多功能混凝土小型砌块的研究与应用

2007-09-29 00:00

  由中国建筑科学研究院承担研究并完成的“多层新型混凝土砌块住宅综合技术”,是原国家科委和建设部联合下达的“2000年小康型城乡住宅科技产业工程项目”中的子专题项目,于1999年2月5日通过了建设部组织的专家鉴定。该课题是针对解决国内砌块建筑的质量通病,从砌块生产到砌块建筑设计与施工的各个关键环节,提出解决办法、推出新产品及其应用的相应技术措施。本文仅介绍该课题中有关多功能混凝土小型砌块的部分,并包括其保温性能及施工要点的研究。

  1 多功能混凝土小型砌块及其配套产品的研究
  1.1 多功能混凝土小型砌块
  1.1.1 外表面装饰砌块 可与普通混凝土小型空心砌块组成复合墙。在解决砌块住宅保温、隔热的同时,又是建筑的外装饰表面,同时亦是防止砌块建筑渗、裂的一道防线。它不仅可用于新建住宅,还可作为旧建筑外装饰的新颖的饰面材料。外形尺寸主系列为390mm×90mm×190mm、390mm×90mm×90mm(长×宽×高)两种。装饰面有光面、条纹面、劈裂面3种类型,可以是原色混凝土,也可以是彩色混凝土。另外在装饰砌块槽内插入聚苯板就形成保温装饰砌块。
  1.1.2 带装饰面的承重砌块 带有各种装饰面的空心砌块,可直接用作砌块住宅的外墙。标准规格为390mm×190mm×190mm,砌筑方法完全同于普通混凝土小型空心承重砌块,建筑应采用内保温方式。装饰面可分浮雕型、条纹型、劈裂面型3大类,可以是原色混凝土,也可以掺入色浆形成彩色装饰面。
  1.1.3 水泥聚苯小型空心轻质砌块 这种砌块是利用废聚苯和水泥制成的空心砌块,可以改善屋面的保温隔热性能,有390mm×190mm×190mm\,390mm×90mm×190mm两种规格,前者主要用于平屋面,后者主要用于坡屋面。

  1.2 配套产品
  1.2.1 砌块用新型砌筑砂浆 经过多种配方的设计和对比试验,采用掺入砂浆增稠剂的方法配制出具有良好的和易性、流动性、保水性及粘聚性的新型砌筑砂浆,可提高砌块砌体的砌筑质量及抗渗性能。技术指标如下:稠度50~70mm;粘聚性,抹在砌块立面不掉落;抗压强度>15MPa;抗剪强度>0.30MPa;抗渗性能>S6;抗冻性能,-20℃冻融循环25次,强度损失率≯20%,质量损失率≯5%。
  1.2.2 KS-1型防渗剂 是一种无毒、无臭、不腐、不燃的白色乳液,按水泥重量的2%~3%掺入,在此掺量范围内对强度影响不大。它可用于提高外墙砌块的防渗性能,也可掺入砌筑砂浆和抹灰砂浆中。其作用为:提高砂浆憎水性,防止毛细吸水;改善和易性,增加材料密实度;降低吸水率,减小干缩性;防渗性能稳定持久,产品保质期长。

  2 砌块墙体及屋面保温隔热问题的研究
  2.1 装饰砌块复合墙体
  一系列试验研究结果表明,装饰砌块与普通砌块组合的复合墙体,可满足夏热冬冷地区的保温、隔热要求;装饰砌块与普通砌块之间夹设一定厚度的聚苯乙烯泡沫塑料保温层,可满足寒冷地区的保温、隔热和节能要求。新型复合墙是遵照现行规范、规程,按居住建筑达到节能50%设计的保温隔热建筑构造。具体做法如下:
  (1)夏热冬冷地区采用90mm厚保温装饰砌块加普通190mm厚空心砌块复合做法(见图1)。
图1 第1种组合墙

