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材料创新让混凝土建筑冬暖夏凉——玻化微珠保温混凝土在山西首个绿色建筑示范项目应用纪实

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  凭借房地产领域十年发展底蕴,依托太原理工大学百年研发实力,山西铭基房地产开发有限公司(简称“铭基公司”)成功研发了将混凝土承重与自保温功能完美结合的划时代变革产品——玻化微珠保温混凝土,并将其成功应用于自己开发的铭基·凤凰城19#住宅楼,使这栋住宅楼的混凝土在承重性能不变的情况下,增加了自保温性能,无需粘装其他保温材料,让城市中的钢筋混凝土建筑实现了冬暖夏凉的节能效果。

  目前这栋楼的主体结构已封顶,并开始了建筑给排水及采暖施工。由于玻化微珠保温混凝土、太阳能光伏和热水、新风余热利用、同层排水、雨水与中水收集等十余项节能技术的综合应用,大大提升了铭基·凤凰城19#住宅楼的节能效果和居住舒适度。前不久,这栋建筑获得了国家绿色建筑三星级设计评价标识(住宅),成为山西省首个绿色建筑示范项目。

  绿色战略

  以玻化微珠保温混凝土技术为核心

  铭基公司成立于2002年,是世界500强企业——山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司的控股子公司。在10多年的发展中,铭基公司秉承“致力于提升产品节能、环保、健康的延伸价值,致力于成为绿色地产品牌企业”的企业使命,实践“传承晋商文化,成就地产楷模”的企业愿景,力做新时代的新晋商。

  “我国房地产发展非常不平衡,大多数城市的房地产都出现了产能过剩,可以说是危机四伏。房地产公司要想在未来有更大发展,必须要有预见性,密切关注分析产业政策,果断研判发展趋势,找准自身特点,谋求独具特色的创新发展之路。”铭基公司董事长张建民直抒对当前房地产市场的看法。

  面对当前日益严重的环保压力、激烈的市场竞争和艰难的企业生存状态,张建民认为节能、环保、生态、低碳住宅将大势所趋,绿色、节能建材将在未来住宅建设中大行其道。

  张建民说:“降低建筑能耗、推进节能减排已迫在眉睫,这也是企业应尽的社会责任。近年来,我们一直以推进建筑节能减排为己任,寻找真正的低碳发展之路。为此,我们提出了建筑全寿命周期低碳的理念,即从材料与构件生产(含原材料的开采)、规划与设计、建造与运输、运行与维护,直到拆除与处理(废弃、再循环和再利用等)的全循环过程中的每一环节中都遵循低碳理念。结合十余年来创新技术的积累,2012年铭基公司向全社会提出了企业绿色战略——以玻化微珠保温混凝土技术为核心,有效、完整地融合和集成其他节能减排技术及铭基公司自我研发的节能技术,力争开发生产出全行业性价比最高的房地产产品。”

  新型混凝土

  彻底化解承重与保温这对矛盾体

  玻化微珠保温混凝土由太原理工大学、太原思科达科技发展公司和铭基公司共同研发,是由水泥、石子、砂子、玻化微珠、专用外加剂与外掺料等材料按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而成的混凝土,既具有一般混凝土的物理力学性能,又具有良好的保温隔热性能,符合绿色环保材料的要求。

  据玻化微珠保温混凝土研发人——太原理工大学教授李珠介绍,玻化微珠保温混凝土是真正意义上的具有承重和保温双重功能的混凝土,是建材领域对传统混凝土的变革性创新。玻化微珠保温混凝土针对当前建筑保温材料的保温性能与防火、成本、施工复杂性、施工质量等方面的矛盾,而研发的导热系数低的混凝土,可取代当前只承重不保温的普通混凝土,能满足全国不同气候区的建筑承重与保温节能双层需求。玻化微珠保温混凝土具有抗震、经济、节能、省地的综合性能,并方便设计、施工,可真正实现结构的自保温。它能避免有机保温材料的各种弊端,特别是避免国内有机保温材料引发的重大火灾事故,可有效提高建筑的战备安全性。采用玻化微珠保温混凝土建造的建筑,将是承重保温一体化的钢筋混凝土结构,其室内热环境可以实现冬暖夏凉。

  玻化微珠保温混凝土施工要求与普通混凝土相同,可根据工程要求制成C7.5~C60标号的玻化微珠保温混凝土,适用于各种工程。玻化微珠保温混凝土密度为1950~2150kg/m3,比普通混凝土2300~2500kg/m3降低15%,使得建筑整体自重减轻约15%。材料柔性更大,弹性模量为普通混凝土的80%,其变形能力比普通混凝土增强,结构自振周期比普通混凝土剪切力墙结构自振周期增大16%左右,增加了抗震安全储备。

  中国建筑科学研究院的检测报告显示,玻化微珠保温混凝土导热系数为0.35~0.4W/(m·k),而新版《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第4.1.8条规定:普通混凝土导热系数为10.6kJ/(m·h·℃),即2.94W/(m·k),是玻化微珠保温混凝土的7.35倍。

  以普通剪力墙厚200mm计算,200mm厚玻化微珠保温混凝土裸墙热阻为0.5m2·k/W,而普通混凝土则需1.47m厚才能达到同样的热阻。在高地震烈度区,剪力墙厚度增加到250mm时,墙体的保温性能还会进一步增加,其热阻将与1.84m厚的普通混凝土墙相当。

  工程实效

  综合成本略低,达75%建筑节能标准

  玻化微珠保温混凝土成功研发后,在各项实验室测试指标准确无误的情况下,铭基公司谨慎而大胆地启动了玻化微珠保温混凝土示范工程的设计应用试点——铭基·凤凰城19#住宅楼的建设。

