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1目前我国自保温墙体砌块材料的应用现状
基于复合自保温墙体技术在节能方面优异的性价比,全国不少大中城市正在逐步推广应用各种自主研发的复合自保温墙体节能技术。自保温墙体节能技术目前的应用基本上仅限于部分城市的示范地区,相对于其他墙体节能技术的优越性已非常显著,有待于进一步在全国范围内积极推广应用。河南应依据自己的地域特征、材料来源和技术水平等,加大力度研究开发自主品牌的复合自保温墙体,把优异性价比的墙体自保温技术在我省各地特别是新农村建设中极力推广。纵观我国建筑节能和墙体材料改革的现状,研究和发展复合自保温砌块是符合当前形势的需要的,并且有着广阔的市场和应用背景,国内关于这类砌块的试验研究资料比较缺乏,相关规范标准尚未形成,缺少合理的技术指标作为工程参数。
2墙体自保温混凝土砌块研究内容
总结并改良出其力学和热工性能,以此来评价其是否符合相关国家规范,是否满足相关技术标准的规定。其试验研究主要包括以下几点:(1)发泡剂稀释程度和搅拌机转速对发泡剂性能的影响。(2)发泡剂的掺量、水灰比、减水剂的含量对泡沫混凝土的基本性能的影响,掺入大量的泡沫,可能引起较大的干燥收缩的解决方法。(3)复合自保温砌块的孔洞数变化对其基本力学性能和热工性能的影响;砌块的块型选择对砌块砌体的力学和热工性能的影响;以优化块型作为其研究对象,综合考虑其力学性能和热工性能的前提下,进行复合砌块的块型设计研究。
3墙体自保温泡沫混凝土砌块应用研究的关键
3.1墙体自保温泡沫混凝土砌块研究实施方案
墙体自保温混凝土砌块的实施,应分析国内外复合自保温砌块的现状、技术特点、适用范围及优缺点;要结合夏热冬冷地区气候特征和新型墙体材料的特点,从泡沫混凝土性能、复合自保温砌块墙体性能、实体检测等环节,开展复合自保温砌块的应用技术研究。对研究开发的泡沫混凝土与改进混凝土砌块复合自保温墙体在中试后接产单位进行应用,进一步优化材料各种性能指标,并进行经济指标计算,以满足不同环境的需求。要通过成果鉴定,在河南省推广使用泡沫混凝土与改进混凝土砌块复合自保温墙体。
3.2墙体自保温泡沫混凝土砌块研究技术关键
通过在改进后的混凝土小型空心砌块的空腔内注入低密度的泡沫混凝土,使两者复合构成一种优性价比的新型墙体自保温砌块,并通过一系列的试验和实验,总结并改良出其力学和热工性能,以此来评价其是否符合相关国家规范,是否满足相关技术标准的规定。其试验研究除了上文中的几点内容,还包括以下几个方面:(1)复合自保温砌块中保温材料—泡沫混凝土的密度等级的变化对其基本力学性能和热工性能的影响。(2)依据规范所规定的公式对复合自保温砌块砌体的热工性能指标进行计算,同时与实测值进行对比分析,使用热工分析软件对其热工性能进行分析和研究,尤其是针对冷热桥现象进行研究。
3.3复合自保温泡沫混凝土砌块技术路线复合自保温泡沫混凝土目前处于研究、试验的攻坚阶段,业已取得一系列的科学研究成果和技术研究成果。通过在既有的资料、理论、技术、试验成果及科研成果的基础之上,进一步的对各种原料、材料及其各自的力学性能和热工性能的试验,分析并论证其可行性、可塑性,优化各种材料的配合比,探讨相关的制备工艺流程及工艺方法,最后评价其是否能满足国家相关规范,是否符合相关规定等的技术标准。
4结论
关键词:加气混凝土砌块;墙体;裂缝控制
中图分类号:TU37文献标识码: A
一. 加气混凝土砌块墙体的裂缝原因分析
