太原市六层以下混凝土砌块建筑应用介绍

　　混凝土砌块建筑在国外已有百年的历史, 但在国内仅有30 多年的发展史。随着我国建材产业结构的调整, 国家进一步加强了对粘土砖的限制使用, 砌块已成为取代粘土砖的环保节能型墙体材料之一。这种墙体材料有很多优点, 与粘土砖相比, 不毁田、节能利废、自重轻、整体性能好、施工速度快、综合造价低。本文仅以太原理工大学的学生公寓示范楼为例展开分析。

1 混凝土砌块建筑推广应用现状分析

　　混凝土砌块建筑可分为约束砌体结构和配筋砌体结构两种体系, 前者是我国目前有些地区应用比较广泛的一种结构形式, 类似于多层砖混结构,在砌体结构设计时, 将原砖混结构中的构造柱换成芯柱, 在门窗洞口边缘增加芯柱, 最后再按照本地区的实际情况在适当位置将芯柱加密及采取其他措施。后者主要用于高层建筑和强地震区的结构设计, 目前只有几幢试点高层建筑应用, 而且设计、施工也缺乏经验, 故应用较少。墙改10 多年来, 砌块建筑在我国取得了一定的经济效益和社会效益, 在全国各地兴建了许多多层砌块建筑。在上海、沈阳等地方还建成10 层以上的试点高层砌块建筑, 为砌块在高层建筑中的应用积累了丰富的经验。

　　砌块建筑在山西省刚刚起步, 主要问题是多年来没有一套关于设计、施工、验收的完整作法。太原市墙改办作为新型墙材推广应用的管理部门, 于2005 年联合各大设计院、高校的专家、学者专门成立了“太原市新型承重墙材的推广应用课题组”, 主要针对承重混凝土砌块建筑的设计规范, 施工规程进行研究、开发, 制定适合山西省推广应用的地方标准, 解决各种新型环保墙材的生产与应用脱节的问题, 力争在短期内使山西省在这方面有飞跃式发展, 促进山西省“墙改禁实”政策的真正落实。目前,山西省由太原理工大学设计院设计的两幢6 层学生公寓楼作为太原市的混凝土砌块建筑试点工程已竣工。该建筑使用了太原福星斯达现代建材有限公司和太原狮头水泥厂生产的混凝土小型空心砌块。该砌块主规格尺寸为390mm×190mm×190mm,空心率为47%, 建筑主体结构为约束砌体结构, 墙体的保温形式采用夹芯复合墙体保温。通过实践证明, 从施工工艺方面比较优于传统的砖混结构, 施工速度快, 一幢建筑面积为11000m2 的公寓楼仅用3 个月就已完成。成本略高于砖混结构, 主要原因是目前太原市的砌块由于一时推广不开, 造成积压、企业运行成本加大, 出厂价格相应增高。

2 混凝土砌块建筑设计、施工中应注意的问题

　　混凝土小型空心砌块与粘土砖很大的区别在于干缩性较大, 即随着水分的流失, 其体积收缩较大, 容易造成墙体开裂。因此在施工时要严格控制砌块的相对含水率, 禁止使用养护期不足或淋过雨的湿砌块。

　　混凝土砌块的砌筑砂浆要求不同于一般的粘土砖房屋。粘土砖在砌筑前要充分吸水, 铺砌后砖块不仅不吸取砂浆中的水分, 还会适量的向砂浆中渗入水分, 对于砂浆的凝结、强度生长有利。砌块墙则不同, 为避免砌块墙体失水收缩, 砌块块材在砌筑前是不允许吸水的, 从铺砂浆开始, 砌缝砂浆内的水分会不断被砌块吸收。因此, 砌块砌筑砂浆应具有更高的要求。砌筑砂浆不但要满足其设计强度要求, 而且对它的稠度、保水性等都有不同的要求。砌筑砂浆一般采用混合砂浆, 它的和易性和保水性较好。混合砂浆能保持砂浆中的水分不蒸发或少蒸发, 且含水率高, 有利于水泥的水化, 也能满足砌块的吸水要求, 有利于砂浆黏附在砌块上。

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　　混凝土砌块结构中还有一个重要的组成部分是芯柱。芯柱的混凝土强度等级不宜低于C15, 这主要是考虑到满足混凝土与芯柱钢筋的握裹力, 但也不易太高, 太高会使砌块砌体的受力变得复杂。芯柱混凝土主要用于灌实砌块的孔, 由于砌块孔的尺寸比较小, 且表面凹凸不平, 不宜灌实, 因此要求芯柱混凝土必须是大流动性的, 其塌落度宜控制在200～250mm 左右。在设计中, 芯柱应严格按照设计规范和技术规程设置。以太原理工大7 号学生公寓楼为例, 该公寓楼为6 层, 抗震设防烈度为8 度。-0.050 以上的墙体, 除采用芯柱外, 还设置钢筋混凝土构造柱代替部分芯柱; 构造柱每侧边的芯柱在紧邻构造柱的一个砌块竖孔中设置; 洞口( 或尽端) 侧边的芯柱在紧邻洞口( 或尽端) 的第一个砌块孔洞中设置; 墙体交接处设置芯柱; 无洞墙肢内分布的芯柱按等距离布置。各层构造柱、芯柱的混凝土强度为Cb20。构造柱纵筋直径采用Ф14; 每个芯柱的插筋采用1Ф14。构造柱的纵向钢筋均锚入基础混凝土板底, 芯柱的钢筋均锚入室外地坪下500mm 处或下部墙梁内。