  (2)寒冷地区使用90mm厚装饰砌块加聚苯板加普通190mm厚空心砌块复合做法(见图2);图2 第2种组合墙

  (3)此夏热冬冷地区和寒冷地区也可采用190mm厚承重装饰砌块加内保温复合墙的做法。
  新型复合墙热工性能指标如表1所示。

  表1 新型复合墙体的保温、隔热性能

墙体名称 热阻值 (m2.K/W) 相当于砖墙厚度(mm) 内表面最高温度(℃) 相当于砖墙厚度(mm) 与240mm砖墙的差距(℃)
190mm厚单排孔砌块外侧扣90mm厚装饰块 0.35 270 36.4 220 +0.6
190mm厚单排孔砌块外侧扣90mm厚保温装饰块 0.42 320 35.8 240 0
190mm厚单排孔砌块加聚苯板,外侧扣90mm厚装饰块 0.88 700 35.5 250 -0.3

  2.2 水泥聚苯空心砌块保温屋面
  水泥聚苯空心砌块用于屋面保温隔热层,其做法如下:
  (1)在夏热冬冷地区采用90mm厚水泥聚苯空心砌块作为坡屋面保温隔热层;在寒冷地区采用90mm厚水泥聚苯空心砌块,其下再加水泥聚苯板保温层。水泥聚苯板厚度根据室外计算温度经计算确定。
  (2)使用190mm厚水泥聚苯空心砌块做平屋面的保温层,通过改变其下部保温层的厚度,可分别适用于夏热冬冷地区或寒冷地区。
  (3)将190mm厚水泥聚苯空心砌块或混凝土空心砌块对孔排列,有序的组织通风,可作为隔热屋面的通风间层。水泥聚苯空心砌块通风屋面热阻值为1.0(m2.K)/W,相当于750mm以上厚砖墙。

  3 装饰砌块复合墙体防裂抗渗措施
  3.1 防裂措施
  防止建筑物两端墙体开裂应采取以下措施:①采用坡屋面、复合墙,可减少结构温度变形,利于防裂;②在建筑两端的开间窗台部分加设圈梁一道;③在门窗洞口侧的砌块墙内加设芯柱;④建筑物两端墙上及前后檐墙适当部位开设阳台门或落地门窗。

  3.2 抗渗措施
  装饰砌块复合墙体在设计施工中应采取以下防渗措施:①装饰砌块与普通砌块复合的外墙,内外两层砌块砌筑灰缝砂浆均应饱满,随砌随勾缝,并应在其外表面使用具有防渗性能的砂浆严密勾缝;②使用带装饰面承重砌块,砌筑灰缝砂浆应当饱满,竖缝砂浆密实,并应在其外表面使用具有防渗性能的勾缝砂浆严密勾缝;③凡用于外墙面的装饰砌块的外表面均应有良好的抗渗性能;④凡砌块墙身出屋面的部分,必须采用不少于60mm厚的现浇混凝土压顶,确保砌块墙上端内孔不渗水;⑤采用复合外墙时,应在每层建筑装饰砌块墙的最下一道灰缝处,设置10mm@600mm的出水孔。

  4 装饰复合小砌块住宅设计、施工要点
  4.1 装饰砌块复合墙体
  (1)在砌筑时普通砌块应尽量使用主砌块即390mm×190mm×190mm,并应对孔、错缝搭砌,搭接长度最小为100mm。当出现两皮以上通缝时,在通缝间应设置钢筋网片或水平筋。
  (2)承重墙的砌块和砂浆等级应按设计确定,承重砌块强度一般不低于MU7.5,混合砂浆不低于M10。对于8度抗震设防区6层居民住宅用于1~2层的砌块强度不应低于MU10。
  (3)纵横承重墙均应同步砌筑,不宜留后砌缝。非承重墙宜与承重墙同步砌筑,当需要后砌时,应沿墙高@600mm,配置钢筋网片或拉结钢筋。
  (4)应按小砌块排列图砌筑,按设计要求放置钢筋网片、及时预埋暗管线及固定门窗,水、暖、卫、电专业用专用砌块。
  (5)要求采用双排脚手架施工。
  (6)砌筑时应从房屋外墙转角或定位处开始盘角,盘角高度不超过3皮砌块。墙体搭接严禁留直槎。
  (7)对小砌块砌筑要求随时清除表面秽物、毛边,随时勾好灰缝。此外对铺灰浆,预埋木砖、铁件,设备电气走管、留洞,现浇楼板、圈梁等以及施工现场防雨措施,各个施工环节在相关技术规范中均作了详细的要求,在此不赘述。
  装饰砌块复合墙体除应遵守普通小砌块墙体施工要求外,尚应注意以下施工问题:①装饰砌块的外观质量、尺寸偏差、色差等指标应符合生产企业的企业标准要求,特别要保证抗渗性能;②复合墙体内外侧砌块应同皮砌筑,内外侧砌块的竖缝应尽量错开,第2种复合墙体中聚苯板竖缝亦应与砌块竖缝尽量错开,以增强复合墙体的抗渗性能;③装饰砌块与普通砌块之间应放置Ⅰ型拉结筋,拉结筋应有优良的防锈处理,并严格按设计要求设置;④装饰砌块砌筑时,应保持装饰面清洁,及时清除灰浆或污物。水平、竖向灰缝应平直密实,随砌随勾缝,缺灰处应补齐,并用防水灰浆勾缝。