加气混凝土砌块与过去使用的材料在各项指标上有着显著地不同。引起墙体裂缝的原因包括多方面的因素,其中有干缩因素,温度因素和施工因素等等,其造成裂缝的形式和类别也不尽相同,形式有斜裂缝,水平和竖直裂缝,类别有贯穿裂缝和表面裂缝。宏观上来说,是材料吸湿膨胀、干燥收缩,与此同时,随着温度变化会产生很大的应力效应。导致了结构变形。变形有约束时,会产生较大的应力,由此引起裂缝。微观上是由于加高分散多孔结构的硅酸盐建筑材料内部孔隙较多,它的孔结构内部大口径小,所以导湿和解湿性差。这种原因使传统的抹灰砂浆容易裂开。
1.加气混凝土砌块收缩线大于抹灰砂浆。经测量,加气混凝土的线收缩和普通抹灰砂浆线收缩分别在0.8mm/m 左右和 0.03mm/m 左右。因此可以看出加气混凝土的干燥收缩值比普通砂浆大,因而当加气混凝土的收缩应力超过抗拉强度或砌体粘结强度时,砌块或墙体抹灰面层就会出现裂缝。
2.灰层和墙体强度相差较大而引起开裂,在一般情况下,施工人员会错误地认为是由于加气混凝土制品的强度低导致开裂,所以他们会选用高强度水泥砂浆,而这正是出现开裂的主因。因为加气混凝土其抗压强度和抗折强度一般在5M P a左右和0.5 M P a左右,它的弹性模量一般在2.3 x 1O3M P a 左右,适应变形能力很强,可普通的抹灰砂浆强度大,变形能力弱 ,因此强度相差越大,由于不同的变形,产生拉应力,直接导致了墙面抹灰层出现空鼓、掉皮及开裂现象。
3. 砂浆的保湿性不能达到加气混凝土砌块的要求。 由于加气混凝土砌块是一种高分散多孔结构的硅酸盐建筑材料,气孔多,大部分气孔是内部大口径小的结构,只有少部分的孔结构是毛细孔,这样的原因导致了导湿与解湿性差,普通砂浆根本没有此性能,它的大量水分被加气混凝土吸收,导致普通砂浆水分不足,因而粘结力下降,砂浆收缩快,这种现象体现在表层上最为严重,砂浆增长的强度不足以抵抗拉力的收缩时,会使得砂浆层加快收缩以致开裂。
4.温砌块导热系数和加气混凝土的导热系数小。这两个导热系数差距挺大,以至于致整个砌体出现了“冷桥”的现象,严重时,整个墙面出现水露,从而导致砌块墙体吸水过多与抹灰面层收缩不协调,于是抹灰墙面出现了裂缝。
5.加气混凝土墙面粘结力差。如果砌块基层表面太过严密,会使得浆体无法深入基层表面,两者不能形成锲合作用,致使降低了界面的粘结力。假如砌块基层过于干燥时,基层的吸水率会变大,所以砌块迅速的吸收了水分,当基层过于潮湿,含水量过大,这两种情况都会使得很好的抹灰层无法粘附。
6.现场搅拌制成的抹灰砂浆质量不符要求引起开裂,在施工过程中,拌制抹灰砂浆必须按照规定进行操作 ,不然如果用含泥量过多或过大的砂子,石膏 或石膏量稠度达不到标准, 这些都会引起墙体开裂。同时由于计量不准,计量不严等问题,施工现场配置搅拌出的抹灰砂浆就达不到预先设计时的要求标准 , 最后导致墙面的质量会存在很大的问题,出现不理想的效果,严重时出现不断开裂的现象 。
二 加气混凝土砌块墙体裂缝的危害
裂缝使得消费者会产生排斥和恐慌的心理,裂缝对建筑物的使用功能也有不同程度的影响,主要表现在:
1. 一部分贯穿墙体的裂缝会使墙体的受力减弱,从而影响到建筑物的寿命和抗灾抗震性能。
2. 裂缝稍微过大,外墙的水渗漏到里层,加强外墙防渗处理使外墙防潮的功能增大。
3. 多、密的裂缝,受温度影响会反复在变化中加快裂缝的扩展,造成更大的空鼓。
4.装饰面表面的效果受到影响,外观感降低好的印象。
5.存在不安全因素,可能造成抹灰层的开裂脱落。
三 加气混凝土砌块墙体裂缝的控制和防治措施
