年产 5 万立方米复合自保温砌块项目可行性研究报告.docx
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年产5万立方米复合自保温砌块项目可行性研究报告
年产5万立方米复合自保温砌块项目可行性研究报告
一、概述
二、本项目主要内容及主要技术指标
1、主要内容
2、主要性能特点及技术指标
三、项目研究过程
1、原材料的选择
2、生产工艺研究
3、结构型式研究
4、物理力学性能研究
5、固体废物利用研究
四、技术突破及技术优势
五、效益分析报告
1、经济效益分析
2、社会效益分析
一、概述
复合自保温砌块
根据国家建设部、国家建材局统计资料,我国房屋建筑材料中
70%是墙体材料,其中粘土砖占据主导地位,生产粘土砖每年耗用粘
土资源达10多亿立方米,约相当于毁田50万亩,同时,我国每年生
产粘土砖消耗7000多万吨标准煤,不仅增加墙体材料的生产能耗,
而且导致新建建筑的采暖和空调能耗大幅度增加,严重加剧了能源供
需矛盾。
《国务院办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建
筑的通知》(国办发〔2005〕33号)明确规定,到2010年底,所有城
市禁止使用实心粘土砖,全国实心粘土砖年产量控制在4000亿块以
下。
国家政策的导向,无疑给新型墙体材料提供了广阔的发展空间。
世界各国开展建筑节能无不首先抓建筑围护材料的革新,一些发
达国家早在六十年代就开始改用保温性能好、生产能耗低的新型墙体
材料替代传统墙体材料。
在建筑中,外围护结构的热损耗最大,外围
护结构中墙体又占了很大份额。
所以建筑墙体改革与墙体节能技术的
发展是建筑节能技术的一个重要环节,发展外墙保护技术及节能材料
是建筑节能的主要方法之一。
按照选用材料的不同,建筑物外墙保温
材料分为单一墙体材料和复合墙体材料。
单一墙体材料,如空心砌块、
加气混凝土等,导热系数较大,一般为高效保温材料的20倍,随着
我国建筑节能65%标准越来越广泛地推行,单一材料墙体已不能满足
保温隔热的要求,更多采用承重材料与高效保温材料组合而成的复合
墙体材料。
复合墙体材料很好地结合了两种材料的特性,既不会使墙
体材料过厚过重,又具有保温隔热特性,因此复合墙体材料是一种使
用前景广阔的新型节能材料。
同时,节能材料与外墙保温技术的发展是互为促进的,节能材料
的发展必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。
由于节能
材料的不断革新,外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。
目前,
外墙保温技术主要包括外墙外保温系统、外墙内保温系统和外墙自保
温系统三种,其中外墙外保温系统在节能建筑围护结构中应用广泛,
在保温功能等方面存在较大优势,但由于其系统构造较复杂,对原材
料及系统性能要求较高,难以实现与建筑同寿命,防火性能存在较大
缺陷等不足,制约了建筑节能工程质量水平的进一步提高。
墙体自保
温技术与其它的墙体保温方式相比具有构造简单、适应传统施工习
惯、外墙饰面多样化、减少有机保温材料对环境污染等优良特点,同
时满足保温隔热与建筑围护或承重的要求,又能较好的解决围护结构
保温系统的安全性和耐久性问题,保持与建筑物相同使用寿命,节约
了工程造价。
因此,开发新型自保温墙体材料,符合国家政策和建筑
工程实际的发展趋势。
企业研究人员经过多年的努力,研制出一种复合自保温砌块及其
