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混凝土砌块建筑发展现状及展望

放大字体  缩小字体 发布日期:2008-06-27  来源:中国混凝土网  作者:中国混凝土网
核心提示:混凝土砌块建筑发展现状及展望

  提要:本文概要地综述了砼砌块作为粘土砖的主要替代材料,在节土节能和环境保护方面的重大社会效益;砌块的建筑及装饰功能;砌块结构的体系的分类、应用范围,国内外砌块结构,特别是配筋砌块结构的发展和成就;砌块建筑的优越性和技术经济分析;我国在发展砌块建筑配套材料、配套应用技术和配筋砌块结构体系系列标准的研究编制情况;砌块生产和配套产品的砌块产业链等,本文对我国砌块建筑的健康发展具有重要指导意义。 

      关键词:砌块 配筋砌体 砌块配套材料 砌块配套标准 

1 国内外砌块应用概况

      混凝土砌块属于非烧结性的块材。它是由胶凝材料、骨料按一定比例经机械成型、养护而成的块材。在材料组成上有以砂石作骨料的混凝土承重空心砌块;以浮石、火山渣、天然煤矸石为骨料的轻骨料混土砌块、保温砌块、装饰砌块、铺路混凝土砌块等。如以砌块的尺寸划分则有小型混凝土空心砌块,小型空心砌块又按厚度划分为190mm和290mm两大系列。而每种系列又包括标准砌块、辅助砌块等多种形式,由此而组砌成各种各样的建筑物。可见把砌块叫作一种类似“魔方”的建筑材料或“万能型”的建筑材料并不过分。因为它为建筑师提供了建筑设计所需的最广泛的可能性和选择。砌块结构是在砖结构基础上发展起来,由混凝土取代粘土,它既保留了传统材料砖结构取材广泛、施工方便、造价低廉的特点,又具有强度高延性好的钢筋混凝土结构的特性,它是唯一融砌体和混凝土性能于一体的一种新型材料。国内外的实践,特别是美国的实践已经证明,砌块已成为一种最具竞争力的建筑材料之一。 

   混凝土被发明和应用之后,为拓宽传统建筑材料(烧结粘土砖)的应用范围研制出了混凝土空心砌块。自1897年美国建成第一幢砌块建筑以来,砌块结构已经历了近百年的发展,至今已成为一个获得广泛应用、独具特色的完整的结构体系——配筋混凝土砌块结构体系。配筋混凝土砌块结构体系也是始创于美国。美国在 1933年加里福尼亚长滩大地震无筋砌体严重震害,之后推出了配筋混凝土砌块(配筋砌体)结构体系,建造了大量的多层和高层配筋砌体建筑,如1952年建成的26栋6—13层的美退伍军人医院,1966年在圣地亚哥建成的8层海纳雷旅馆(位于9度区)和洛杉矶19层公寓等。这些建筑大部分经历了强烈地震的考验。配筋砌块建筑表现了良好抗震性能。1990年5月在内华达州拉斯维加斯(7度区)建成了4栋28层配筋砌块旅馆。美国又是配筋砌块应用最广泛的国家,从60年代至今,已建立了完善的配筋砌体结构系列标准,配筋砌体已成为与钢筋混凝土结构具有类似性能和应用范围的结构体系。 

   以中国为秘书处的国际标准化组织砌体结构委员会配筋砌体分委员会承担了《配筋砌体结构设计与施工规范》国际标准的起草工作。在总结美国、欧共体、中国和其它国家配筋砌体结构设计与施工技术的基础上完成了该标准的起草,为这种结构体系在世界范围内的推广应用提供了条件。 

   我国混凝土砌块结构的应用虽然也有30多年的历史,但由于国情和经济政策等方面的原因,应用水平较低(仅限于多层),应用范围较窄,各地发展不平衡,砌块的应用数量,在整个墙体材料总量中所占的比例不足10%。从国外砌块的发展和我国近来墙改方向看,砌块作为粘土砖的首选替代材料已成定局,人们对砌块和砌块建筑的质量、功能和效益等方面将提出更高的要求。 