1 .材料选用上。如果施工材料不合格,即使施工过程的技术水平再高,施工流程控制的再好也不能够保证日后工程的质量。材料主要分为砌块材料和砂浆材料。砌块强度等级一定要符合规定,各项性能指标、尺寸大小允许偏差,外形质地、也一定符合国家标准《蒸压加气 混凝土砌块》。最基本的产品合格证、产品性能检测报告、 主要性能的进场复验报告等都必须具备。由于普通砂浆或水泥混合砂浆与加气混凝土砌块的性能差异比较大,使得加气混凝土砌块的施工质量降低,因此,可以使用陶砂和加入粉煤灰、聚合物乳胶粉、保水剂等,来提高施工质量,满足各项施工要求。
2.设计方案上。 在进行工作施工设计和施工之前必须做好决策工作。而且,施工前的质量控制也具有极其重要的影响。及时采取预防砌块墙体裂缝的措施,在施工前,把建筑设计作为要点,严格遵循相关的操作流程。建筑设计者结合建筑使用功能进行合适的创新,把握各种材料的特性,及时采取最为有效的构造措施,避免墙体裂缝。
3.施工管理上。无规矩不成方圆,建立完善的施工管理制度必不可少,要想得到施工质量较好的的工程,必须严格控制工程质量的施工工序,为了防止事后检查出现问题,施工人员要以预防为主,同时还要继续加强对施工工序的质量控制。工艺流程很重要,因为施工操作就是依据工艺流程进行的,工艺流程是确保工序质量的前提,无论谁都应严格执行。其次应及时检查工序活动效果。因为评价质量是否符合标准要依据工序活动效果,因此,我们必须加强对质量的检验,并综合统计与分析质量状况,及时掌握质量动态,加气混凝土砌块的砌体工程施工。应该严格按照要求:首先是砌筑。要遵循其原则进行施工。砌筑浇水湿润。砌块应在砌筑前一天淋水,专门安排在砌块与砌筑面适量洒水,湿润砌块渗入表层可控制到 0.8到1.2cm ,砌筑时砌块的含水率在15%到20%为宜,炎热干燥时可适当洒水阴干7h。这样可避免在砌筑时砂浆中的水份被砌块吸走,从而影响砂浆的强度。墙体抹灰。砌块墙面经常会出现灰缝、孔洞、凹槽,抹灰前应将填补密实、整平、清除浮灰。要及时采取科学细致的施工措施,避免因收缩不均匀而出现的各类裂缝,有效地控制加气混凝土砌块墙体裂缝的产生。
结 论
在一定程度上,裂缝产生的影响非常大,所以针对加气混凝土砌块墙体的裂缝,必须加以控制和采取防治措施,在材料选用上,设计方案上,施工管理上都要严格把关,提高施工企业的施工质量,使裂缝的影响降到最小。提高施工的质量问题,也为社会做出卓越的贡献
参考文献
[1]梁宗奎加气混凝土砌块墙体质量问题原因分析 [J.] 河南建材 , 20 09 (3)
[2]李秀华浅谈加气混凝土砌块墙体裂缝产生原因和防治措施 [J] 民 营 科技 2012 ( 3) .
【关键词】蒸压加气混凝土砌块 裂缝原因分析 控制措施
一、蒸压加气混凝土砌块墙体的特点
蒸压加气混凝土砌块是由硅质材料(砂)和钙质材料(水泥石灰),加入适量调节剂、发泡剂,经混合搅拌,浇注发泡,坯体静停、切割、高温高压蒸养等工序制成,因此加气混凝土砌块技术特性有以下几点不足:收缩较大;吸水率大;导湿性差;解湿时间长;加气混凝土砌块切割表面呈鱼鳞状,并有疏松颗粒,若抹灰前未清理干净,会在砌块和抹灰层间形成隔离层,因粘结力下降而出现空鼓;加气混凝土砌块的干燥收缩比抹灰砂浆大;加气混凝土砌块强度较低。
二、蒸压加气混凝土砌块墙体开裂的机理分析