机械化生产线。
经有关部门检测,砌块的强度、干燥收缩率、抗冻性、
热工性和碳化系数等性能指标均满足《普通混凝土小型空心砌块》
(GB8239-1997)和《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229-2002)
的相关要求。
配套生产线具有自动化程度高、生产能力大、产品质量
好等特点,经批量试产,生产能力可达8~12万立方米/年,可实现
年产值1000~1500万元,年利税可达300~600万元。
产品经工程实
践应用,取得了良好的效果。
同时,该自保温墙体材料及其生产设备
已经申请多项国家专利,在国内外同行业引起了广泛关注。
二、本项目主要内容及主要技术指标
1.主要内容
本项目研制的复合自保温砌块属于新型墙体材料的一种。
其生产
工艺是以混凝土空心砌块为壳体,在其孔腔内填充泡沫混凝土和聚苯
乙烯泡沫塑料等保温材料,通过全自动生产线和创新生产工艺使砌块
壳体与保温材料注塑成整体而形成的集建筑围护与保温功能一体的
新型墙体自保温材料。
在复合自保温砌块研制过程中,研究人员选取了混凝土作为砌块
承重保护壳体,内部填充无机泡沫混凝土和有机聚苯乙烯泡沫塑料作
为保温材料。
混凝土空心砌块薄壳体以粒径不超过3~15mm的锯末、
珍珠岩作为骨料,普通硅酸盐水泥为主要胶结材料,粉煤灰为矿物掺
合料,经机械搅拌、浇注成型、养护而成。
保温材料填充于混凝土空
心砌块薄壳体孔腔内,包括泡沫混凝土和聚苯乙烯泡沫塑料等轻质保
温材料。
泡沫混凝土以水泥和粉煤灰为胶凝材料,同时掺入一定的外
加剂和化学发泡剂,具有重量轻、保温性能优异、耐火性能好、节能
利废等特性。
孔腔内同时注塑阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料以有效提高自
保温砌块的保温隔热性能。
根据国家有关标准规定和工程实际要求,
通过对材料生产工艺和性能特点的理论分析、研究论证和大量试验,
确定了混凝土壳体和泡沫混凝土的最佳配合比,并根据建筑设计中力
学和热工性能要求,对砌块的外形尺寸、壁肋厚度和孔腔大小进行了
最优设计,使得复合自保温砌块成为一种各项性能优异的新型自保温
墙体材料。
经有关部门检测,砌块的强度、干燥收缩率、抗冻性、热
工性和碳化系数等性能指标均满足以《普通混凝土小型空心砌块》
(GB8239-1997)和《轻集料混凝土小型空心砌块》(GBT15229-2002)
项目
标准要求
测试结果
尺寸稳定性(%)
≤3.0
1.71
吸水率(体积份数)(%)
≤4.0
2.10
为主要依据制定的企业规范《复合自保温砌块》的相关要求。
配套生
产线具有自动化程度高、生产能力大、产品质量好等特点,经批量试
产,生产能力可达5~6万立方米/年,可实现年产值1500~2000万
元,年利税可达300~600万元。
产品经工程实践应用,取得了良好
的效果。
同时,该自保温墙体材料及其生产设备已经申请多项国家专
利,在学术期刊发表多篇研究论文,在国内外同行业中引起了广泛关
注。
2.主要性能特点及技术指标
复合自保温砌块经过原材料配合比设计、力学性能设计、热工性
能设计和外型设计,各项性能指标均达到国家和山东省相关标准规范
的要求,主要技术性能指标满足国外同类产品的性能要求。
(1)性能特点
该自保温砌块是一种具有保温隔热性能好、自重轻、强度高、防
水、抗渗、收缩率低、使用寿命长、施工简单等优良特性的新型自保
温墙体材料,各项性能指标满足以《普通混凝土小型空心砌块》