   据不完全统计,1996年全国砌块总产量约为2500万m3,各类砌块建筑约5000万m2,近十年混凝土砌块与砌块建筑的年递增都在20%左右,尤以大中城市推广迅速,以上海推广砌块建筑为例,1994年约50万m2,1995年约100万m2,1996年约150万m2。到1999年一季度累计完成砌块建筑450万m2。这些砌块建筑大多是中低层的,至于高层的配筋砌体建筑,也已进行了一些试点工程,如80年代广西建科院就设计和建成10~11层砌块房屋,1997年建成的盘锦市国税局15层住宅楼,1998年建成的上海18层配筋砌块住宅。目前作为国家标准《砌体结构设计规范》GBJ3-88重大修订内容——配筋砌体部分的试点建筑还有北京首钢的18层砌块住宅、辽宁抚顺5栋16层砌块住宅等。各地已兴建或正兴建现代化的砌块生产联合企业从数量和规模上都是空前的,仅以东北地区初步统计,这个几年前很少用砼砌块的广大地区光引进的国外现代化砌块生产线就达10条之多,年生产能力可达50~80万 m3。以大庆为例,大庆油田从1976年引进美国砌块生产线起到1999年底,砌块产量和砌块建筑逐年大幅度巨增。如1997年的4栋砌块住宅、1998 年44栋砌块住宅、1999年的88栋砌块住宅及2000年计划的100多栋住宅,连续几年累计上百万m2。辽河油田几年来建造了20多万m2的砌块建筑。特别是大庆油田等骨干砌块企业从起初以承重砌块为主,到现在的多功能装饰砌块的产品结构。而利用国产砌块成型机的中少规模砌块厂近1~2年呈更强劲的发展势头,这为我国大面积推广高质量砌块建筑创造了条件。 

      但是和国外发达国家相比,我国砌块结构的发展尚处在初级阶段,尚有许多工作要做,如扩大砌块结构的应用范围,增加砌块的品种和功能,完善和建立砌块建筑结构的配套技术,标准等。  
 
  2 砌块结构体系

      根据配筋方式和受力情况,砌块结构分为以下两种:约束配筋砌块结构和均匀配筋砌块结构。 
      2.1 约束配筋砌块结构

      系指仅在砌块墙体的局部配置构造钢筋,如墙体的转角、丁字接头、十字接头和墙体较大洞口边缘设置竖向钢筋,并在这些部位设置一定的拉接网片。构造钢筋顾名思义,仅为构造需要,无明确的配筋率要求,但规范规定这些部分的竖向钢筋宜为φ12,构造钢筋的主要作用是作为芯柱将建筑物的砌块墙体变为约束砌体构件,达到在水平地震作用下有足够的延性和变形能力,在大震作用下裂而不倒。约束砌体仅用于多层砌块结构,我国建筑抗震设计规范和混凝土小型空心砌块建筑技术规程规定,一般情况下,在6、7、8度分别允许层数为7、6、5层,当采取加强构造措施后,可在原允许层数增加一层,即允许层数为8、7、6层。统计表明,多层住宅房屋是居住建筑中数量最大的,约占80%~90%,而多层砌块结构只需中等强度等级的材料:≤MU10 190厚砌块,≤M10砂浆和C20注芯混凝土,墙体的平均注芯率≤25%。这类砌块完全可采用国产机械生产,其造价和多层粘土砖房相比具有一定的综合优势。  

      2.2 均匀配筋砌块结构

      即通常说的配筋砌块,这种砌体和钢筋混土剪力墙一样,对水平和竖向配筋有最小含钢率要求,而且在受力模式上也类同于混凝土剪力墙结构,它是利用配筋剪力墙承受结构的竖向和水平作用,是结构的承重和抗侧力构件。配筋砌体的注芯率一般大于50%。由于砌体的强度高,延性好,和钢筋混凝土剪力墙性能十分类似,可用于大开间和高层建筑结构。如美国抗震规范规定,配筋砌体的适用范围同钢筋混凝土结构。我国的研究和计算表明,用配筋砌块砌体,可建造一定高度的既经济又安全的建筑结构。 

