CN106948600A - 芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体及其施工方法 - Google Patents

Abstract

随着建筑工业化的兴起和发展，低能耗和低劳动强度(人工消耗)是建筑产业化发展的目标，为此，目前国内外研究者提出诸多加气混凝土砌块的发展方向，其中在围护墙和承重墙中采用加气混凝土配筋墙板得到了比较一致的认同。然而鉴于建筑多样性，在框架结构的围护墙和砌体结构承重墙中实现加气混凝土墙板的批量化工厂整块生产、直接吊装并不容易，并且该大墙板结构的抗震受力性能、节点联结等结构技术措施还存在诸多问题。基于上述原因以及为加气混凝土砌块砌体探索合适的发展方向，本发明公开一种“开洞”加气混凝土砌块及相应的芯柱式加气混凝土砌块砌体，并着力于提供一种新型的芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体及其施工方法。

Description

芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑领域的砌体施工。

背景技术

加气混凝土砌块是通过对以硅质材料(以SiO2为主要成分的硅石、砂、粉煤灰、尾矿粉等)和钙质材料(以CaO为主要成分的水泥、石灰、矿渣、火山灰等)为主的原材料进行磨细加工，并掺加一定比例的发气剂、稳定剂、调节剂(铝粉等)，经过浇注发气成坯，切割后进入蒸压釜养护而成的混凝土制品。加气混凝土砌块具有容重小、保温隔热吸声性能好、耐热及耐火性强、易加工和砌体强度利用系数高等优点，同时考虑其与普通混凝土砌块相比具有强度偏低、弹性模量较小以及干燥收缩偏大等缺点，加气混凝土砌块目前主要被作为钢筋混凝土结构、钢结构的填充墙以及低矮建筑中砌体结构承重墙使用。

随着生产设备的改造升级以生产工艺的改良，加气混凝土砌块的尺寸偏差精度和外观质量均得到了较好的控制和提升，根据《薄层砂浆砌筑蒸压加气混凝土砌块自承重墙体工程技术规程》 (DB-xxx-2014)的要求，砌块长度允许偏差为0～2mm，宽度和厚度的偏差为1mm，这使得砌块的外观平整度及表面粗糙度均比按传统工艺制造的加气混凝土砌块更为精细，本文称满足上述规程要求的砌块为加气混凝土精确砌块。由于该类砌块表面平整、尺寸精度较高，它通常被采用薄灰缝砂浆(灰缝厚3-5mm)砌筑，且砌体墙面不再另行抹灰，直接刮腻子即可满足装饰基层平整要求。

然而，采用砌块与专用砂浆混砌传统的方式施工水平落后，劳动生产率较低，砌体施工质量不能得到充分保证，具体表现为：

1.对施工操作人员砌筑技术水平要求较高，因施工原因引直的砌体水平及竖向灰缝不均匀、不饱满成为砌体工程中的质量通病，且该问题一旦形成极难整改；

2.施工工效极低，单位人工工日完成的砌筑量少，从而导致施工工期较长；

3.砌筑现场需要不间断地供应砌筑砂浆，这将因参与工种较多、材料组织无序而引起窝工现象发生，同样造成工期延长；

4.为保证砂浆的流动性、保水性等性能，通常砂浆中掺加一定比例的塑化剂、缓凝剂、防冻剂等，加之现场很难对水泥、砂及石灰膏等基本材料的配合比做到严格控制，导致砂浆的真实粘结力和各类强度离散性大，砌体力学指标达不到设计要求；

5.砌筑时在砌体自重作用下未凝固砂浆被挤出墙面多，且较难清理，墙面因此变得粗糙污秽，墙面整体平整度及清洁度较难达到因免抹灰工艺要求的表观效果；

6.砌体中构造柱留槎接槎不符合要求，混凝土现场浇筑时支撑及模板工作量大，混凝土养护时间长，拆模工序繁多，且构造柱中易形在夹层、断开等问题；

7.劳动量较大、劳动力成本高，直接导致工程造价偏高。

随着建筑工业化的兴起和发展，低能耗和低劳动强度(人工消耗)是建筑产业化发展的目标，为此，目前国内外研究者提出诸多加气混凝土砌块的发展方向，其中在围护墙和承重墙中采用加气混凝土配筋墙板得到了比较一致的认同。然而鉴于建筑多样性，在框架结构的围护墙和砌体结构承重墙中实现加气混凝土墙板的批量化工厂整块生产、直接吊装并不容易，并且该大墙板结构的抗震受力性能、节点联结等结构技术措施还存在诸多问题。

