浙江大學建工學院教授 錢曉倩
一、夏熱冬冷地區外墻保溫體系的現狀
建筑節能的重點在于提高建筑物外圍護結構的保溫隔熱性能。建筑物外圍護結構中的能耗方式中，外墻與外窗所占比例最大，達90%左右。在外墻與外窗中采用具有優異熱阻斷性能的保溫隔熱材料和低輻射中空玻璃，增大圍護結構的熱阻值，減少建筑物與環境的熱交換，是實施建筑節能的最有效措施。不同的氣候條件對建筑物外圍護結構的保溫隔熱要求差異很大。北方地區主要以保溫為主，南方地區則以隔熱為主，而對于夏熱冬冷地區，建筑熱過程為外綜合溫度作用下一種非穩態傳熱。夏季白天外圍護結構受到太陽輻射被加熱升溫，向室內傳遞熱量，夜間圍護結構散熱，即存在建筑圍護結構內、外表面日夜交替變化方向傳熱。冬季則主要是通過外圍護結構向室外傳遞熱量的熱過程。根據歷年的用電分析，夏季制冷是建筑用能的主體，冬季采暖用能相對為輔。因此，這一地區節能建筑圍護結構設計重點是解決夏季建筑的隔熱，兼顧冬季保溫。圍護結構設計除了滿足夏季白天良好的隔熱性（衰減值較大，延遲時間長）、夜間散熱快之外，還要求冬季具有良好的保溫功能。
建筑物外圍護結構主要包括屋頂、外墻、門窗、樓板等，其中，外墻與外窗所占比例最大，是解決建筑節能問題的關鍵。采用輕質多孔的自保溫墻體材料，增大圍護結構的熱阻值和熱惰性指標，以減少建筑物與環境的熱交換，是夏熱冬冷地區實施建筑節能的有效措施之一。
目前外墻保溫體系主要有外墻外保溫和外墻內保溫兩大類。外墻內保溫體系由于冷熱橋問題和二次裝修問題，與我國的建筑體系不盡適應，雖然有費用較低、安全可靠等方面的優點，作為單一節能措施，不宜作為推廣項目。外墻外保溫體系中采用最多的是保溫砂漿和苯板或聚胺脂保溫系統。保溫砂漿采用最多的是膠粉聚苯顆粒保溫漿料，這一系統的節能效果除了取決于材料組方外，在很大程度上取決于施工質量，并且存在強度與保溫性能之間的矛盾。而且由于導熱系數相對較大，很難滿足節能65%的第二步目標。對外飾面采用面磚來說，其安全性尚未得到時間和實踐的考驗。另一方面，這一系統的使用年限問題也未經時間考驗，如玻纖網格布的耐堿性問題，能否經受炎熱夏季的強輻射問題等均有待實踐的考驗。而聚合物改性的無機保溫砂漿更適用于內保溫，因為用于外墻時的吸水性問題很難從根本上改善。
苯板（EPS和XPS）保溫系統主要采用粘結劑將苯板粘貼到基層墻體上。這一系統的保溫性能可以得到有效保障，而且也可以通過調整苯板的厚度，有效提高節能效果。但這一系統同樣存在與保溫砂漿一樣的問題。另一方面，高層建筑中的使用安全問題也是夏熱冬冷地區值得進一步研究的。
聚胺脂保溫系統的粘結強度較高，與基層的整體性較好。但其保溫效果在很大程度上取決于施工質量，還與施工期間的環境溫度和濕度、風速等相關。且雨天或基層潮濕不能施工，這對多雨潮濕的江南地區帶來了一定的制約。價格也過高。
另一方面，所有這些保溫系統的目標使用壽命均為25年，且不說尚未經時間的驗證，即使到了25年使用壽命后該如何處置，目前還是未知數。
