多功能混凝土小型砌塊的研究與應用
由中國建筑科學研究院承擔研究并完成的“多層新型混凝土砌塊住宅綜合技術”,是原國家科委和建設部聯合下達的“2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產業(yè)工程項目”中的子專題項目,于1999年2月5日通過了建設部組織的專家鑒定。該課題是針對解決國內砌塊建筑的質量通病,從砌塊生產到砌塊建筑設計與施工的各個關鍵環(huán)節(jié),提出解決辦法、推出新產品及其應用的相應技術措施。本文僅介紹該課題中有關多功能混凝土小型砌塊的部分,并包括其保溫性能及施工要點的研究。
1 多功能混凝土小型砌塊及其配套產品的研究
1.1 多功能混凝土小型砌塊
1.1.1 外表面裝飾砌塊 可與普通混凝土小型空心砌塊組成復合墻。在解決砌塊住宅保溫、隔熱的同時,又是建筑的外裝飾表面,同時亦是防止砌塊建筑滲、裂的一道防線。它不僅可用于新建住宅,還可作為舊建筑外裝飾的新穎的飾面材料。外形尺寸主系列為390mm×90mm×190mm、390mm×90mm×90mm(長×寬×高)兩種。裝飾面有光面、條紋面、劈裂面3種類型,可以是原色混凝土,也可以是彩色混凝土。另外在裝飾砌塊槽內插入聚苯板就形成保溫裝飾砌塊。
1.1.2 帶裝飾面的承重砌塊 帶有各種裝飾面的空心砌塊,可直接用作砌塊住宅的外墻。標準規(guī)格為390mm×190mm×190mm,砌筑方法完全同于普通混凝土小型空心承重砌塊,建筑應采用內保溫方式。裝飾面可分浮雕型、條紋型、劈裂面型3大類,可以是原色混凝土,也可以摻入色漿形成彩色裝飾面。
1.1.3 水泥聚苯小型空心輕質砌塊 這種砌塊是利用廢聚苯和水泥制成的空心砌塊,可以改善屋面的保溫隔熱性能,有390mm×190mm×190mm\,390mm×90mm×190mm兩種規(guī)格,前者主要用于平屋面,后者主要用于坡屋面。
1.2 配套產品
1.2.1 砌塊用新型砌筑砂漿 經過多種配方的設計和對比試驗,采用摻入砂漿增稠劑的方法配制出具有良好的和易性、流動性、保水性及粘聚性的新型砌筑砂漿,可提高砌塊砌體的砌筑質量及抗?jié)B性能。技術指標如下:稠度50~70mm;粘聚性,抹在砌塊立面不掉落;抗壓強度>15MPa;抗剪強度>0.30MPa;抗?jié)B性能>S6;抗凍性能,-20℃凍融循環(huán)25次,強度損失率≯20%,質量損失率≯5%。
1.2.2 KS-1型防滲劑 是一種無毒、無臭、不腐、不燃的白色乳液,按水泥重量的2%~3%摻入,在此摻量范圍內對強度影響不大。它可用于提高外墻砌塊的防滲性能,也可摻入砌筑砂漿和抹灰砂漿中。其作用為:提高砂漿憎水性,防止毛細吸水;改善和易性,增加材料密實度;降低吸水率,減小干縮性;防滲性能穩(wěn)定持久,產品保質期長。
2 砌塊墻體及屋面保溫隔熱問題的研究
2.1 裝飾砌塊復合墻體
一系列試驗研究結果表明,裝飾砌塊與普通砌塊組合的復合墻體,可滿足夏熱冬冷地區(qū)的保溫、隔熱要求;裝飾砌塊與普通砌塊之間夾設一定厚度的聚苯乙烯泡沫塑料保溫層,可滿足寒冷地區(qū)的保溫、隔熱和節(jié)能要求。新型復合墻是遵照現行規(guī)范、規(guī)程,按居住建筑達到節(jié)能50%設計的保溫隔熱建筑構造。具體做法如下:
(1)夏熱冬冷地區(qū)采用90mm厚保溫裝飾砌塊加普通190mm厚空心砌塊復合做法(見圖1)。圖1 第1種組合墻
(2)寒冷地區(qū)使用90mm厚裝飾砌塊加聚苯板加普通190mm厚空心砌塊復合做法(見圖2);圖2 第2種組合墻