　　由于砌体砌块单块体积大, 灰缝面积小, 砌体的抗拉、抗剪度低, 仅为粘土砖砌体的1/3 和1/2, 为提高混凝土砌块砌体的强度和防止砌块墙体的收缩, 在水平灰缝中每隔400～600mm 应设置一道水平钢筋拉结网片, 网片一般采用Ф4 冷拨钢丝焊接制成。在太原理工大学生公寓楼的具体设计中, 地面以上墙体, 在芯柱与墙体、构造柱与墙体、墙体与墙体交接处, 沿墙高每隔400mm, 设置Ф4 点焊钢筋网片, 每边伸入墙内1m 或墙洞边缘; 地面以上墙体, 保温外墙的两叶墙之间的连接采用经防腐处理的Ф4 通常拉结钢筋网片, 网片横向筋水平间距400mm, 沿高度网片间距400mm。由于网片是保证砌体质量的重要手段, 网片的耐久性是关系到整个建筑的耐久性的重要因素之一, 因此, 网片的质量至关重要, 尤其是对于夹芯复合墙, 网片是保证外叶墙体稳定性的关键所在。

　　砌块材料的本身保温性较差, 190mm 厚标准块墙体仅相当于150mm 厚粘土砖墙的保温性能, 达不到国家有关标准、规范对居住建筑外墙的绝热性指标的要求, 为了保证居住建筑有较好的室内热环境和节约建筑能耗, 根据我国住宅建筑必须达到50%
的要求, 砌块建筑必须有专门的保温隔热措施。目前常用的保温结构形式有: 内保温、外保温、夹芯复合墙体保温。太原理工大学的学生公寓楼就是采用夹芯复合墙体保温, 这种保温结构隔热和防渗漏的性能优越。具体作法是: 双层墙的内叶采用190mm
厚砌块承重, 外叶采用90mm 厚劈裂装饰砌块, 中部为60mm 厚聚苯板夹心保温层( 室内地面以下为灌孔混凝土填实) , 两叶之间采用钢筋网片拉结, 保证外叶墙体的整体稳定性。由于双层墙体的保护, 保温材料不受外界环境的影响, 保温效果和耐久性好
并且可靠。比较同样保温隔热效果和耐久性的内、外保温方式, 其综合造价和长期效益更合理。

3 砌块建筑的技术经济分析

　　( 1) 施工工艺简便, 缩短建设周期。与粘土砖相比, 砌块体积为粘土砖的几倍, 砌筑速度加快, 同时芯柱的应用大大减少了模板用量, 建设工期明显缩短。

　　( 2) 装饰手段丰富、外立面美观。采用装饰砌块建成的建筑, 外墙质地坚固耐用, 颜色持久, 省去了普通外墙装饰或喷涂等工序, 从而避免了外墙皮若干年后脱落、褪色等弊端。太原理工大学学生公寓楼就是采用装饰砌块砌筑的外墙。

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　　( 3) 降低每平方米造价。从产品本身造价上, 虽然砌块比粘土实心砖要高一些, 但是由于砌块容重小, 建筑重量与砖混相比可降低1/3 左右, 基础造价降低了。而且由于砌块尺寸规格大, 与实心粘土砖相比可节省人工和砂浆费用。所以综合下来, 砌筑每平方米砌块墙体的造价降低了, 一般可降低10%左右。再则由于砌块建筑便于采用夹芯复合墙体保温, 这种保温结构的综合造价均低于其他保温形式。根据太原理工大学生公寓楼综合造价核算, 该砌块建筑每平方米造价基本与实心粘土砖持平, 且使用面积增加3%～5%。

4 结论

　　混凝土砌块的应用在我国乃至山西省都处于发展时期, 随着砌块生产企业对产品的不断改进和成本的降低及砌块设计施工经验的不断成熟和业主的认可和接受, 混凝土砌块建筑将会有更大的发展空间, 混凝土砌块的结构形式, 越来越受到人们的关注。通过综合比较、施工实践, 也容易被更多的建筑商所接受。笔者作为太原市墙改办工程部的一名技术人员, 通过这几年来验收工程的实践, 亲身感受到了混凝土砌块结构的优越性。本人相信, 随着太原城区“禁实”和“禁粘”工作的不断推进, 混凝土砌块建筑必将崭露头角, 并一定能在全市大力推崇建筑节能的工作战略中, 发挥更好的作用。