墙体材料及砂浆等产品(材料)干缩变形产生的内应力。内应力的大小与实际干缩值成正比,而实际干缩值的大小则与新墙材的标态干缩值、实际含水率是同方向变化,与产品的龄期是反方向变化。砌体的沉缩产生内应力。砌体在砌筑过程及砌筑完成后都会形成沉降收缩,它包括砌体在自重作用下产生的砂浆塑性变形而下沉,也包括墙体材料和砂浆的干燥收缩。其内应力的大小与砌体的沉缩量成正比。温度应力产生的内应力。温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,钢筋混凝土的温度线膨胀系数为砌体温度线膨胀系数的两倍。当温度变化时,钢筋混凝土与砌体的变形不同步,由于建筑物是超静定结构,约束条件下温度变化引起足够大的变形时,建筑物将产生温度应力,即在“整体墙”产生内应力。内应力的大小与温度的变化成正比,这种温度应力在红砖墙体中同样会形成。当作用于构件的温度应力超过钢筋混凝土与砌体的抗拉强度时,将出现裂缝。所以,在楼梯间圈梁与砌体交接处、混凝土屋盖与墙体交接处,水平裂缝比较多。建筑物构造不合理引起的内应力。建筑物某些部位如果设计时刚性不足,则由于其本身的变形而产生内应力,而这些内应力最终作用在墙体上。
三、蒸压加气混凝土砌体墙体开裂的防治措施
(一)减少“整体墙”中的内应力
3.1.1尽量减少墙体材料等产品的实际干缩值。工程中采用的蒸压加气混凝土砌块的规格、强度等级和密度等级等技术指标应符合设计要求。外观质量、尺寸偏差、含水率和其他技术性能应满足《蒸压加气混凝土砌块》GB/T 11968-1997标准中有关条文规定。不使用龄期小于30d的墙体材料,保证新墙材在使用前已具备较小的实际干缩值和较高的强度。蒸压加气混凝土砌块干燥收缩值应不大于0.5mm/m,用于外墙的抗压强度不小于5MPa,用于内墙的抗压强度不小于3.5MPa。应严格控制新墙材的含水率和含水深度。砌块堆放场地应平整清洁,不积水。装卸砌块时严禁翻斗倾卸或丢掷。砌块应按品种、规格、强度等级分别堆垛整齐,高度不超过1.6m。砌块应防止被雨水淋湿,不得使用被雨水淋湿的砌块。雨季时砌块应提前备料并置放于室内。使用时,应提前1d-2d浇水湿润,不得随浇随砌。水泥混合砂浆中的石灰膏有良好的保水增稠作用,在保持砂浆和易性的同时,可以源源不断的提供水泥水化所需的水分,而不致砂浆失水过快,配置砂浆用的石灰膏必须用孔径大小3mm×3mm的筛网过滤,并使其充分熟化以免造成强度下降,空鼓开裂。同时,混合砂浆中加入聚丙烯纤维,这是一种价格合理的防裂纤维。砂浆应采用机械搅拌,随伴随用,保证搅拌时间不能太短和使用时间不能过长,严禁使用隔夜灰。
让砌体大部分的沉缩变形发生在墙体抹灰之前。墙体每日的砌筑高度应根据墙体的部位、气温、风压等条件分别控制,日砌筑高度一般不宜大于1.4m,雨天施工日砌筑高度不宜超过1.2m。在砌筑中,已砌筑的小砌块受撬动或碰撞时应清除原砂浆,重新砌筑。应采取有效措施控制灰缝的厚度和饱满度。宜用“三一”砌块法砌筑墙体。当采用铺浆法砌筑时,应限制铺浆长度。墙体的第一、二皮采用混凝土实心砖。±0.00以下和卫生间处墙体采用不低于MU10.0的混凝土实心砖砌筑, 卫生间墙体根部应预先浇筑高度为200mm的C20素混凝土坎台。
从设计方面减少温度应力。在顶层砌体中配置一定数量的抗裂钢筋,与拉结筋搭接,其配筋率为0.03%-0.2%,该配筋率既能抗裂,又能保证砌体具有一定的延性,其中一道应设在窗洞底部的窗台压顶处。屋面设置具有防水性能的保温隔热层,墙与保温隔热层宜软连接(设伸缩缝),屋面应设置分割缝。顶层砌体门、窗洞口加小构造柱、小圈梁,与建筑物构造柱、圈梁连接为整体;同时增加配筋,钢筋间距为250mm-300mm,通长放置,并在洞口内外粘贴L形钢筋网片,加强墙体的整体性。
(二)避免墙体应力集中,增加砌体的抗拉强度
关键词:加气混凝土砌块;填充墙 ;裂缝分析;
中图分类号: TV543 文献标识码: A 文章编号:
0.前言