因此，開發研制和推廣應用更加適合于夏熱冬冷地區使用的外墻保溫系統，顯得十分重要和迫切。外墻自保溫系統－－即具有良好保溫隔熱性能的墻體材料及成套應用技術，既可以解決外保溫系統的安全性問題，更可以解決耐久性問題，保持與建筑物同使用壽命。特別是為實現節能65%的第二步目標，對夏熱冬冷地區來說，單一的外墻內保溫或外墻外保溫措施，均不是經濟合理的，技術可行性也較差，而采用自保溫體系與內保溫或自保溫體系與外保溫的有機復合，將是技術可行、經濟合理的有效方法。
二、陶粒增強加氣砌塊墻體自保溫體系
陶粒增強加氣砌塊自保溫材料是浙江大學與浙江上虞科元自保溫墻體材料有限公司聯合，通過性能設計，歷時三年研制而成的新產品，申報了4項專利。05年通過浙江省科技廳組織的鑒定，06年通過浙江省建設科技推廣認證。目前已在浙江、江蘇推廣應用。該產品以河道淤泥、粉煤灰、混凝土管樁廠的離心余漿為主要原料經過輕質陶粒和引氣漿體制備、混合、澆摸、靜養、自動切割、蒸汽養護等工藝制備而成。目前已建成年產15萬立方米的生產規模。
1、材料性能
輕質高強：
陶粒增強加氣砌塊的干體積密度為450 kg/m3～750kg/m3。可有效減輕墻體施工勞動強度、減小建筑物自重，簡化地基處理，降低造價。與加氣混凝土相對應，B05級抗壓強度大于3.5MPa、B06級大于5.0MPa、B07級大于7.5MPa，可直接用于建筑外圍護結構。
保溫、防火：
陶粒增強加氣砌塊的導熱系數為0.11W/m.K～0.18 W/m.K，是粘土磚的五分之一，混凝土的八分之一，在夏熱冬冷地區，240mm厚墻體即可滿足節能50%的目標。與其它措施相結合，可輕松實現建筑節能65％的第二步目標。原材料均為無機不燃物，不產生有害氣體。
耐久、維護費用低：
以高溫燒結陶粒為骨料的水泥基材料，可以與建筑物同使用壽命，幾乎不需要維護費用。而現有外墻外保溫系統一般只有25年的使用壽命，在整個建筑物的壽命周期內，隱藏巨大的維護和更新費用。
收縮率低：
因為陶粒的收縮率極小，在產品中占總體積的60%以上，漿體中又采用了減縮劑技術，因而制品的收縮率很小，標準法測得的收縮率小于0.50mm/m，只有同類產品的60%左右，且收縮的發展速度慢，絕干收縮率只有同類產品的四分之一，無墻體開裂之慮。
合適的吸水率：
陶粒增強加氣砌塊的體積飽和吸水率為15%～20%，可以使墻面的抹灰作業更加容易，質量更能保證。
抗滲性強：
陶粒增強加氣砌塊具有極強的抗滲性。用陶粒增強加氣砌塊砌筑的水池或盛水器皿，壁厚＜5cm，表面未做任何處理，不滲水。
精密的尺寸：
陶粒增強加氣砌塊是在靜養后堅硬狀態下，采用金剛鉆圓盤鋸，經自動機械切割而成，避免了養護過程中的變形，尺寸精度達到同類產品優等品的要求，可減少粘結及抹面砂漿的用量，降低成本，提高墻體質量。
綠色環保、循環利用：
陶粒增強加氣砌塊的主要原材料均為工業廢渣或河湖泊淤泥，產品符合GB6566《建筑材料放射性核素限量》標準中建筑主體材料的要求。即使建筑物拆除以后，砌塊仍可通過破碎，實現循環利用，降低建筑垃圾的污染。
粘結強度高、施工簡單：
陶粒增強加氣砌塊與水泥基材料相容性好。特別是陶粒切割面含大量開口孔，與粘結砂漿的抗拉強度大于0.9MPa（砌體材料破壞），內墻面可以不做抹灰，直接批括膩子，外墻面可以用普通砂漿抹面，也可以用水泥砂漿直接粘貼面磚、文化石、花崗巖等。
2、砌體性能