  4.2 芯柱
  (1)芯柱宜采用C20混凝土浇灌,坍落度宜为120mm左右,可掺加微膨胀剂,有条件时宜采用免振捣自密实混凝土。芯柱内钢筋要求同各层圈梁和基础梁连成整体。
  (2)芯柱插入钢筋前应由底部U形清扫孔清除杂物,并禁止用水冲洗。
  (3)芯柱钢筋应采用月牙纹Ⅱ级钢从上往下穿入砌块孔洞,通过清扫口与圈、地梁伸出的插筋焊接或绑扎。
  (4)浇灌芯柱混凝土时,砌体砂浆应达到≥1.0MPa。
  (5)芯柱应先浇50mm厚与C20混凝土成分相同的水泥砂浆。每浇灌500mm左右高度人工捣实,或每浇灌1000mm左右高度用小直径振捣棒振实。浇灌后混凝土面应低于最上一皮小砌块表面50~70mm,使芯柱在此形成销键,能与现浇楼板或圈梁良好咬合。
  (6)为检查芯柱的混凝土饱和度,应实行计量浇灌,同时可用小锤锤击芯柱处砌块表面,听声音鉴别混凝土密实度。

  4.3 圈梁
  圈梁应设置在每层纵、横墙上,并要求同芯柱连成整体。圈梁应为现浇混凝土结构,混凝土强度等级为C20。

  4.4 楼梯间
  在8度抗震设防区,顶层楼梯间横墙和外墙宜沿墙高@600mm设2φ6通长筋。

  4.5 埋件
  砌体内埋件应采用预埋方式,以保证砌体的整体性。在不宜预埋的部分,可采用膨胀螺栓,禁止采用钢钉等容易引起砌块碎裂的方法。

  5 工程应用
  (1)1995年9月在江苏海门市机床厂,建造1幢65m2的2层试验房屋,采用第1种复合墙作法。经试验测试,这种复合墙的热阻值达到0.42(m2.K)/W,相当于320mm厚实心粘土砖墙的保温性能,其隔热性能相当于240mm厚砖墙。
  (2)上海市御桥小区2幢多层住宅坡屋面原设计采用60mm厚水泥珍珠岩保温层,后改用90mm厚水泥聚苯空心砌块,经测试热阻值为0.60(m2.K)/W(原方案为0.39(m2.K)/W),内表面最高温度为36.8℃(原方案为38.2℃),取得了理想的隔热保温效果。
  (3)1993年在扬州念四桥小区和泰州采用了掺KS-1型防渗剂的装饰面砌块建造多层住宅,经1998年回访,未发现渗漏问题。1995年在海门市机床厂对一幢严重渗漏的厂房东山墙(墙面约800m2)进行改造,采用了山墙外侧后砌掺KS-1型防渗剂的彩色条纹劈裂面装饰砌块,经3年多至今无墙面渗漏现象。

  作者单位:钱力航,男,中国建筑科学研究院住宅产业研究设计中心,副主任,研究员,北京市北三环东路30号 100013,电话:(010)64202233—2686


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