加气混凝土砌块是一种轻质墙体材料,具有良好的隔热性能,且有施工简便、价格低等优点。在建筑工程填充墙中使用加气混凝土砌块能有效地提高建筑物的保温隔热效果,是目前应用最广的建筑节能墙体材料,特别是框架结构填充墙。但由于此种材料自身的物理性能及施工因素的影响,墙体在施工后的一定时间内常出现一些裂缝,其主要出现在框架梁与填充墙之间的水平裂缝、柱边的垂直裂缝、沿砌体灰缝变化的阶梯状裂缝以及窗台角的斜裂缝等。多年来我在工作实践和观察分析中积累了一些有关加气混凝土砌块墙体裂缝产生的原因及预防措施,现在就拿来和广大工程技术人员一起探讨。
1.裂缝产生的原因及其形态
1.1 干缩裂缝
加气混凝土砌块由于具有吸水率大的特点,随着含水量的降低,材料会产生较大的收缩变形。一般干缩率为0.3-0.5mm/m。干缩变形的特征是早期发展较快,如果将砌块放置28d能完成约50%的干缩变形。当砌块含水率不大于5%时,其干缩变形才趋于稳定。如果砌块干缩变形过大,则容易造成裂缝。当干缩变形带来的拉应力超过砌块之间的粘结强度时,裂缝就出现灰缝;当砌块之间的砂浆粘结强度高于砌块抗拉强度时,砌块就可能开裂。所以必须存放一定时间使其含水率降低、体积变形稳定,一般要求出釜后存放28d后才能进行施工,否则就很容易引起干缩裂缝。可以说,加气混凝土砌块的干缩是造成墙体开裂的主要原因。这类变形在墙体上分布广、数量多、裂缝程度也比较严重。如墙体的垂直裂缝、阶梯形裂缝、窗台边斜裂缝、框架柱与填充墙之间的垂直裂缝。
由于加气混凝土砌块吸水率大,如果砂浆保水性能以及和易性不好,则水分很容易被砌块吸收造成砂浆失水,从而无法充分水化造成强度降低、灰缝不饱满,导致局部砌块受力不均衡引起应力集中,造成砌块开裂或者沿灰缝开裂。对于抹面砂浆,则容易引起墙体与抹面层的脱离,出现空鼓与龟裂现象。由于砌筑砂浆失水后造成强度偏低,导致砌体抗压强度降低,因此常常会产生斜裂缝,严重的会带来安全隐患。
同时,加气混凝土砌块是将加气混凝土坯体切割而成的,加工过程中易在表层形成一层松散层以及粉尘,如砌筑墙体前未进行清理或清理不彻底,就会在砂浆和砌块之间形成隔离层,影响砂浆与砌块之间的粘结力,对于抹面砂浆,则易造成粉刷层空鼓、开裂。
1.2 温度裂缝
由于日照及昼夜温差、室内外温差、季节温差所产生的温度变化,会引起材料的热胀、冷缩。普通砂浆的线膨胀系数约为4×10mm/(m•℃),与加气混凝土砌块线膨胀系数约为8×10mm/(m•℃),相差达到50倍左右,一旦环境温度变化,则在砌筑砂浆、抹灰砂浆以及砌块之间产生温度应力,当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,则造成砌块-灰缝之间、砌块-抹灰之间的开裂。墙体与混凝土框架结构同样因温度线膨胀系数不同而存在温度变形产生裂缝,如框架梁下沿砌块顶部的水平裂缝、框架柱与填充墙之间的垂直裂缝、门窗洞边的角裂缝等。温度应力是加气混凝土砌块墙体产生裂缝的主要原因之一。而上述所说的各种裂缝,往往是在温度应力变形和干燥收缩变形共同作用下形成的。
1.3 设计构造引起的裂缝
从设计角度看:有以下原因都容易造成填充墙开裂:(1)围护结构在墙体过长、过高时,未采取加强构造措施;(2)框架柱和墙体的拉结筋设置间距过大,墙体与主体框架连接处构造措施不合理;(3)门窗洞及预留洞的四角处于应力集中区,未采取合理连接构造措施;(4)墙面开槽、开洞安装管线、线盒及插座等,未提出细部处理要求;(5)墙面吊挂重物处,未作加固处理引起墙体变形开裂;(6)外墙大面积饰面层未设置分割缝;(7)对于不上人屋面,未设置保温隔热层减少屋面板上下温差等等。