(GB8239-1997)和《轻集料混凝土小型空心砌块》(GBT15229-2002)
为主要依据制定的企业规范《复合自保温砌块》的相关要求,同时能
有效消除热桥,防止建筑物后期裂缝,符合《民用建筑热工设计规范》
(GBT50176-1993)中建筑节能65%的要求。
(2)主要技术指标
复合自保温砌块的主要技术性能指标如表1所示。
表1复合自保温砌块主要技术性能指标
聚苯板
抗压强度(MPa)
≥0.50
0.64
泡沫混凝土
干燥收缩值(mm/m)
≤1.0
0.72
吸水率(体积份数)(%)
≤12.0
7.3
抗压强度(MPa)
≥5.0
6.0
干燥收缩值(mm/m)
≤0.20
0.16
相对含水率(%)
≤40
29
复合自保温砌块
质量损失(%)
≤5
0.2
强度损失(%)
≤25
6
热阻(m·K/W)2
≥2.5
3.06
碳化系数
≥0.8
0.91
耐冻融(D
15
)
(3)应用范围
可广泛应用于非承重结构的外墙自保温体系。
1>采用聚合物专用砌块砂浆,薄层(灰缝厚度3-5mm)砌筑方法
进行砌筑。
2>砌筑时砌块突出梁、柱40-60mm,梁、柱等热桥部位进行保温
的处理,满足最小传热阻要求。
三、项目研究过程
经过企业科研人员多年的努力,研制出了一种新型自保温砌块,
并研究设计了一条生产工艺先进、设备布局合理、自动化程度高、生
产能力大、产品质量好的复合自保温砌块机械化生产线。
经相关部门
检测,自保温砌块的各项性能指标满足以《普通混凝土小型空心砌块》
(GB8239-1997)和《轻集料混凝土小型空心砌块》(GBT15229-2002)
为主要依据制定的企业规范《复合自保温砌块》的相关要求,主要技
术性能指标满足国外同类产品的性能要求,配套生产线生产能力可达
8~12万立方米/年。
产品经试用取得了满意效果。
同时,该自保温墙
体材料及其生产设备已经申请多项国家专利,在学术期刊发表多篇研
究论文,在国内外同行业中引起了广泛关注。
本项目所研制的复合自保温砌块就是针对目前新型墙体材料产
业的发展状况,在已有的混凝土小型空心砌块、加气混凝土自保温砌
块、泡沫混凝土自保温砌块和混凝土-EPS-自保温砌块的技术基础上,
研制出的一种质轻、保温隔热、耐火、节能等综合性能优异的自保温
砌块。
5
1
7
1
4
2
4
2
6
3
3
1-长度;2-宽度;3-高度;4-壁;5-聚苯乙烯泡沫塑料;
6-泡沫混凝土;7-轻质保温材料
图1复合自保温砌块
该砌块由三部分组成:
一部分为普通混凝土空心壳体,尺寸为
390~590mm×190~250mm×190mm(长×宽×高);另一部分是无
机泡沫混凝土保温材料,起保温隔热与耐火的作用;还有一部分为聚
苯乙烯泡沫塑料板,用作保温、隔热、隔声材料;泡沫混凝土与聚苯
乙烯泡沫塑料板通过特殊界面结合工艺与混凝土壳体有机结合,构成
同一整体。
该砌块由生产机械自动化组装成型,即得到如图1所示的
成品。
该砌块既继承了混凝土小型空心砌块的优良特点,可以简单施
工,方便配筋来提高砌块建筑的强度、变形能力和抗震性能,又填充
有机的泡沫混凝土保温材料和导热系数极低的聚苯乙烯泡沫塑料板
作为填充保温层,保温隔热性和耐火性大为提高。
配套生产线具有自
动化程度高、生产能力大、产品质量好等特点,经批量试产,生产能
力可达5~6万立方米/年,可实现年产值1500~2000万元,年利税
可达300~600万元。
产品经工程实践应用,取得了良好的效果。
研究从自保温砌块的外型和尺寸、填充保温材料厚度等方面着
手,研制既能满足建筑节能标准要求,又能在建筑施工中成熟使用的