   对于配筋砌体结构,由于荷载大和抗震要求,其墙体材料要比多层砌块结构需要较高的等级,即高强材料:MU10~MU20或更高,190~290厚的混凝土砌块,M10~25砂浆,和C20~35注芯混凝土,并宜按等强的原则,选取砌体的组成材料。 

   配筋砌体需要的高强材料,特别是高强混凝土砌块,则需要高质量高性能的砌块成型机械,据调查目前国产机的能力尚难生产高强砌块,为此我国一些大中城市已引进或正在引进国外砌块成型机械,这些成型机性能好,成型压力大,生产的砌块质量好,可满足各种强度等级的要求。生产高强砌块需要比较高档的原材料和较多的水泥,砌块造价比中强砌块要高一些,据辽河油田的价格,MU10,每块2.5元,高强度砌块每块3.2元。  
 
  3 砌块结构的优越性

3.1 多层砌块建筑——对比对象为粘土砖

      粘土砖相比,砌块建筑的最大优势在于其生产不毁坏耕地和能耗较低,符合国家技术发展政策。这是砌块结构得以发展的根本前提。 

      3.1.1 生产不用土,能耗低

      粘土砖采用优质粘土烧结而成,经计算每万块粘土砖需取土毁田0.0007~0.01亩,每块小砖仅烧结需900kcal,混凝土砌块包括水泥、成型和蒸气养护的总耗能,折合成标准砖为429kcal,其能耗不足粘土砖的一半。 

   如以沈阳为例,现有粘土砖厂322个,年产约20亿块粘土砖,每年仅烧砖能耗约30万吨标准煤,毁田1480亩。如由砌块取代粘土砖,每年可省15万吨标煤,省田1480亩。据资料,北京市1996年生产粘土砖62亿块,全国有上千亿块粘土砖,年毁田达10万余亩。 

      3.1.2 自重轻、有利于地基处理和抗震 

      混凝土砌块标准块尺寸为390×190×190,空心率46%,重18kg,相当9.6块标准砖,砌块墙体自重比240和370粘土砖墙分别减轻30%和50%,不仅减轻了基础的负载,易于地基处理,减少了施工中的材料运输量,也增大了结构的地震可靠度。 

      3.1.3 施工速度快

      由于砌筑1m2的小砌块墙需标准块12.5块,而1m2240厚砖墙需用128块砖,工人砌筑同面积的小砌块墙时弯腰取块挂灰的次数将可减少90%,不仅降低了砌筑的劳动强度,而且可提高砌筑速度30%~100%。 

      3.1.4 节省砂浆

      小型砌块的砌筑工作量小,砂浆用量也少。每平方米190厚小型砌块墙的砂浆用量,仅为粘土砖的20%~30%,即可节省砌筑砂浆70%以上。另外由于小型砌块外型比粘土砖做得更规整,外型尺寸误差更小,墙面抹灰可减薄或作成清水墙,简化了抹面工序,使墙面抹灰厚度也较粘砖墙减少25%以上,也使墙的重量有所减轻。 

      3.1.5 增加使用面积

      小型砌块,对多层及中高层房屋均可采用190厚墙,在同等建筑面积条件下,可增加有效使用面积3%~5%。 

      3.1.6 关于多层砌块建筑实例经济分析

      如何客观和较为确切地评价砌块建筑的造价,是一项比较复杂和带有很强政策性的问题,现只能选择已有砌块建筑进行分析。总的说来,因地域、气候的差异较大,造价差异会有一定出入。下面列出一些砌块工程的造价分析数据。 

      3.1.6.1 山东建科院6层砌块试点住宅,建筑面积3560 m2,所有承重围护墙为190厚混凝土小砌块,与相同平面的砖混结构房屋进行了详细的技术经济分析,其结论是:砌块房屋比砖混房屋增加使用面积4%,节省造价50312元,相当砖混建筑工程直接费的4.5%,每平方米建筑面积节省14元。 