2.加气混凝土墙体裂缝的防治措施
2.1 从设计方面加强
目前防治加气砼填充墙裂缝的有效措施主要是从设计、施工两方面着手。首先必须从设计方面入手,设计是根本,只有完善的设计,才能从根本上保证结构安全,更有效防止裂缝出现,从而保证建筑质量。
(1)当墙体长度超过层高2倍时,墙中应设置钢筋混凝土构造柱,以减少上部梁的变形挠度,对于墙高大于4m以上的墙,墙体半高处设置与柱相连且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平腰梁,可有效消除垂直裂缝。
(2)在墙体的转角处和交界处设置构造柱,在跨度大等于2m门洞两边设置构造柱,以免门扇开启振动引起与门框接触部位的砌块墙体振裂。
(3)在窗洞下增设厚80-100mm,C20,内配2Ф8钢筋的混凝土带,2Ф8钢筋同框架柱相连接,以减少应力集中带来的开裂。无法保证时,混凝土带每端伸入墙体至少300mm。
(4)混凝土与加气块交界处,电气管线及开关盒四周,增设钢丝网片,置于粉刷层的糙面中。
(5)砌筑砂浆尽量选用与砌块的弹性模量、线膨胀系数相近的材料;粉刷砂浆中加入含有玻璃纤维的添加剂增加粉刷层的抗裂性。
(6)外墙采用SKK弹性涂料,该涂料可弥补1mm以下通常呈现网状的龟裂。
2.2 从施工方面入手
(1)严把砌块进场质量关,砌块应有出厂合格证、产品性能检验报告,杜绝采用外观尺寸偏差太大、强度偏低等不合格产品进行施工,并应自然养护28d以上,使其体积变形趋于稳定后上墙施工。砌块进场应按规格强度分批堆放整齐, 堆放高度不超过1.5m。
(2)砌筑墙体前,砌块应至少提前24h分次浇水湿润,但不能过湿,其吸水深度应控制在8mm~10mm。经验表明,加气混凝土砌块表面含水率宜控制在10%~15%之间,以避免砌筑过程专用砂浆中水分被加气混凝土吸收。 使之具有良好的保水性能,清除砌块上的浮灰、残渣等。检查并修正、补齐框架拉结钢筋,拉结筋的的间距为400~600mm,预埋2Ф4~6直径的钢筋,长度不小于墙长的1/5且不小于700mm。
(3)砌筑墙体时墙体每天的砌筑高度应根据砌块与砂浆的材质、墙体部位、气温、风压等条件来确定,一般每次砌筑高度不超过1.5m,日砌筑高度不超过2.4m。厨房卫生间等潮湿房间及底层外墙墙底应砌在高度不少于200的素混凝土基座上,以防霉脚难以抹灰。墙体砌筑及抹灰应使用加气混凝土砌块专用砂浆其强度等级不应小于M5,产品质量应符合蒸压加气混凝土砌筑砂浆与抹面砂浆(JC890-2001)的要求。灰逢宜控制在8~12mm,水平及垂直灰逢饱满度不应低于80%。墙体的施工缝处必须砌成斜槎,斜槎长度应不小于高度的2/3,严格控制墙体的垂直度、平整度,应错缝搭砌,搭砌长度不小于砌块长度的1/3。墙体最上皮应在下部砌体变形稳定后,时间间隔7d以上,再斜砌或放置高弹性材料如泡沫交联聚乙烯等,再用防腐木楔嵌紧,空隙处一般可采用膨胀水泥砂浆( 掺加水泥重量12%的UEA膨胀剂) 嵌填。墙体与门、窗框的连接必须采用砖护角,混凝土包框或带连接件的预制混凝土块,不得直接在轻质墙上固定门窗框。不同批次的、规格差异较大的砌块不得混用。
3.结束语
加气混凝土砌块是一种保温节能环保新型墙体材料,如何避免它的缺点,有效防止裂缝产生,就必须坚持“材料是基础,设计是前提,施工是关键,管理是保证”的原则,预防加气砼砌块墙体空鼓和裂缝发生,让加气混凝土砌块得到更好的推广应用。
参考文献
[1]李天.蒸压加气混凝土砌块建筑构造[J].建筑结构,2012.
