西欧烧结砌块的发展
1973年国际石油危机后，世界上各发达国家普遍都把建筑节能列为国家重要的政策指导方针。1974年，法国率先制定了建筑节能标准，要求新建住宅的采暖能耗必须比以前节约25%。1982年和1998年，法国又分别两次提高25%的节能指标，对公共建筑和既有住宅改造也提出了节能指标。从减少环境污染和温室效应，保持生态平衡和可持续发展的高度上讲，建筑节能已成为全世界共同关心和重视的课题，研制新型高效保温隔热的外墙体材料，受到了世界上各发达国家的普遍重视，特别是西欧和美国，要求建筑物外围护结构的传热系数愈来愈低。在此形势下，烧结保温隔热砌块在西欧得到了大量的发展及在建筑上的应用。使用烧结空心制品作为首选墙体材料是西方发达国家在经历一、二次世界大战战后重建，工业化发展、经历几次重大能源危机后的选择，是经过半个多世纪对烧结墙体材料产品的持续研究，依靠技术进步成功解决了我国目前烧结砖瓦还存在的诸多弊端，极大地降低了建筑墙体材料的生产和使用中的能耗、资源消耗，较好地解决了环境污染等影响可持续发展的问题。现在德国、法国、奥地利、意大利等国家在外墙保温隔热砌块的研究、生产及应用方面具有世界领先水平。但是纵观其烧结保温隔热砌块的发展过程也是逐步演进的，也是从低级性能逐步走向高级性能的。30多年前，西欧就对烧结保温隔热砌块就制定了相关的产品标准以及建筑墙体应用标准体系，并在建筑中得到普遍使用。烧结保温隔热砌块本身的性能也在不断地改进和完善，例如曾经风靡一时的法国G—形烧结砌块，也终于因不断提高的外墙保温隔热要求而被淘汰。现代优良的保温隔热砌块，其特征是相对复杂的孔洞几何形状、相对较小的密度、较大的孔洞率、特殊构造形式的外形尺寸、非常高的焙烧能源使用效率、多种无机材料的复合等。1、孔洞形状和布置方式的优化纵观西欧烧结保温隔热砌块的发展过程，非常清楚的是从低级性能逐步向高级性能发展的一个渐进的过程。也就是说烧结空心砌块本身的构造形式以及性能指标是在不断地发展过程之中得到完善及提高的，例如最初开发空心砖和空心砌块时，人们注意到孔洞的形状以及排列布置方式对制品的热工性能有很大的影响，于是当时的研究方向就集中在了孔洞的形状、孔洞的结构尺寸、孔洞的排列方式、挤出成型过程中造成的各向异性与导热系数的关系等方面上(1970~1995)。研究的方式就是尽量延长热流通过的路线、减少在孔洞中空气产生对流传热的影响、孔洞形状以及大小对导热系数的影响等。通过大量的研究工作之后，人们对孔洞的结构形状得到了清楚的认识，如：对降低导热系数有利的孔洞结构形式是长方矩形孔，其次是椭圆孔、菱形孔。这一期间研究取得的成果之一是垂直于墙表面的砌块孔洞宽度不大于10mm，在孔洞内就不会出现空气的对流传热。根据德国埃森砖瓦研究所对轻质砖孔洞内热辐射的研究成果表明，隔热性能最好的孔洞形式是长条矩形孔，长条矩形孔的最佳尺寸是宽8mm；长40mm；周长96mm；面积320mm2。对延长热流通过的路线来说，最有利的孔洞排列形式是交错排列的椭圆孔或是长条矩形孔和菱形孔的结合。图1表示的是在上世纪八十年代中期西欧的烧结保温隔热砌块；图2为西欧上世纪九十年代中期的烧结保温隔热砌块。
图1 西欧上世纪八十年代中期的垂直多孔烧结保温隔热砌块