(3)此夏熱冬冷地區(qū)和寒冷地區(qū)也可采用190mm厚承重裝飾砌塊加內保溫復合墻的做法。
新型復合墻熱工性能指標如表1所示。
表1 新型復合墻體的保溫、隔熱性能
墻體名稱 | 熱阻值 (m2.K/W) | 相當于磚墻厚度(mm) | 內表面最高溫度(℃) | 相當于磚墻厚度(mm) | 與240mm磚墻的差距(℃) |
190mm厚單排孔砌塊外側扣90mm厚裝飾塊 | 0.35 | 270 | 36.4 | 220 | +0.6 |
190mm厚單排孔砌塊外側扣90mm厚保溫裝飾塊 | 0.42 | 320 | 35.8 | 240 | 0 |
190mm厚單排孔砌塊加聚苯板,外側扣90mm厚裝飾塊 | 0.88 | 700 | 35.5 | 250 | -0.3 |
2.2 水泥聚苯空心砌塊保溫屋面
水泥聚苯空心砌塊用于屋面保溫隔熱層,其做法如下:
(1)在夏熱冬冷地區(qū)采用90mm厚水泥聚苯空心砌塊作為坡屋面保溫隔熱層;在寒冷地區(qū)采用90mm厚水泥聚苯空心砌塊,其下再加水泥聚苯板保溫層。水泥聚苯板厚度根據室外計算溫度經計算確定。
(2)使用190mm厚水泥聚苯空心砌塊做平屋面的保溫層,通過改變其下部保溫層的厚度,可分別適用于夏熱冬冷地區(qū)或寒冷地區(qū)。
(3)將190mm厚水泥聚苯空心砌塊或混凝土空心砌塊對孔排列,有序的組織通風,可作為隔熱屋面的通風間層。水泥聚苯空心砌塊通風屋面熱阻值為1.0(m2.K)/W,相當于750mm以上厚磚墻。
3 裝飾砌塊復合墻體防裂抗?jié)B措施
3.1 防裂措施
防止建筑物兩端墻體開裂應采取以下措施:①采用坡屋面、復合墻,可減少結構溫度變形,利于防裂;②在建筑兩端的開間窗臺部分加設圈梁一道;③在門窗洞口側的砌塊墻內加設芯柱;④建筑物兩端墻上及前后檐墻適當部位開設陽臺門或落地門窗。
3.2 抗?jié)B措施
裝飾砌塊復合墻體在設計施工中應采取以下防滲措施:①裝飾砌塊與普通砌塊復合的外墻,內外兩層砌塊砌筑灰縫砂漿均應飽滿,隨砌隨勾縫,并應在其外表面使用具有防滲性能的砂漿嚴密勾縫;②使用帶裝飾面承重砌塊,砌筑灰縫砂漿應當飽滿,豎縫砂漿密實,并應在其外表面使用具有防滲性能的勾縫砂漿嚴密勾縫;③凡用于外墻面的裝飾砌塊的外表面均應有良好的抗?jié)B性能;④凡砌塊墻身出屋面的部分,必須采用不少于60mm厚的現澆混凝土壓頂,確保砌塊墻上端內孔不滲水;⑤采用復合外墻時,應在每層建筑裝飾砌塊墻的最下一道灰縫處,設置10mm@600mm的出水孔。
4 裝飾復合小砌塊住宅設計、施工要點
4.1 裝飾砌塊復合墻體
(1)在砌筑時普通砌塊應盡量使用主砌塊即390mm×190mm×190mm,并應對孔、錯縫搭砌,搭接長度最小為100mm。當出現兩皮以上通縫時,在通縫間應設置鋼筋網片或水平筋。
(2)承重墻的砌塊和砂漿等級應按設計確定,承重砌塊強度一般不低于MU7.5,混合砂漿不低于M10。對于8度抗震設防區(qū)6層居民住宅用于1~2層的砌塊強度不應低于MU10。
(3)縱橫承重墻均應同步砌筑,不宜留后砌縫。非承重墻宜與承重墻同步砌筑,當需要后砌時,應沿墻高@600mm,配置鋼筋網片或拉結鋼筋。
(4)應按小砌塊排列圖砌筑,按設計要求放置鋼筋網片、及時預埋暗管線及固定門窗,水、暖、衛(wèi)、電專業(yè)用專用砌塊。
(5)要求采用雙排腳手架施工。
(6)砌筑時應從房屋外墻轉角或定位處開始盤角,盤角高度不超過3皮砌塊。墻體搭接嚴禁留直槎。