      3.1.6.2 上海真南小区6层砌块住宅的经济分析结果是:因砌块较轻基础费用每平方米建筑造价下降6.86元,墙体砌筑费下降19.11%,节省水泥36.04%,减少建筑面积0.8%,增加使用面积221.76m2,为粘土砖使用面积的105.85%,每平米建筑造价可降低20.85元,下降幅度为3.55%。 

       3.1.6.3 辽宁省本溪8~10层混凝土小砌块住宅,建于1988年,约计12万m2,外墙采用290.3排孔煤矸石混凝土小砌块,内墙采用190普通混凝土砌块。该砌块住宅与相同层数的框架结构相比,每平方米造价低60元,施工速度快一倍,与砖混结构相比每个双室房增加使用面积3 m2,施工速度快50%。 

       3.1.6.4 盘锦市兴隆台开发区4层办公楼 ,建筑面积3008 m2,原为砖混(内墙240,外墙370)后改为混凝土小砌块墙,内外墙均为190厚混凝土砌块,外墙另加120加气混凝土外保温层,该工程总结的结论是:砌块建筑造价较砖混结构略高,约为12元/ m2,砌块结构较砖混结构增加使用面积51.44 m2,相当总建筑面积的102.5%,结构自重减轻较多,对软土地基处理很有利,施工速度提高1.3倍。 

      3.1.6.5 大庆油田96-1型北入口单元6层混凝土小砌块节能住宅,原为砖混结构标准住宅,后由中国建筑东北设计研究院设计改为砌块节能住宅,作为试点工程,单体建筑面积4287.84m2,共建4栋计17151.36m2,按节能50%考虑,外墙采用190混凝土砌块,80厚聚苯和90厚混凝土饰面砌块夹芯墙,内承重均为190厚砌块,据该工程的概算指标,较砖混节能型住宅增加使用面积4.4%,造价高出39.5元/ m2。 

   根据上述的几个砌块房屋的经济分析可知,砌块结构房屋的经济与否主要取决粘土砖与混凝土砌块的价差,而这个价差是因地域不同而不同。当粘土砖与砌块的价差小,即粘土砖的价格较高时,如上海等大城市,其工程造价分析的结论是砌块建筑比砖混结构便宜,当粘土砖与砌块的差价较大,即粘土砖价格较低,或低得多时,其工程造价分析的结论必然是砌块建筑高于砖混建筑。 

      3.2 高层配筋砌块建筑——对比对象为钢筋混凝土

      我国的试点工程和国外资料综合分析表明,配筋砌体结构,比同样规模混凝土结构,可降低工程造价10%~20%,三材用量(钢材、水泥、木材)减少30% ~50%,施工周期缩短1/4以上。另外配筋砌体还具有明显的环境效益等。为什么配筋砌块结构有如此显著的经济效益呢? 

      3.2.1 配筋砌体实际上是预制装配整体式剪力墙混凝土结构,空心混凝土砌块用砂浆砌筑,按要求设置水平和竖向钢筋,用注芯混凝土将其粘结成整体,墙体的施工不需模板和大型吊装机具,施工程序少。 

       3.2.2 配筋砌体结构的构造含钢率较钢筋混凝土低得多,约为钢筋混凝土剪力墙的50%。而一般剪力墙结构多为构造配筋,仅这一项就可节省近50%的钢筋用量。 

    这是因为钢筋混凝土剪力墙的最小含钢率,除延性要求外,主要考虑在塑性状态浇注,为限制在水化过程中产生显著收缩的需要;而当砌体施工时,作为主要部分的砌体块体,尺寸稳定,仅在砌体中加入了塑性的砂浆和注芯混凝土,因此砌体墙可收缩的材料要比混凝土墙少得多,配筋砌体结构的最小配筋率同样考虑了结构延性要求。 