图2 西欧上世纪九十年代中期的垂直多孔烧结保温隔热砌块对烧结保温隔热砌块孔洞形状和排列形式的研究，导致了一些产品标准中对孔洞形状和孔洞排数的具体规定，例如在原德国标准DIN105（1992年制定，2002年修订）中规定：垂直多孔砌块是指孔洞垂直于砌筑面（铺设砂浆面）的多孔砌块，它可带A型孔（单个孔的断面面积小于等于2.5cm2）、B型孔（单个孔的断面面积小于等于6cm2）、C型孔（单个孔的断面面积小于等于16cm2）的三种孔结构。这种垂直多孔砌块可带有手抓孔，但是单个手抓孔的断面面积最大不超过（或等于）50cm2，同时要求手抓孔距砖或砌块的外边沿的最小尺寸为50mm，双手抓孔之间的最小距离为70mm宽。该标准中还对烧结保温隔热砌块宽度上的孔洞排数给出了规定，如表1所示。
表1 德国烧结外墙保温隔热砌块孔的排数砌块的宽度 mm孔的排数1155~61758~924011~1230013~1536516~1849021~232．气孔形成剂的使用为了进一步提高烧结砌块的保温隔热性能和降低密度，在烧结砌块的坯体原材料中加入了各种气孔形成剂材料，如锯末、造纸行业废料、颗粒状聚苯乙烯等可燃性材料以及某些轻质材料。这些可燃性外加剂在焙烧过程中完全燃烧，在产品中留下了相互不连通的空隙或是微孔，降低了产品的密度和导热系数。这种措施和孔洞结构以及孔洞布置的优化，也促使烧结保温隔热砌块的导热系数降低到了0.11~0.16W/mK。这类烧结保温隔热砌块如图3所示。
图3 加入气孔形成剂的垂直多孔烧结保温隔热砌块3.铺浆面打磨技术及薄灰缝连接技术的发展根据德国埃森砖瓦研究所的研究证明轻质保温隔热砌块墙体的热损失70%是通过灰缝处散失的，因此就促成了在烧成之后对这种产品的砌筑面（既孔洞方向的铺浆面）进行研磨处理，而使砌块的砌筑面尺寸非常精确，可使砌筑砂浆缝做的很小(1~3mm)，大幅度减少了砂浆缝的热损失。为了进一步降低通过灰缝的热损失，2002年，西欧又研制出了新一代的打磨面烧结保温隔热砌块，就是在砌块的两个相对的开孔面上同时进行研磨，研磨过程由计算机控制，两个相对的砌筑面尺寸磨得非常精确，误差仅为±0.3mm，可铺设的砂浆层厚度仅为1mm厚。砂浆(胶浆)是特制的，从而保证了最佳的隔热效果。砌块的铺筑也非常精确、简便和快捷，也将湿材料降低到了最少化，建筑墙体事实上基本是干燥的，因而可提前入住。特制的砂浆由辊式铺浆器铺设，之后，磨面砌块一个接一个简便地由榫槽相互咬合在一起（竖向缝隙一般情况下不加砂浆），不需要复杂的砌筑技术，几乎任何有劳动能力的人都可砌筑。同时还节约了砂浆。所谓的特制砂浆，就是根据这些不同性能的烧结砌块，专门研究的专用砂浆，其性能类似于我国所讲的“胶浆”。图4为铺浆面打磨的烧结保温隔热砌块。
图4 铺浆面打磨的垂直多孔烧结保温隔热砌块4.垂直面上的榫槽结构（墙厚方向）烧结保温砌块在设计上使用了垂直榫槽连接（一般情况下竖向不需要加入砂浆，雄榫和凹槽能够很好地砌合在一起，之间留有1~2mm的空间，在里外墙面粉刷之后，对保温隔热性能无任何影响；只是在窗门洞处或是墙的拐角处使用少量的砂浆，具有很好的结构稳定性和安全性，而且施工非常方便快捷）。这种榫槽结构可见图5和图6。5.孔洞数量的增加及肋壁的减薄在进入上世纪九十年代后，特别是进入新世纪后，为了进一步提高保温隔热性能，这类烧结保温隔热砌块的孔洞数量增多，肋壁厚度减少。例如通墙厚砌块（Through the Wall Block，300~365mm）的长条形孔洞个数可达148个，加上两个手抓孔，总孔洞数为150个（见图5）。最多的烧结保温隔热砌块孔洞数为578个，这就是说一幅芯架上就有578个大小不等的芯头（图6）。这种非常复杂的孔形设计，其目的就是要提高烧结保温隔热砌块的热工性能和隔声性能的保温隔热砌块。这类产品对挤出机的性能和挤出模具都有非常高的要求。
图5 带竖向榫槽的、铺浆面打磨的垂直多孔烧结保温隔热砌块
