

4.3 2013全年数据的处理与分析

4.4本章小结

第五章 粉煤灰蒸压加气混凝土围护结构材料的试验研究

5.1外墙外保温的试验研究

5.2节能效果分析

5.3粉煤灰蒸压加气混凝土墙体应力应变分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果