①砌體軸心抗壓強度
B07級陶粒增強加氣砌塊砌體的實測軸心抗壓強度為4.9MPa，與《砌體結構設計規范》中的混凝土砌塊類、蒸壓灰砂磚類、燒結多孔類等三類的砌體軸心抗壓強度的經驗計算公式得到的抗壓強度相較，是混凝土砌塊類的1.3倍，蒸壓灰砂磚類、燒結多孔磚類的1.5倍左右。在實際應用中如套用此三類砌體軸心抗壓強度平均值的經驗計算公式來計算陶粒增強加氣砌塊砌體的抗壓強度是偏安全的。
②砌體軸心彈性模量
陶粒增強加氣砌塊的砌體彈性模量為3.8×103MPa，與燒結多孔磚類相近，比混凝土砌塊類計算彈性模量小，而比蒸壓灰砂磚類計算彈性模量高。在實際使用中進行結構設計時，按照蒸壓灰砂磚類、燒結多孔磚類進行抗壓強度及彈性模量設計較為合理。
③砌體抗剪強度
砌體沿通縫抗剪強度為0.85Mpa，實測抗剪強度平均值是混凝土砌塊類計算值的3.9倍，是蒸壓灰砂磚類計算值的2.9倍，燒結多孔磚計算值的2.1倍。這主要得益于較高的砂漿粘結抗剪強度和良好的粘結性能。因此采用《砌體結構設計規范》提供的混凝土砌塊類、蒸壓灰砂磚類、燒結多孔磚類經驗公式計算陶粒增強加氣混凝土砌塊砌體的沿通縫截面抗剪強度平均值是偏安全的。
④砌體彎曲抗拉強度
沿通縫截面彎曲抗拉強度平均值為0.52MPa，沿齒縫截面彎曲抗拉強度平均值為0.65MPa，兩者較接近。而《砌體結構設計規范》沿齒縫計算強度約為沿通縫強度的2倍。這是由于該產品無論是沿齒縫或沿通縫彎曲抗拉破壞時，砌塊一起破壞，砌塊的強度控制著砌體的彎曲抗拉強度，而規范中提供的計算彎曲抗拉強度主要由砂漿強度控制。
三、錨固性能
擴孔型建筑錨栓M6的大于1300N、M8大于2100N、M1大于4000N。如果在砌筑灰縫中，錨固力更大。
四、吊掛力
砌體吊掛力試驗參考《建筑隔墻用輕質條板》（JG/T169－2005）進行，吊掛點與錨固根部距離為100mm，分級施加荷載。懸掛1000N，持荷24h后，墻體無裂縫出現，也無其它損傷現象；繼續加載至1203N時出現懸挑桿彎曲變形，而墻體仍無裂縫，也無其它損傷現象。
五、墻體自保溫體系的熱工性能
不計內外粉刷砂漿和刷面層，B06級產品，單一240mm厚主墻體的熱阻值為1.28 m2.K/W，傳熱系數0.78 W / m2.K，熱惰性指標4.6；B07級產品，單一240mm厚主墻體的熱阻值為1.07 m2.K/W，傳熱系數0.93 W / m2.K，熱惰性指標4.5。均滿足夏熱冬冷地區節能50%的設計要求。
六、梁、柱節點處理
采用墻體自保溫體系時，梁、柱節點和剪力墻的保溫措施是必需的，可在梁、柱和剪力墻等部位內縮（30～50）mm（即自保溫墻體部分外凸），內縮部分用保溫砂漿或同質材料粘貼即可。也可用同質材料制作模板，與混凝土整體澆注成型。
七、結語
墻體自保溫體系具有安全性高、與建筑物同使用壽命等優點，特別適合于夏熱冬冷地區。而目前適用于外墻的自保溫材料并不多，有待進一步加強開發研究。陶粒增強加氣砌塊具有強度高、收縮小、吸水率適宜、砌體性能好、施工方便等特點，是一種優異的新型外墻自保溫材料。
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