自保温砌块。
复合自保温砌块采用与普通混凝土小型空心砌块相近的
生产工艺,通过改进砌块模具,在混凝土小型空心砌块中插入泡沫混
凝土和聚苯乙烯泡沫塑料板等保温材料,以代替建筑外墙的保温层形
成自保温体系,来达到《居住建筑节能设计标准》(DBJ14-034-2006)
标准规定的寒冷地区的墙体热阻值,从而满足建筑节能50%和65%
的强制性标准的要求。
通过对砌块外型、尺寸的研究,确定自保温砌
块主导产品,满足现有建筑墙体自保温体系的要求。
1.原材料的选择
(1)胶凝材料
选取普通硅酸盐水泥为砌块壳体的主要胶凝材料,低碱快硬硫铝
酸盐水泥或普通硅酸盐水泥为泡沫混凝土的主要胶凝材料。
普通硅酸
盐水泥来源广泛、价格低廉、耐水性能好、强度高、耐久性优异,硫
铝酸盐水泥的早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐腐蚀和低碱性等基本
特性适宜于泡沫混凝土的性能要求。
(2)保温材料
砌块选取泡沫混凝土和聚苯乙烯泡沫塑料作为保温材料,泡沫混
凝土为企业自主研制的无机材料,导热系数≤0.072w/(m·K),保温性
能良好,同时又具有较好的耐火性能,聚苯乙烯泡沫塑料导热系数通
常小于0.040w/(m·K),能够有效提高砌块的保温隔热性能,以满足新
建、改建、扩建的居住建筑和公共建筑必须达到节能65%或50%的
标准要求。
(3)矿物掺合料
选取粉煤灰(二级以上)作为矿物掺合料,其较好的形态效应、
火山灰效应和活性效应,大大改善了复合自保温砌块的物理力学性
能,降低了自保温砌块成本。
(4)其他材料
为有效改善壳体混凝土、泡沫混凝土的性能及界面的结合,提高
复合保温砌块的力学性能、热工性能、防水性能、抗冻性能,还掺加
了减水剂、防水剂、高分子聚合物、稳泡剂等外加剂,为激发粉煤灰
的活性,还掺加了一定化学激发剂。
所用外加剂均为自行配置。
2.生产工艺研究
复合保温砌块的生产工艺主要包括以下几个主要环节:
砌块壳体
胶结料的混合与搅拌,泡沫混凝土的生产制备,泡沫混凝土与聚苯乙
烯泡沫塑料板保温芯体的切割和固定,壳体浆料的浇注、振动、成型,
砌块的养护等。
该生产工艺流程如图2所示。
水泥
粉煤灰
骨料
计量
外加剂
水
泡沫
混凝
土
水泥
粉煤灰
发泡剂
水
混合
搅拌
安插
保温
材料
切割
EPS
聚苯板
振动成型
养护
成品
图2生产工艺流程
(1)原材料及配合比计算
根据生产砌块强度等级和外型类型,计算生产所用原材料配合
比,并选取适宜的水泥、粉煤灰等胶凝材料和筛取一定级配的细砂作
为骨料,根据砌块性能要求和原材料配比选取外加剂,提高和改善其
各项性能。
(2)计量与搅拌
严格计量,以保证制品的性能稳定。
水泥、粉煤灰、细砂等每次
投料前过秤计量,经试验确定用水量,生产中严格进行控制。
严格把
握混合与搅拌时间,确保砌块质量和成品率。
(3)振动成型
为保证成型质量,混合料含水率要适中,浇注与振动同步进行,
填模要均匀,振动时间不应过长。
(4)脱模与养护
生产中复合保温砌块采用自然养护,将砌块联通模具一起平稳地
放入养护场,盖上塑料膜保温保湿养护,提高坯体的早期强度,静养
三天后脱模,进行码垛覆盖喷水养护,也可放入塑料大棚内利用太阳
能养护,每天洒水的次数视气候季节而定,洒水量以保持坯体的潮湿
状态为佳,以维持水泥水化反应的正常进行,养护两周后揭开覆盖物
自然养护28d。
自然养护工艺必须做到坯场高度平整,以免养护过程
中变形或断裂,砌块体不能码垛过高,一般4~5层,冬季采用保温
