随着能源问题的日益突出，我国对建筑节能工作越来越重视。近年来，伴随建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提高，建筑能耗呈急剧上扬趋势。推进建筑节能工作，对节约能源、缓解环境污染，对社会经济的可持续发展具有十分重要的作用。十多年来，外墙外保温技术为我国建筑节能作出了重要贡献。随着建筑节能工作的稳步推进和不断深化，我国对建筑节能技术提出了更高要求。目前，节能与结构一体化新型建筑结构体系成为重要发展方向，其在解决建筑节能、外墙保温系统与建筑同寿命等核心问题的同时，显著提高建筑的安全性和耐久性，因此迫切需要研发结构功能一体化新型墙体砌筑材料。
城镇化与村镇建设是我国现代化建设的重大战略任务，也是保持我国经济平稳较快发展的持久动力。城镇化和村镇建设发展与社会主义新农村建设紧密相关，已成为改善民生、统筹城乡、建设社会主义新农村的重要内容。近年来，我国的墙体材料革新和建筑节能工作重心由城市逐渐扩展到村镇，同样需要发展具有结构、保温隔热、装饰、防水等多功能的新型墙体材料。
为此，科技部批准设立了“十二五”国家科技支撑计划课题“村镇建筑用多功能墙体材料的研发与应用”，由中国建筑材料科学研究总院（以下简称“中国建材总院”）牵头、扬州威奥重工机械有限公司、北京金阳新建材有限公司等单位联合承担。该课题针对村镇建筑用墙体材料发展现状与未来发展趋势，结合村镇建设发展需要，充分利用农村资源，因地制宜并考虑实用性、经济性、功能性、安全性和耐久性，通过开展村镇建筑用多功能墙体材料的研发与应用，提升了村镇建筑用墙体材料研发、产业化和推广应用的整体技术水平，促进了我国建材业的可持续发展。
作为我国墙材革新的主导新型墙体砌筑材料，普通混凝土砌块热工性能差，已无法满足节能与结构一体化新型建筑结构体系的需要，必须采用先进技术来提升热工性能，增加使用功能，使其由单一结构材料转变为结构和节能一体化的节能型墙体砌筑材料，以使用其砌筑的墙体热工性能可满足我国不同气候地区相应的建筑节能标准。本课题在研究混凝土砌块热工性能提升技术基础上，研制成功结构功能一体化建筑保温砌块系列产品、关键生产设备和配套保温砌筑砂浆，编制建筑构造专项图集和产品标准，建立建筑保温砌块应用标准体系。成果已实现产业化并规模应用，社会经济效益和环境效益显著。
中国建材总院课题组提出并组合采用“优选基材组成、优化基体结构、充填保温材料和采取组合结构”技术提升混凝土建筑保温砌块热工性能，发明了多排孔轻骨料混凝土保温砌块、充填式混凝土保温砌块、组合结构混凝土保温砌块3类典型产品，使普通混凝土建筑砌块升级换代为建筑保温砌块，并实现产业化和规模化应用，满足我国执行不同节能标准的不同气候地区对节能型墙体砌筑材料的需求；针对典型建筑保温砌块结构特点，提出并采用“轮碾—模振—蒸养”工艺制备多排孔轻骨料混凝土保温砌块，采用“在线或离线填充高效保温材料”工艺制备充填式混凝土保温砌块，采用“在线组合或离线组装高效保温材料”工艺制备组合结构混凝土保温砌块，解决了建筑保温砌块核心生产技术，有效实现产品性能控制，为建筑保温砌块产业化奠定基础； 发明发泡水泥浆体多头群浇注装置，开发水泥浆体定量浇注装置、发泡剂计量装置等关键组件，在国内外率先研制成功化学发泡水泥定量浇注系统，实现在一个填充周期内若干个砌块定时定量同步注入发泡水泥，解决了在线浇注浆体类保温材料技术难题；针对建筑保温砌块性能和结构特点及应用区域差异，突出科学、先进、实用、经济原则，编制建筑构造专项图集，制定产品标准，研制关键配套材料，建立应用标准体系，为建筑保温砌块产业化、生产、设计、施工提供技术支撑。
1.发泡水泥充填式混凝土保温砌块及其生产技术
采用普通混凝土或轻集料混凝土制备带空腔的承重基体，通过在线充填超轻发泡水泥制成的发泡水泥充填式混凝土保温砌块(见图1)，具有质轻、保温隔热性能好、不燃、比强度高、耐久性好、利废等特点。该产品在带空腔基体的结构优化、超轻发泡水泥在线填充技术等方面拥有多项自主知识产权，已获授权专利6项。该项成果已在江苏常州等地实现产业化和规模应用。2015年9月被列为江苏省建设科技成果推广项目。
2.组合结构发泡混凝土保温砌块及其生产技术
采用XPS/EPS/发泡聚氨酯/发泡水泥作为保温芯层，发泡混凝土作为承重基材，通过在线填充、在线浇注、化学发泡、成型和切割制成的组合结构发泡混凝土保温砌块(见图2)，保温性能优异，通过调整保温芯层材料品种及其厚度，砌块砌体性能可满足我国不同气候地区节能65%~75%要求，尤其适用于寒冷和严寒地区。该成果在砌块结构、发泡混凝土制备技术、关键生产装置及控制技术等方面拥有多项自主知识产权，已获授权专利3项。发泡混凝土可利用建筑垃圾、钢渣、炉底渣、尾矿等多种固体废弃物作为生产原料，利废率达到50%~80%。
3.化学发泡水泥定量浇注系统
通过发明发泡水泥浆体多头群浇注装置(见图3)，开发水泥浆体定量装置、发泡剂计量装置、发泡水泥专用搅拌机和智能控制系统等关键组件，在国内外率先研制成功化学发泡水泥定量浇注系统(见图4)，实现在一个填充周期内若干个混凝土空心砌块定时定量同步浇注发泡水泥浆体，解决了在线浇注浆体类保温材料的技术难题，为发泡水泥充填式混凝土复合保温砌块产业化解决了核心装备。化学发泡水泥定量浇注系统已获发明专利2项和实用新型专利1项。
4.保温砌筑砂浆
由砌筑材料砌筑而成的墙体，其保温性能不但取决于砌筑材料的热工性能，而且与砌筑砂浆性能和灰缝宽度密切相关。采用保温砌筑砂浆和薄灰缝技术，可显著降低灰缝对建筑保温砌块砌体热工性能的影响度，最大降幅达35%。本课题以炉底渣、粉煤灰、膨胀玻化微珠等为主要原料，研制成功具有优异施工性能的两种保温砌筑砂浆，为薄灰缝砌筑技术的实施提供材料保障。采用膨胀玻化微珠—水泥—粉煤灰—添加剂原料体系制备的膨胀玻化微珠保温砌筑砂浆，强度等级可达到Mb3.5和Mb5，抗冻性合格。采用炉底渣—水泥—粉煤灰—添加剂原料体系制备的炉底渣保温砌筑砂浆，强度等级达到Mb5和Mb7.5，干密度小于1000kg/m3，导热系数小于0.250W/(m·K)，抗冻性能D25合格，固体废弃物(炉底渣+粉煤灰)利用率超过60%(重量比)。
随着我国建筑节能工作的全面推进和不断深化，对节能型墙体砌筑材料提出了更高要求。建筑保温砌块作为节能与结构一体化新型建筑结构体系的主要墙体砌筑材料，具有防火、安全、耐久，施工方便、综合成本低、与建筑物同寿命等特点，其推广和应用将会积极推进我国墙体材料革新和建筑节能工作，社会和技术经济效益显著，具有广阔的推广应用前景。