图6 孔洞数量达578个的、铺浆面打磨的垂直多孔烧结保温隔热砌块2009年，西欧又开发出了薄壁烧结保温隔热空心砌块，该砌块的断面尺寸是420×250mm，内壁厚度仅为3.8mm，有175个孔洞。6. 孔洞内填充保温隔热材料在西欧烧结保温隔热砌块的发展过程中，从孔洞形状、孔洞尺寸、排列方式、增加孔洞的数量、减少肋壁厚度、加入气孔形成剂、增设竖向榫槽结构等措施，发展到了在孔洞中填充保温隔热材料。最初，只是在打磨的垂直多孔砌块中部的孔洞中填充三排孔（2005年），如图7所示。
图7 打磨铺浆面的、中部孔洞填充保温隔热材料的垂直多孔烧结砌块在节能建筑对外墙体保温隔热性能要求不断提高、在降低建筑物使用能耗以及发展低碳经济、大力推进可持续发展建筑的形势下，西欧发达国家的单墙厚（或称通墙厚）烧结保温隔热砌块新的发展已经从上百个多排小长方孔或是菱形孔（多用于承重目的）的结构形式向孔洞内填充无机保温隔热材料（膨胀珍珠岩颗粒、矿棉颗粒或矿棉板）的方向发展。为什么要在烧结空心（多孔）砌块的孔洞内填充无机的保温隔热材料呢？因为只有无机材料才能与建筑物保持同寿命；其次，无机保温隔热材料材料受潮后脱水比有机的迅速和容易，能够更有效地保护保温隔热材料的性能不受水分影响或是将这种影响降低到最小程度。另外，轻质的保温隔热材料的热惰性指标都较差，而烧结建筑产品的热惰性指标非常好。将这两类材料结合在一起使用，就使得填充的烧结保温隔热砌块二者兼而有之，充分地发挥了轻质材料的保温隔热性能，同时又保留了烧结建筑产品良好的热惰性指标以及调节建筑物室内环境湿度的“呼吸”功能（舒适性）和平衡室内外峰值温度的“相移动”功能（冬暖夏凉）。这些无机保温隔热材料对火有着“免疫”功能。因为这些保温隔热无机材料在使用之前都是经过了高温处理。在火灾或其他突发事故时，这些无机保温隔热材料不会释放出任何污染物质。孔洞内填充无机保温隔热材料的烧结砌块根据目前西欧的发展状态可分为填充膨胀珍珠岩颗粒、填充矿棉颗粒、填充矿棉板（块）三类。一、使用膨胀珍珠岩颗粒填充的烧结保温隔热砌块自从2006年在德国首先试制成功在烧结空心砌块的孔洞中填充膨胀珍珠岩颗粒（图8）。通过合理的孔洞设计，在孔洞内填充无机保温隔热材料的砌块，其导热系数仅为0.08~0.09W/mK，可获得更低传热系数（K—值：0.14~0.15 W/m2K)的外墙体结构。而且产品的密度低(仅为550~740kg/m3)。填充膨胀珍珠岩颗粒的粘结剂可以是水玻璃或水泥。这类烧结砌块继承了在坯体原材料中加入气孔形成剂以及铺浆面打磨的技术，所以可使用薄灰缝（1mm）连接的铺砌方式，因而能够获得非常低的外墙传热系数，同时也具有良好的隔声效果和墙体的热惰性指标。
图8 膨胀珍珠岩颗粒填充的烧结空心砌块
图9 使用膨胀珍珠岩颗粒填充的烧结砌块建造的健康建筑使用膨胀珍珠岩颗粒还制造出了专门用于既有建筑节能改造的专用烧结砌块。使用方法是在原有建筑物外墙外在包砌一面该保温隔热砌块的外墙。实质上用这种砌块改造既有建筑，等于是双层墙体的复合结构。这种砌块外墙体对既有建筑的节能改造是非常经济的方法，而且能够改变既有建筑物的外貌，经改造后的建筑物像新的一样，同时也延长了建筑物的使用寿命。在这种新型砌块墙体外还可施加一轻质砂浆粉刷层，也可不加粉刷。这种新型砌块的外壁厚为15mm，避免了其它外保温隔热复合材料的许多问题，如决不会裂纹、脱落，耐久性与烧结砖墙一样长，尺寸稳定性好，同时还能防止外墙上面藻类植物的生长及在室内霉菌的滋生，对水蒸汽同样有着像烧结砖一样的扩散功能。此外，该种结构有着极好的防火功能，这是其它材料所没有的特性。用薄层砂浆砌筑，效率高，保温隔热效果好。相对来讲，这种砌块外墙保温隔热体系还是非常经济的。图10是这种新型砌块及与原有墙体的结合方式和使用雪撬式铺浆器进行薄层砂浆的铺设的照片。