      3.2.3 配筋砌体中存在着许多竖向灰缝,类似在钢筋混凝土剪力墙中设置数条竖向缝,增加了结构的变形和耗能能力,因而是一种又刚又柔的良好抗震建筑材料。 

   中国建筑东北设计研究院,在对配筋砌体结构系统研究的基础上,于1996年初为辽宁省盘锦市国税局设计了一栋15层配筋混凝土砌块住宅试点工程。该工程地处Ⅲ类场地土,7度设防,基础为复打沉管灌注桩构造底板基础,无地下室,标准层建筑面积为500m2,总建筑面积为7000 m2,房屋层高3m,建筑物总高46m,墙体除电梯井部分墙体采用C20混凝土外,其余承重墙均用190厚配筋砌块,墙体材料强度等级从下至上依次为: 1~2层为全注芯混凝土砌体,采用MU20砌块,M20砂浆,C30注芯混凝土;3~8层为部分注混凝土砌体,采用MU15砌块,M15砂浆,C25注芯混凝土;9~15层为部分注混凝土砌体,采用MU10砌块,M10砂浆,C20注芯混凝土,墙体的水平和垂直方向的配筋率均为0.1%,房屋的楼屋盖均为 C20混凝土。由于本工程和混凝土剪力墙结构不同之处仅为墙体,故在技术经济分析时专门就墙体进行了比较,其结果是:墙体用钢量9.50kg/ m2,相当混凝土剪力墙用钢量的53%,墙体用钢量节省100吨,折合每平方米建筑面积14.28kg,土建造价降低18%,节约110万元,施工周期快,平均每层5天,砌筑比粘土砖快1倍,取得了较好的技术经济效果。 

      综合国内配筋砌块试点工程造价分析也表明,配筋砌块剪力墙比砼框架剪力墙结构有显著的经济优势。配筋砌块试点工程与砼框架力墙结构经济比较表: 
      试点材料及费用 广西11层试点建筑 辽宁省盘锦15层试点建筑 上海18层试点建筑 
      钢材节省 38% 28% 42% 
      造价节省 18% 25% 7.4% 

      4 其它类型砌块

      4.1承重装饰砌块 

      在砌块应用水平很高的西方国家,特别是美国,砌块不仅作为主要承重结构材料建造各种工业和民用建筑(包括多层和高层),而且已成为承重和装饰建筑制品的庞大的建筑材料产业。 

   砌块的形状和规格,完全取决于建筑设计要求,当考虑砌块的装饰功能时,砌块的规格可以多种多样,可达数百种。 

  承重砌块的基本规格,分为190和290厚两大系,目前我国主要用190厚系列,它包括标准块(390×190×190),辅助块(290×190×190,190×190×190),过梁或圈梁块 (390×190×190,290×190×190,190×190×190),系梁块(390×190×190,290×190×190,190× 190×190);一般围护或非承重隔墙块为90厚系列,包括主块(390×190×190),辅助块(290×190×190,190×190× 190),过梁块(390×190×190,290×190×190,190×190×190),以及转角块等。而作为装饰混凝土砌块,其规格不仅要满足组砌的要求,还必须在外形色彩上满足建筑设计美学的要求,因此装饰砌块的种类繁多,包括劈离砌块、凸凹砌块、琢毛砌块、雕塑砌块、釉面砌块、磨面砌块、纹面砌块、花格砌块、仿装饰石材混凝土,以及多彩铺地砌块等等。 

   采用各种砌块设计的砌块建筑不仅材料质感强,表现力丰富,多姿多态独具魅力,造价也不高。以房屋外墙而言,当采用劈裂块、凸凹块,或某些表面加工的砌块时,其造价也低于贴釉面砖或马赛克的墙面,而同水洗石、涂料、弹涂等墙面的造价不相上下。由于各种砌块饰面墙的耐久性好,不起壳,不剥落,不变色,维修费用也可大大减少。采用铺地砌块铺设地面、路面,与整浇混凝土一次造价大体相当或略高,但艺术效益好。 