【关键词】水利工程 混凝土砌块护坡 设计 质量控制 施工工艺
1前言
随着混凝土砌块制造技术水平的提高,适应机械化施工和环境保护需要,混凝土砌块护坡在欧美等发达国家得到广泛应用,已成为海岸、河道、湖泊、水库、渠道等护砌工程的主要护坡形式。混凝土砌块护坡具有抗波浪效果好,工程质量便于控制,施工快速、便捷,有一定柔性、整体美观等优点,混凝土砌块护坡推广应用对丰富我国水利工程护砌形式,提高堤岸防护水平,加快水利工程建设进度、美化环境有着重要的实际意义。
2混凝土砌块护坡
在我国,砌石护坡和现浇混凝土护坡是最常见的两种护坡形式。砌石护坡具有抗磨损性能强、便于施工、修复、加固等优点,在石料资源充足地区运用较为普遍,不足之处在于工程质量不易控制,整体性差,在实际使用过程中由于砌石块体小、砂浆砌筑不饱满等因素,砌石护坡被掏空破坏现象很普遍。现浇混凝土护坡整体性好,抗风浪能力强,在相同波要素条件下,所需护砌厚度小,可节省原材料,较为经济,其不足之处一是难以适应地基变形,特别是新建堤防,一旦出现塌陷,很难修复;二是从环保和生态角度看,整体现浇的混凝土护坡不利于水生生物的栖息生存,与目前提倡的生态河道相勃,同时施工时对下游河道水质污染严重。混凝土砌块护坡主要特点有以下几点:
(1)混凝土砌块护坡是以人工预制混凝土砌块作为护面层单元的一种铺砌式斜坡保护结构,虽然本质上属散体护坡,但规则的块型和一定的铺砌方式,同时采用水泥砂(干砂)堵缝,使相邻砌块可以相互作用共同抵御波浪和水流的作用。因此,从结构上讲,混凝土砌块护坡介于散体护坡(抛石、干砌石)和整体护坡(现浇混凝土)之间。
护坡用混凝土砌块平面尺寸较小,一般多为几十公分,厚度在左右,因而有一定的柔性。从渗透性看,也介于完全渗透性的抛石护坡和非渗透性的现浇混凝土护坡之间,属半渗透性护坡,因而在波荷载作用下,这类护坡的破坏机理也有别于其他护坡形式,波生浮力(扬压力)造成的砌块脱落是护坡结构破坏的主要形式。
常见的护坡砌块有柱形块、矩形块、异体块。从砌块间的连接方式看,有松散砌块、联锁砌块和砌块排。松散砌块彼此间无连接,一般用于波浪和水流作用较弱的护坡工程;联锁砌块是利用自身的特殊结构使相互间可以咬合的砌块,在水平方向上的咬合为水平联锁块,在垂直方向上的咬合称垂直联锁块,垂直联锁块用于波浪作用较强的护坡,联锁砌块抗御动力作用效果较好;砌块排是多个砌块之间通过缆绳连接而成的,一般施工前装配,采用机械铺设,适于水下护坡。砌块块型、几何尺寸可按需要设计生产,砌块的强度、密度、渗透性等性能指标也可选择不同的原材料来满足不同的设计要求。
(2)砌块形状规则、尺寸统一、施工效率高,工程质量易于控制,施工受天气影响小。从湖州导流港东大堤工程施工实际应用看,砌块(单块重118kg)人工护砌每人每日可达20m2,国外砌块护坡多采用机械施工,效率更高。
(3)整体美观:通过块型、铺砌方式及颜色的变化,同时结合绿化可将每一个护坡工程都建设成为一个景观工程。
(4)具有环保概念,在砌块生产过程中,应用粉煤灰、钢渣、矿渣等工业废料,可避免天然石料开采对环境带来的影响。
(5)利用先进的砌块成型设备制作护坡用混凝土砌块,产量高、质量稳定。对护砌量大、工期紧的护坡工程优势更为突出。
在相同条件下,砌块护块厚度小于砌石护坡,加之施工效率高,对施工现场的材料堆场面积需要小,具有一定的经济性。
3混凝土砌块设计
混凝土砌块护坡得以广泛应用的重要原因是人们可以根据需要设计生产不同的几何形状、尺寸、密度、开孔率和开孔方式,达到工程安全、质量、经济性和环境要求的统一。图1是用于导流东大堤工程的一种空心砌块。
目前我国的砌块护坡刚开始起步,还没有经实验和实际应用证明性能优良的砌块可供选择,也没有专业化的水利护坡用砌块专业设计生产厂商,故特提出如下原则供砌块设计时参考。
(1)经济性。当护坡工程投资不是限制因素时,可选择几何形状,非联锁的矩形块、柱状块。在相同波要素条件下,满足稳定要求的砌块厚度较联锁砌块厚,此类砌块生产效率高,必要时也可现场手工预制。