  众所周知,混凝土是世界第一大商品,特别是普通混凝土,工程用量最大。这种材料技术上一个小的进步,对建筑业乃至全世界都将产生较大的正向影响。玻化微珠保温混凝土是对普通混凝土产品的一个改进,是要替代现有普通混凝土的,它属于承重保温一体化的普通混凝土。欲在住宅楼中应用这么一种具有颠覆性的新产品,企业所遇到的困难可想而知。

  在大量科学严谨的实验室数据和详细完备报告材料的坚实基础上,铭基公司坚韧而持久的攻关下,政府相关部门的理解与大力支持下,2012年4月,地上部分主体结构全部采用玻化微珠保温混凝土浇筑的铭基·凤凰城19#住宅楼终于破土动工。

  这栋楼为剪力墙住宅建筑,包括地上12层及地下1层,高度为39.9m,建筑面积为6856m2。混凝土的应用关系到建筑的基础安全,其各项指标对建筑来说至关重要,因此相关部门对这栋楼的各种检测也极其严格。为了配合政府相关部门和第三方机构的检测,更为确保工程质量,19#住宅楼的建设仅主体结构就用了14个月,而一般住宅楼则只需9个月。

  据张建民介绍,基于实验室研究结果,在铭基·凤凰城19#住宅楼的设计与施工中,完成了玻化微珠保温混凝土结构自保温建筑结构性能、施工技术体系的研究与实证,并完善了玻化微珠保温混凝土商品化生产工艺。今年3月,第一罐载有玻化微珠保温混凝土的商砼车驶入工地浇筑;截至7月最后封顶,共浇筑玻化微珠保温混凝土2200m3。由于这栋楼使用了玻化微珠保温混凝土,实现了结构含钢量、地基基础处理成本、外墙保温成本、其他部位(楼梯间、电梯井、楼地面、屋面)保温成本等多项节约,最后核算的每平方米成本比普通混凝土有所降低,再加上十余项节能技术的应用,将会大大降低业主未来的使用成本。

  为了获取玻化微珠保温混凝土在建筑物实体上的检测数据,铭基公司委托山西省建筑科学研究院、中国建筑科学研究院对这栋楼的结构性能与热工性能进行检测。所有检测数据表明,铭基·凤凰城19#住宅楼的各项物理指标完全符合国家相关要求,并达到了75%的建筑节能标准,比山西晋城当地目前执行的65%建筑节能标准高出了10个百分点。

  各方评价

  填补行业空白,达到国际先进水平

  玻化微珠保温混凝土的成功研发在业内引起了巨大轰动,而其实际工程应用案列——铭基·凤凰城19#住宅楼的建设,更是引来政府相关部门领导和业内外专家的多方关注。

  住房和城乡建设部科技推广中心墙体材料改革办公室主任屈宏乐在去年仔细参观调研完刚刚建设的工程后表示,玻化微珠保温混凝土体系如果能广泛推广,不仅能从根本上解决现有保温层与主体结构不同寿命问题,还对解决当前建筑保温材料的保温与防火矛盾,成本高、施工复杂等问题具有重要意义。

  当时一同参观的中国房地产研究会副会长童悦仲也认同这一观点。他认为:“玻化微珠保温混凝土是对混凝土技术的很大创新,也许会带来行业的变革。”同时,他提醒铭基公司,建筑物有着几十甚至上百年的寿命,需有序搜集整理项目十几年后的实际应用数据。

  今年9月,中国建材联合会副会长、中国混凝土与水泥制品协会会长徐永模在参观考察了这栋已完成主体结构的绿色建筑示范项目后,对铭基公司勇担社会责任,投巨资科技创新,打破陈规第一个试吃“螃蟹”的做法表示了高度肯定,并号召珍珠岩行业企业以铭基公司为榜样,尽快做大做强产业,以雄厚的财力和资源实现创新发展。

  中国建材联合会珍珠岩分会会长王耀更是多年如一日地关注着玻化微珠保温混凝土这项专利的转化工作。他曾经多次在北京、河北等地为这项发明技术寻找示范合作单位。当铭基公司决定启动示范工程后,他经常与李珠教授联系沟通,并屡屡安顿施工单位和检测人员一定要确保质量。他对研发单位李珠教授和建设单位铭基公司张建民董事长情深意切地说:“如果由于我们的管理不到位,不能严把质量关,那么,这项具有建筑革命意义的科研成果很有可能被就此枪毙。”

  当这栋12层的绿色建筑示范项目以全程检测合格的结果矗立在他的眼前时,他爱惜地抚摸着大楼墙体感慨良多:“从古至今,人们都说鱼和熊掌不可兼得,而今,我们的专家和企业家终于让保温和承重功能合为一体变成了现实。这项成果不仅为珍珠岩产品的应用开拓出了一个巨大的市场,更重要的是翻开了人类建筑史上新的一页。”

  前不久,由中国建材联合会标准质量部组织的标准审议会在晋城召开,来自生产、用户、科研院所、高等院校、质检、行业主管部门等单位的16位专家在参观完这个项目后认为,玻化微珠保温混凝土这项技术填补了行业空白,达到了国际先进水平,并在接下来的标准审议中,一致通过了由铭基公司等单位负责制定的《玻化微珠保温混凝土技术规程》协会标准。

  问及企业将来规划和玻化微珠保温混凝土市场前景时,张建民对产品和企业未来发展充满了信心:“玻化微珠保温混凝土的研发和大规模推广应用将引起建筑业划时代的变革,它可广泛应用于不同气候区的建筑建设中,将极大促进我国建筑节能事业的发展,为行业企业,甚至整个社会带来巨大的社会效益和经济效益。2012年,铭基公司已与太原思科技发展有限公司共同成立了北京铭基建筑节能科技有限公司,专门从事玻化微珠保温混凝土的应用与推广。”


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