   我国在学习国外经验和结合我国国情的情况下,已制定出我国装饰砌块国家标准《装饰混凝土砌块》JC/T641-96,这为我国装饰砌块产业的发展创造了条件。 

      4.2 轻骨料砌块

      轻骨料混凝土是指其密度≤1900kg/m3的混凝土。生产轻骨料混凝土砌块,是砌块向轻质(大空心率)、节能、利废的又一发展途径。据目前应用情况,其骨料有人造的,如粘土陶粒,天然的,如火山渣、浮石、煤矸石等,以及利用工业废料,如粉煤灰、炉渣、矿渣等。结合城市的具体情况,可生产粉煤灰炉渣混凝土砌块,粉煤灰陶粒混凝土砌块和煤矸石混凝土砌块等。根据国内的经验,用粉煤灰炉渣生产大空心率(可达60%)轻质混凝土砌块,粉煤灰炉渣掺量可达60%左右,块体容重为900kg/ m3,强度等级可达MU5.0以上。通过孔型合理设计,能达到370~490厚粘土砖的保温效果。节能效果比重混凝土砌块和粘土砖优越得多。用粉煤灰陶粒生产中轻和超轻陶粒混凝土空心砌块,块体容重为400~799kg/ m3,重量仅为粘土砖的30~40%,抗压强度可达2.5~7.5MPa,可作多层房屋承重保温墙体和各种建筑的非承重保温墙及隔墙。黑龙江省研制的无砂页岩陶粒混凝土空心砌块,已用于黑龙江省科协服务楼工程,砌块容重700kg/ m3,抗压强度为3.5MPa,300厚空心陶粒混凝土砌块墙保温效果优于490厚粘土砖墙。可见采用轻骨料混凝土砌块确实具有轻质、利废、节能的综合优势,是墙体中应大力发展的新品种。 

      4.3 砌块节能墙体

      除加气混凝土砌块能实现用单一材料在三北地区达到节能规范的节能指标要求外,其它材料的轻骨料混凝土砌块,很难实现单一材料墙体达到较高标准节能墙体的要求。据国内外实践,砌块节能墙体的最佳方式是砌块夹芯墙,其作法是外墙内叶墙为190砌块,外叶墙为90厚饰面块,内外叶墙间按热工要求设置高效保温层,内外叶墙用防腐金属拉结件连接。这种构造充分发挥了砌块承重、装饰功能和保温材料的保温隔热功能。不作夹芯墙,可在外墙面上作各种保温层,这和粘土砖外保温的作法相同。中国建筑东北设计研究院,利用自己研制的配套材料和技术,为大油田设计的6层砌块节能住宅,其墙体作法为夹芯墙,按节能50%考虑,保温层为80mm厚聚苯板,夹芯墙采用了新型拉接构造,最大限度地减少了热桥。该工程施工速度快,节能效果好。 

      5 发展砌块建筑应具备的条件

      5.1 建立完善的砌块产业链

      砌块产业的发展应形成自己一个特有的产业链。这是因为块型、建筑功能和受力要求,需要适合自身特点的专用材料和配套技术。 

      5.1.1 扩建厂建设
 
     关于砌块厂建设可采取以下几种途径: 

      5.1.1.1 扩建现有砌块厂,使其规模达到中等产量(4万m3/年),一般只需新建同等规模砌块厂所需投资的1/4,是一条多快好省的办法。中等规模砌块厂的成型机为国产机,完全能生产中等强度等级的混凝土砌块(≤MU10),而这种砌块应用量最大。 

      5.1.1.2 利用现有的粘土砖厂改造为中等规模混凝土砌块厂,投资少,一般仅需100~200万元,购买砌块机利用原来的厂房和场地,就可达到年产3.5~4.5万m3,这比较符合我国一些城市的实际情况。 

      5.1.1.3 新建一批大中型生产砌块的骨干企业。除目前各地已建的和引进的一些砌块生产厂外,要根据砌块建筑发展需要,新建一批不同规模的砌块生产厂,表1列举几种不同规模的生产线装备及投资概况。 