(2)安全性。对于波浪侵蚀严重的护坡工程,可采用开孔砌块、联锁砌块或开孔联锁砌块,以减小护砌厚度。开孔增加了护面层的渗透性,有利于减少浮力,模型试验表明,在相同条件下,开孔率达到10%时,可以减少约30%的砌块厚度。联锁是增加抗力措施,开孔联锁则是减少荷载和增加抗力措施并用。
(3)砌块结构。为保证砌块有一定的抗折能力,砌块最大边长与最小边长之比应控制在4:1之内;开孔(槽)砌块要考虑结构最薄处能抗御波浪冲击力,孔径和槽宽要根据垫层颗粒设计,以防止垫层碎石被波浪洗出,开孔应均匀布置;砌块边缘设计为弧状,以减少搬运过程中的碰撞损坏。
(4)生产效率。砌块形状越复杂,生产效率越低,一般砌块每个生产循环时间为
(5)砌块施工。垂直联锁砌块不利于机械施工,在欧美等国实际应用较少,而我国劳动力成本相对较低,可以推广应用。人力施工时,单块重量不宜超过75kg,以确保两人协作能顺利铺砌;一般5okg左右的砌块,一个人即可铺砌,施工效率很高;对较重的砌块,可采用简易夹具辅助施工。
4混凝土砌块生产
4. 1生产设备与生产工艺
混凝土砌块生产设备主要包括配料与搅拌系统、铺料与成型系统、传送与码垛系统、自动控制系统等。其生产过程如下:生产所用的碎石、沙等材料通过装载车装人室外集料斗,通过自动配料系统送人搅拌机。水泥罐中的水泥、粉煤灰罐中的粉煤灰通过螺旋输送器、水泥均匀送人搅拌机。水箱内的水通过自动测水、加水系统加人搅拌机拌和,搅拌机能够根据原材料的含水量实现自动加水,拌和料再通过自动成型系统均匀地铺人模具型腔,经过预压、振动成型、脱模等工序,成型后的湿产品落在特制的栈板上,经湿传送机、湿检、升板机输送到养护室进行湿养护。3648h后,再经降板机、干传送机、码垛机将干产品码垛到木托盘上。空栈板经翻转、栈板回送机、喂板机再提供给成型机,进行下一个生产循环。码垛好的干生产品经包装,再输送到养护室养护23d,然后再送到成品堆场养护1015d即可出厂。
4. 2西己方与外加剂
成型机采用振动加压密实成型的工艺,水灰比一般小于0. 3,所配混凝土为干硬性混凝土。为保证产品内部均匀,表面不产生麻面、孔洞等现象,要求混凝土有一定流动性,因此所需集料级配要合理。护坡用混凝土砌块配方一般包括水泥、碎石、沙。水泥用量一般占120015%,碎石占50%左右,为520mm连续级配,含沙率为40004500,为中粗沙。为提高产品质量,降低生产成本,进行了配合比优化设计试验,试验考察了水泥含量、碎石含量、粉煤灰参量、含沙率4个因素,每个因素分别分三个水平,通过试验,优化出最佳配比。该工艺生产的混凝土砌块一般不需其他添加剂,除改善混凝土的某些性能时才需添加,如减水剂、防冻剂等,但要在实验的基础上科学添加。对砌块颜色有特殊要求时,可在面料或整个基料中添加彩色颜料。
4. 3砌块生产质量控制
搞好砌块生产环节的质量控制对于砌块成品质量和工程安全有十分重要意义。生产质量控制主要包括:原材料质量与配合比,搅拌的质量,成型时的质量,砌块养护温度、湿度和时间,栈板的平整度等。
5混凝土砌块护坡施工
5. 1混凝土砌块砌筑工艺
在砌块护坡施工中,可按国家现行规范要求进行清基、削坡、土工布及垫层铺设。砌块护坡施工方法简便易行,对施工人员没有特别要求,结合砌块施工实践,提出了混凝土砌块护坡人力施工的具体要求:砌块砌筑从条埂一侧开始、由堤脚向堤肩方向进行,在水平和垂直方向分别挂线,确保铺砌面整齐、美观,砌块间隙按2^-5mm控制。砌块由垂直方向进人护砌位置,借助锤子(垫木块)进行水平和高度调整,层面要拍打平实,禁止将砌块从远距离水平推向护砌位置。避免对垫层影响,砌筑过程中要随时检查其平整度,必要时用碎石调整。一个作业面完成后要及时用混凝土封顶,以避免降水冲刷垫层;为增强护面层整体稳定性,方便多作业面同时施工,可每隔3050m设混凝土或浆砌石条埂。条埂厚度为50cm左右,宽度与砌块宽度相同,条埂的空隙(对联锁砌块而言)可用现浇混凝土填补。
5. 2砌块施工效率
砌块护坡施工效率较高,从工程实际铺砌看,人均日砌护面积均大于20砰,熟练工可达30m2。同时,施工效率与砌块块型关系密切,块型越复杂,效率越低。不论何种块型,施工效率均高于砌石护坡施工,且质量易于控制。