填充膨胀珍珠岩的保温隔热砌块 （非承重）
新型砌块与原有墙体的结合方式（里边：原有墙体；中间：新型砌块；外边：轻质砂浆）
图10 新型砌块和与原有墙体的结合方式及使用雪撬式铺浆器进行薄层砂浆的铺设二、使用矿棉颗粒填充的烧结砌块继填充膨胀珍珠岩颗粒的砌块出现之后，使用矿棉颗粒填充的烧结砌块也有了非常快的发展。 图11中表示的填充矿棉颗粒的方式可以在任何形状的孔洞内填充，在很大程度上改善了砌块的保温隔热性能和隔声性能。这种在烧结砌块孔洞内填充的矿棉颗粒的制造，是非常关键的步骤。制造的矿棉颗粒的导热系数极低，仅为0.04W/mK。此外，矿棉颗粒也提供了良好的隔声功能，因为在空心砌块的孔洞内矿棉颗粒的结构能够“吸收”部分冲击声波。例如用矿棉颗粒填充的垂直多孔砌块，在墙厚为300mm时，砌块的导热系数为0.11W/mK，其隔声达到了47分贝。
图11 矿棉颗粒填充的垂直多孔砌块自从2007年使用矿棉颗粒填充的烧结砌块投放市场之后，到2009年10月份为止，尽管在世界范围内金融危机的影响下，西欧各国的建筑市场处于低迷时期，但是仍然有超过4000万块（德国标准砖NF；约折合中国普通砖5360万块）的烧结填充无机保温隔热材料的砌块用于了建筑。强劲的市场需求，促使西欧的一些砖瓦设备制造公司也纷纷加入到对这种孔洞内填充无机保温隔热材料的砌块的设备开发行列。三、使用矿棉板（块）填充的烧结砌块用矿棉板（块）填充孔洞的砌块同样得到认可。利用矿棉板（块）填充孔洞的砌块所具有的优点是防水，但又可透气。矿棉板与烧结空心砌块的复合是非常理想的建筑砌体构件。用矿棉板（块）可以填充各种墙厚（砌块的宽度）的烧结砌块，如240mm，300mm，365mm，425mm等。用矿棉板（块）填充的烧结砌块的导热系数也能够达到0.08W/mK。用矿棉板（块）填充的砌块见图12。
图12 用矿棉板（块）填充孔洞的烧结保温隔热砌块德国已开发使用了无机保温隔热材料填充砌块的生产设备，使用工业机器人来完成在烧结空心砌块的大孔洞内插入矿棉板的技术。现有生产线中，表面打磨就是在烧结之后的铺浆面（生产中的切割面）上打磨，以保证砌块有精确的尺寸以及薄灰缝连结，减少通过砂浆缝的热损失。砌块中间孔洞填充矿棉可提高综合隔热保温效果。由于这种砌块具有高度精确的尺寸，加之经表面打磨，在孔洞内填充矿棉板，这样就有极大的可能性将砌块的导热系数减少到最低程度。实施的具体内容是在现有的烧结砌块工厂的基础上，增设打磨设备和填充设备。从隧道窑的窑车上将烧结后的砌块直接送入打磨设备，之后进入由工业机器人填充矿棉板的连续填充线，然后进入包装设备。打磨、填充、矿棉板的切割、包装全部过程都是自动化操作的连续生产过程。按照预定的尺寸，矿棉板被精确地切割成为与其孔洞相适应的块状，切割的精度达到了1毫米之内。由带有特殊夹具的工业机器人拿取已经切好的矿棉板块，准确地将其插入到砌块的孔洞中。矿棉板经切割之后的废料也是自动回收的。这种用矿棉填充的砌块可以用于对保温隔热和隔声要求高的多层建筑以及独立住宅建筑。上述三类填充无机保温隔热材料的烧结砌块，无一例外的均继承了铺浆面打磨的工艺技术，因此，这些砌块都可以使用特制的胶浆，使用薄灰缝连接的铺砌方法。在侧面竖向也均设置了榫槽结构，因而一般情况下在竖向灰缝处不挂砂浆（除窗门洞和墙的拐角处）。这种榫槽结构的外形构造，使得施工方便快捷。【说明】本文部分来自网络，目的仅在于为大家的思考和研究提供最真实的第一手资料，如有侵权，请您告知，我们将及时处理。千万别私存，转发给最亲爱的朋友吧！