措施或促进砌块硬化的技术手段,促进坯体硬化,防止暴晒雨淋避免
坯体表面损伤或产生裂纹。
混凝土复合保温砌块生产线以混合搅拌注塑成型机为核心设备,
泡沫混凝土搅拌成型机、泡沫混凝土和聚苯乙烯泡沫塑料板切割机为
辅助设备,从原材料计量、搅拌、泡沫混凝土和砌块壳体成型、保温
芯材切割、立膜固定、浇注振动成型、运送、养护等生产工艺均由设
备完成,形成了机械化生产线。
项目进行了批量试产,生产能力达到
8~12万立方米/年,可实现年产值1000~1500万元。
实践证明该生
产线工艺合理,机械化、自动化水平高,生产能力大,产品质量好。
与传统的手工生产相比,该生产线具有两个显著的特点:
一是可以大
大提高生产效率,减轻工人的劳动强度;二是消除了人工生产中常出
现的振捣不实、模具组装不齐备等现象,使产品的力学性能、外观质
量等大幅提高,产品质量得以保证。
3.结构型式研究
自保温砌块的外型、尺寸、保温材料的选择及厚度直接影响着其
力学和热工性能,合理的设计能有效消除热桥,减小墙体的附加热损
失,提高砌块抗压强度,增加热阻值,降低工程施工费用。
为方便工程施工,根据自保温砌块的密度和建筑设计模数,设计
的自保温砌块的尺寸为390~590mm×190~250mm×190mm(长×
宽×高),为阻断墙体热桥的产生,增加墙体保温体系热阻值,采用
L型和Z型两种外型设计(如图1所示)。
4.物理力学性能研究
复合自保温砌块由混凝土壳体和保温材料构成,混凝土壳体以普
通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,同时掺入细砂作为骨料,提高自保温
砌块的整体强度;保温材料选用泡沫混凝土和阻燃型聚苯乙烯泡沫塑
料板,具有良好的保温隔热性能。
项目组经过大量试验研究,配置复
合型防水剂和减水剂,使得砌块具有优异的防水性能,以提高抗渗性
和抗冻性。
砌块壳体干燥收缩率小,与泡沫混凝土和聚苯乙烯泡沫塑
料板采用界面结合处理,能有效防止砌块自身裂缝和墙体后期裂缝。
经山东省建材工业新型材料检测中心检测,复合自保温砌块的强
度、干燥收缩值、相对含水率、耐冻融、热阻、碳化系数等性能指标
达到国家标准《普通混凝土小型空心砌块》(GB8239-1997)和《轻集
料混凝土小型空心砌块》(GBT15229-2002)要求。
5.固体废弃物利用研究
在混凝土壳体和泡沫混凝土中掺入粉煤灰,不仅改善了混凝土的
细观结构,而且充填了混凝土内部的毛细孔,起到增强和密实的作用,
也有效改善混凝土施工性能。
本项目研究的复合自保温砌块粉煤灰的
掺量占到胶凝材料的30%以上,既减少了工业固体废弃物对环境的污
染,又降低了产品成本,同时充分发挥了粉煤灰的形态效应、火山灰
效应和活性效应,大大改善了复合保温砌块的物理力学性能,产生的
社会效益、环境效益和经济效益十分显著。
四.技术突破及技术优势
该自保温砌块的技术突破点主要有以下几个方面:
1>复合自保温砌块外壳为细石混凝土,具有较高的强度,保证自
保温砌块的外观质量和力学强度。
其与外墙水泥砂浆抹灰层结合牢固
(强度、吸水率、导热系数、膨胀系数等基本一致),使收缩、空鼓、
裂缝、渗漏、脱落、易老化等建筑外墙通病得以有效解决,能做到与
建筑物同寿命,在保证水泥及施工质量的前提下,可终身免维护,降
低了建筑后期维护费用。
2>孔腔内填充自行研制的泡沫混凝土,并经过特殊界面结合处理,使
其与混凝土壳体有机结合,保证砌块的整体性,保证砌块各项性能,
改善自保温砌块的保温隔热性。
泡沫混凝土由水泥、粉煤灰、外加剂
等加水混合搅拌,再加入自主研发的发泡剂混和搅拌、成型、养护而