      表1 不同规模砌块生产线装备及投资 主要厂名及型号 扬州机械厂
      HQC-3 扬州机械厂
      HQC-5 南韩·德山
      TANJIA-95 美国哥伦比亚
      1600型 
      小时产量(块/时) 1080 1200 800 1560 
      年产量(m3/年) 3.5万 4.5万 4.0万 8.0万 
      需要用地面积(公顷) 2.0 2.3 2.0 2.6 
      生产线总装机电容量(千瓦) 140 155 178 229 
      基建投资(万元)
      其中:生产线设备 500
      150 600
      180 770
      340 2520
      2020 
      建厂总投资(万元) 700-800 800-900 1000-1200 3500-4000 
      产品适用范围 各种强度
      等级砌块 普通承重
      非承重砌块 粉煤灰砌块 高强度砌块 

      5.1.2 砌块建筑专用材料

      我国砌块应用的实践已经证明,大孔隙率薄壁大体积的砌块仍然采用普通粘土砖砌体使用的砌筑砂浆和注芯材料是不合适的,它粘结性差,强度低,收缩大,使砌块砌体强度低,整体性差、抗震能力弱,这无疑限制了砌块建筑的发展。为此需研制砌块建筑配套的专用材料,即专用砂浆和注芯混凝土。 

   所谓砌块专用砂浆,系指粘结性高、流动性低、和易性保水性强、强度增长快的砂浆,这种砂浆一般需加外加剂,在国外有专门生产这种砂浆的配料,像水泥那样成袋供应,现场再与其它原料拌成需要的专用砂浆。 

   所谓专用注芯混凝土,系指高流动性、低收缩和高强度的砌块注芯混凝土,这三种特性才能保证浇注密实与砌块内壁粘结好,不产生收缩裂缝和与砌块匹配的芯柱混凝土强度,才能保证将砌块、钢筋粘结成整体,成为高强度高延性的配筋砌体结构。和专用砂浆相比,注芯混凝土可称得上是砌块结构的关键技术。它的组成包括多种外加剂,其生产是在工厂加工配制,用袋装供应配料现场搅拌,或由工厂供应拌成的商品注芯混凝土。 

      5.1.3 钢筋与防腐材料

      根据建筑节能的要求和砌块建筑的特点,空腔墙中的连接网片或连接件,均需要防腐保护,国外发达国家多采用不锈钢或镀锌处理的钢筋,前者太昂贵,后者易腐蚀,耐久性差,因此需要造价低、防腐能力高、污染小的砌块用钢筋的防腐剂或涂料 。这也是与砌块配套的必要材料。 

      5.1.4 砌块建筑的施工机具

      砌块建筑的施工机具主要包括砌块铺砂浆器、小直径混凝土振捣棒、小型注芯混凝土输送泵、小型钢筋焊机及注芯砌体混凝土检测仪等。 

   混凝土砌块铺灰器,是保证铺筑砂浆质量减少砂浆掉落的必备工具,目前均为施工单位自己制作,但效果较差,宜进行定型后批量生产。 

   小直径振捣棒,是指振捣棒直径≤φ30(美国的注芯混凝土振捣棒直径为φ25),国内这种直径的振捣棒很少,且质量低,需研制质量高、耐久性好的小直径注芯混凝土振捣棒,以解决砌块空腔内狭窄空间混凝土的振捣问题。 

   目前国内的混凝土泵均为大中型的,机身笨重操作不灵活,作为配筋砌块结构的注芯混凝土量不大,应采用小型高效能的混凝土输送泵,以加快浇注速度,保证注芯混凝土的质量,这种小型泵的成本不会很高,其工程造价可能比手工注芯便宜。 