发明内容

本发明的目的是解决采用砌块施工过程中，施工人员技术水平要求高、劳动生产率较低、施工质量不能得到充分保证的问题

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于:准备若干加气混凝土砌块。每一块所述的加气混凝土砌块具有贯穿其上下表面的至少两个通孔。

施工时，包括以下步骤：

1)平铺第一层加气混凝土砌块；

2)在第一层加气混凝土砌块之上，依次堆积若干层加气混凝土砌块，最终形成砌体；每一层加气混凝土砌块的通孔相对，形成砌体中的若干条灌浆通道；

3)向所述灌浆通道中灌注混凝土，形成砌体中的芯柱。

进一步，每一层加气混凝土砌块之间，以及上下两层加气混凝土砌块之间，均无灰缝。

进一步，所述灌浆通道内插入钢筋。

进一步，所述砌体为承重墙体。

进一步，所述砌体为填充墙体。所述填充墙体的两侧为结构柱、上方为结构梁。

最上层加气混凝土砌块的侧面开有槽体。所述槽体连通加气混凝土砌块内部的通孔。

步骤3中，是通过所述槽体向灌浆通道中灌注混凝土。

进一步，所述结构柱中预埋拉结筋。所述拉结筋伸入。

进一步，还包括若干L形钢片。

所述L形钢片的一支固定在砌体两侧的墙体或柱体上、另一支具有穿孔。带有穿孔的一支处于砌体中。所述灌浆通道经过穿孔。

进一步，每一块加气混凝土砌块为直角六面体。每一块加气混凝土砌块具有两个通孔，分别为孔I和孔II。

形成砌体的过程中，砌筑加气混凝土砌块的方式为错缝搭砌。下层加气混凝土砌块的孔I与上层加气混凝土砌块的孔II对齐。下层加气混凝土砌块的孔II与上层加气混凝土砌块的孔I对齐。

进一步，所述砌体的中间形成孔口。洞口顶部设置过梁。所述洞口两侧的槎口用混凝土配砖填充。

本发明还要求保护上述施工方法形成的砌体。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

1.芯柱式加气混凝土砌块在混凝土浇筑成型时即可按设计孔型及大小预设，成型方法简单，设备要求低，对现有生产设备进行简单改造即可实现；

2.无浆加气混凝土砌体首次在砌体结构中免除了砌筑砂浆的使用，使得施工现场湿作业及污梁减少，砌体施工速度快，劳动强度低，对砌筑人工技术要求低；

3.优化孔型设计后材料的受力潜能能充分发挥，与已有混凝土空心砌块及页岩空心砖的受力性能相同，砌块因开洞导致的抗压强度降低幅度低于材料的节省幅度；

4.墙体砌块对孔砌筑后，在竖孔中放置少量钢筋并浇筑偏低强度标号混凝土能确保不低于砂浆砌筑墙体的抗压强度、抗剪强度及平面外弯曲抗拉强度等力学性能，墙体芯柱中浇筑混凝土不需设任何模板支撑，施工简便，施工工期短；

5.芯柱加气混凝土墙体中不需要另行设置构造柱，同样减少了现场施工难度及施工时间；

6.精确砌块表面较平整，墙体砌筑完成后砌块间水平及竖向缝隙较小，采用玻璃胶或结构胶进行简单勾缝即可让墙体密闭、平整，从而具良好的保温、隔热、隔声和防水功能。

附图说明

图1为砌体砌筑示意图；

图2为本发明的加气混凝土砌块示意图；

图3为具有槽体的加气混凝土砌块示意图(用于砌体最上层)；

图4为承重墙示意图；

图5为填充墙体示意图；

图6为实施例2的试件设计示意图；

图7试件抗压强度试验图；

图8试件抗压强度试验图；

图9试件抗压强度试验图；

图10试件抗压强度试验图；

图11试件抗压强度试验图。

图中：加气混凝土砌块1、孔I101、孔II102、槽体103、结构柱2、结构梁3、过梁4、拉结筋5、混凝土6、钢筋7、混凝土配砖 8、L形钢片21、穿孔211、砌体9、灌浆通道901。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