成,其干表观密度在150~200kg/m³,导热系数≤0.071W/m•K,具有
保温隔热、耐燃、利废、吸音隔音、廉价等优良特性。
3>复合填充聚苯乙烯泡沫塑料板,能极大提高自保温砌块的保温隔热
性能,其效果完全达到或超过国家65%的现行节能标准,并且重量轻、
大幅度降低建筑结构成本,砌筑速度快、缩短施工工期,耐火性能良
好,适合南北方不同气候各类非承重民用、工业与公共建筑,特别适
用于高层建筑。
复合自保温砌块经过工程试用取得了良好的效果,其在实际工程
应用中的特点主要有:
1>尺寸设计合理,符合现行建筑模数;
2>块形设计符合施工习惯,重量轻,强度高,有效地减轻了劳动
强度,提高施工工效。
3>强度等级范围较大,抗剪强度较高,能有效解决墙体裂缝问题;
4>解决了外贴聚苯板等保温墙体不能镶贴瓷砖等重装饰饰面的
难题,同时满足节能、环保、防火等方面的要求。
自保温砌块的优势:
1、和建筑物同寿命
可以单独砌筑成墙,解决了建筑保温墙体的整体性和耐候性,使
墙体保温系统的使用寿命与建筑物的使用寿命一致。
2、防火性能好
周围采用混凝土壳体,内置保温材料,可有效消除火灾隐患。
3、降低建筑成本
砌块可按每立方300元销售,每立方可砌筑3.5平方米,而加气
混凝土每立方150元,外墙外保温每平方米70元,3.5平方米需245
元。
每平米可降低造价20元。
4、保温性能良好
芯体采用发泡混凝土和阻燃聚苯板,导热系数低。
系统整体性好,
无热桥。
可通过调整芯体厚度满足我国不同地区建筑节能设计标准要
求。
5、节省工期
使用自保温砌块砌筑完毕,可直接进入装饰,无需再做保温,可
大大缩短工期。
表:
复合自保温砌块、聚苯板薄抹灰外保温系统、蒸压加气砼砌块各
项指标对比表
①复合自保温砌块
②聚苯板薄抹
灰外保温系统
③蒸压加气砼砌
块
备注
容重(kg/m³)
400-500
轻
500-700
立方体抗压强度
MPa
6
极小
3.0-5.0
导热系数
W/(m·k)
0.064
0.045
0.20-0.22
砌筑的墙体单位
面积重量kg/㎡
55-65(δ150厚墙)
75-85(δ250厚墙)
120-140(δ200厚墙)
180-210(δ340厚墙)
隔音系数DB
45-50
---
45-55
干燥收缩mm/m
0.16
大
0.8
含水率(%)
5
---
6-10
饱和吸水率(%)
29
---
60-70
隔热型式和适用
范围
隔热无冷热桥,复
合墙结构,适用全
剪、框架、砖混结
构建筑物
隔热无冷热桥,
复合墙结构,适
用全剪、框架、
砖混结构建筑物
有冷热桥,无板材优
点,仅适用于框架填
充
抹灰粘结型和耐
久性
和建筑物同寿命,
耐久性好,与抹灰
层粘结好,墙面无
空鼓开裂
耐久性极差墙面
易空鼓开裂
与抹灰层不粘结,需
特殊处理,墙面易控
股开裂
①基材为水
泥,③基材
为水热合成
材料
项目
材料种类
材料用量
材料单价
材料费用
水泥
145.80kg
350元/吨
51.03元
混凝土
粉煤灰
72.90kg
30元/吨
2.19元
壳体
轻质填充料
36.45kg
245元/吨
8.93元
水
62.05kg
2元/吨
0.12元
泡沫
水泥
61.83kg
505元/吨
31.22元
粉煤灰
30.91kg
30元/吨
0.93元
发泡剂
2.72kg
800元/吨
2.17元
复合自保温砌块
效益分析报告
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