(7)對小砌塊砌筑要求隨時清除表面穢物、毛邊,隨時勾好灰縫。此外對鋪灰漿,預埋木磚、鐵件,設備電氣走管、留洞,現澆樓板、圈梁等以及施工現場防雨措施,各個施工環(huán)節(jié)在相關技術規(guī)范中均作了詳細的要求,在此不贅述。
裝飾砌塊復合墻體除應遵守普通小砌塊墻體施工要求外,尚應注意以下施工問題:①裝飾砌塊的外觀質量、尺寸偏差、色差等指標應符合生產企業(yè)的企業(yè)標準要求,特別要保證抗?jié)B性能;②復合墻體內外側砌塊應同皮砌筑,內外側砌塊的豎縫應盡量錯開,第2種復合墻體中聚苯板豎縫亦應與砌塊豎縫盡量錯開,以增強復合墻體的抗?jié)B性能;③裝飾砌塊與普通砌塊之間應放置Ⅰ型拉結筋,拉結筋應有優(yōu)良的防銹處理,并嚴格按設計要求設置;④裝飾砌塊砌筑時,應保持裝飾面清潔,及時清除灰漿或污物。水平、豎向灰縫應平直密實,隨砌隨勾縫,缺灰處應補齊,并用防水灰漿勾縫。
4.2 芯柱
(1)芯柱宜采用C20混凝土澆灌,坍落度宜為120mm左右,可摻加微膨脹劑,有條件時宜采用免振搗自密實混凝土。芯柱內鋼筋要求同各層圈梁和基礎梁連成整體。
(2)芯柱插入鋼筋前應由底部U形清掃孔清除雜物,并禁止用水沖洗。
(3)芯柱鋼筋應采用月牙紋Ⅱ級鋼從上往下穿入砌塊孔洞,通過清掃口與圈、地梁伸出的插筋焊接或綁扎。
(4)澆灌芯柱混凝土時,砌體砂漿應達到≥1.0MPa。
(5)芯柱應先澆50mm厚與C20混凝土成分相同的水泥砂漿。每澆灌500mm左右高度人工搗實,或每澆灌1000mm左右高度用小直徑振搗棒振實。澆灌后混凝土面應低于最上一皮小砌塊表面50~70mm,使芯柱在此形成銷鍵,能與現澆樓板或圈梁良好咬合。
(6)為檢查芯柱的混凝土飽和度,應實行計量澆灌,同時可用小錘錘擊芯柱處砌塊表面,聽聲音鑒別混凝土密實度。
4.3 圈梁
圈梁應設置在每層縱、橫墻上,并要求同芯柱連成整體。圈梁應為現澆混凝土結構,混凝土強度等級為C20。
4.4 樓梯間
在8度抗震設防區(qū),頂層樓梯間橫墻和外墻宜沿墻高@600mm設2φ6通長筋。
4.5 埋件
砌體內埋件應采用預埋方式,以保證砌體的整體性。在不宜預埋的部分,可采用膨脹螺栓,禁止采用鋼釘等容易引起砌塊碎裂的方法。
5 工程應用
(1)1995年9月在江蘇海門市機床廠,建造1幢65m2的2層試驗房屋,采用第1種復合墻作法。經試驗測試,這種復合墻的熱阻值達到0.42(m2.K)/W,相當于320mm厚實心粘土磚墻的保溫性能,其隔熱性能相當于240mm厚磚墻。
(2)上海市御橋小區(qū)2幢多層住宅坡屋面原設計采用60mm厚水泥珍珠巖保溫層,后改用90mm厚水泥聚苯空心砌塊,經測試熱阻值為0.60(m2.K)/W(原方案為0.39(m2.K)/W),內表面最高溫度為36.8℃(原方案為38.2℃),取得了理想的隔熱保溫效果。
(3)1993年在揚州念四橋小區(qū)和泰州采用了摻KS-1型防滲劑的裝飾面砌塊建造多層住宅,經1998年回訪,未發(fā)現滲漏問題。1995年在海門市機床廠對一幢嚴重滲漏的廠房東山墻(墻面約800m2)進行改造,采用了山墻外側后砌摻KS-1型防滲劑的彩色條紋劈裂面裝飾砌塊,經3年多至今無墻面滲漏現象。
作者單位:錢力航,男,中國建筑科學研究院住宅產業(yè)研究設計中心,副主任,研究員,北京市北三環(huán)東路30號 100013,電話:(010)64202233—2686
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