   研制混凝土砌块竖向钢筋焊接机。目前的钢筋焊接机械均不能胜任这种在小孔洞空间的焊接任务。需进一步组织力量研制和生产。 

   注芯砌体混凝土的密实度的检测,一般可通过设在下部的操作孔,但因在墙体内有时需要设置各种管线,开关盒等影响了注芯混凝土均匀性,有必要借助仪器检测注芯混凝土的内部质量,这种仪器,也有待开发研制或在现有混凝土检测仪表基础上改进。可见,在砌块大量应用的情况下生产砌块配套材料和机具是必不可少的,它和砌块生产形成了一种产业链,为砌块建筑发展发挥重要的作用。  

      5.2 科研与标准化工作应先行

      如前所述,砌块工业是一个产业链,砌块及配套材料的生产和应用是一项庞大的系统工程,配筋砌块结构体系在我国是一项新生事物,它的推广应用需要国家主管部门发挥导向作用,出台有关鼓励高强节能墙体材料的优惠政策,并拨出适量的科研费用,以解决一些关键技术、材料和设备,将其发展应用纳入国家的技术发展政策。 

   实践证明,科研和标准是砌块结构体系发展的根本,没有这些条件就无从谈起它的推广和应用。但是这种系统工程所包括的研究内容和相应的规范系统也是相当繁复的。我国尽管已有多层混凝土小型空心砌块建筑设计规程的基础,但距配筋砌块结构体系的要求还有相当距离。为此必须开展高强材料(如高强砌块及块型)、高性能砂浆和注芯混凝土的基本材料研究,配筋砌体基本力学性能试验研究,配筋砌块结构构件受力性能研究,配筋砌块房屋动力性能研究等,并在研究的基础上编制出有关砌块结构的材料标准,配筋砌块建筑结构设计及施工规范,还必须编制配筋砌块建筑设计计算及绘图软件,以及配筋砌块结构设计构造图集等。 

   中国建筑东北设计研究院作为中国工程建设标准化协会砌体结构委员会挂靠单位,国家标准《砌体结构设计规范》管理组和国际标准化组织砌体结构委员会配筋砌体分委员会秘书处,国际标准《配筋砌体结构设计规范》的主编单位,具备许多有利条件,于1992年向国家建设部和辽宁省主管部门申请立项开展配筋砌体结构体系标准编制工作,利用全国砌体结构委员会的人材和资源优势,会同几个主要合作单位,如哈尔滨建筑大学、沈阳建工学院、辽宁省建科院、清华大学、湖南大学、同济大学等。在极有限的政府研究资金情况下,采用新的研究思路,在充分研究国外发展配筋砌体结构体系经验的基础上,结合我国国情,特别是在市场经济条件下,必须采用消化、吸收和少量试验证基础上引进的方针,经历近7 年的艰辛研究,截止1998年国家标准《砌体结构设计规范》GBJ3-88修订起,已基本完成了该体系系列标准所必须的配套材料和技术、砌体基本材性、结构性能(含抗震性能)的大量试验验证工作和典型试点工程实践。这些研究成果已被纳入国家标准和行业标准中。在整个研究过程中,作为该体系的牵头单位——中国建筑东北设计研究院投入了大量的人力、物力和财力(计近100万元),才使该项目坚持至今,我们认为这是作为一个国家设计研究院应作的贡献。 

   在混凝土砌块,特别是配筋砌块中高层结构即将大量推广应用的时刻,国家各级建设行政主管部门要加大科技投入,选择一些骨干科研设计单位,结合城市的砌块建筑发展规划,进行各相关技术(包括软件和硬件)的开发,并形成专业化技术产业,不断总结、完善使砌块建筑的应用水平不断提高。 
       参考文献 :

  〔1)《配筋砌体结构设计规范》ISO/DIS 9652-3 
  〔2) NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings
 1994 
  〔3〕Structural Euro codes 1.6 
  〔4〕97’全国砌块建筑设计施工技术研讨会论文集 中国建筑砌块协会 1997年4月 
       ①苑振芳 男 1939年出生,教授级高级工程师 
       ②刘 斌 男 1968年出生,工程师。

 
 
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