准备若干加气混凝土砌块1。每一块所述的加气混凝土砌块1 具有贯穿其上下表面的至少两个通孔。每一块加气混凝土砌块1为直角六面体。每一块加气混凝土砌块1具有两个通孔，分别为孔I101 和孔II102。实施例中，如图2所示，在加气混凝土砌块距边4分点厚度方向中部开设直径50-100mm的圆孔，即为孔I101和孔II102，与传统实心加气混凝土砌块相比减轻砌块重量和节省加气混凝土材料15％左右，而由于采用了优化孔型，砌块强度降低幅度较小。

施工时，包括以下步骤：

1)平铺第一层加气混凝土砌块1。

2)砌筑加气混凝土砌块1的方式为错缝搭砌。即在第一层加气混凝土砌块1之上，依次堆积若干层加气混凝土砌块1，最终形成砌体9。每一层加气混凝土砌块1的通孔相对，形成砌体中的若干条灌浆通道901。即下层加气混凝土砌块1的孔I101与上层加气混凝土砌块1的孔II102对齐。下层加气混凝土砌块1的孔II102与上层加气混凝土砌块1的孔I101对齐。每一层加气混凝土砌块1之间，以及上下两层加气混凝土砌块1之间，均无灰缝，即为“无浆砌体”。进一步地，砌块1间可以采用玻璃胶等胶结材料勾缝。

3)所述灌浆通道内插入钢筋7。向所述灌浆通道中灌注混凝土，形成砌体中的芯柱。所述钢筋7为通长纵筋，浇筑时，采用C20细石混凝土，增强无浆砌体抗压、抗剪、平面外抗弯等强度，并确保砌体具备足够的稳定性。

实施例2

本实施例的主要步骤同实施例1，最终形成如图4的承重墙体。

进一步地，本实施例通过以下试验证明新的砌体的力学性能满足承重要求：

1试验目标

本实施例中，通过通过抗压、抗剪强度试验，得到芯柱式加气混凝土砌体的抗压强度、抗剪强度、应力-应变关系曲线、泊松比等基本力学性能；以及通过片墙拟静力试验得到片墙的开裂及破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、变形性能、刚度退化、耗能能力等综合抗震性能。通过试验数据及对比分析，为这一种新型砌体承重结构形式提供充分的理论支撑及试验论证。

2试验内容

2.1抗压强度试验

对4组24个芯柱式加气混凝土砌体试件进行抗压性能的试验研究。首先通过试验了解芯柱式加气混凝土砌体受压破坏过程、破坏特征、极限承载力、变形性能及应力－应变关系。其次，通过比较试验数据，得到砌体在不同砌块强度等级、不同灌孔率的抗压强度，分析影响砌体抗压强度的主要因素，进一步分析砌体受压破坏机理及现象。通过与2组12个传统砌体结构的抗压试验数据对比分析，得到采用新型砌体结构对抗压强度的提升幅值，以及破坏机理和变形性能的改善。

2.2抗剪强度试验

对2组12个芯柱式加气混凝土砌体试件进行抗剪性能的试验研究。首先通过试验了解芯柱式加气混凝土砌体的受剪破坏过程、破坏特征、抗剪承载力等。其次，通过比较试验数据，得到砌体在不同灌孔率下砌体的抗剪强度，分析影响砌体抗剪强度的主要因素，确定计算芯柱式无砂浆蒸压加气混凝土砌体抗剪强度的计算公式。通过与1组6个传统砌体结构的抗剪试验数据对比分析，得到采用新型砌体结构对抗剪强度的提升幅值，以及破坏机理和变形性能的改善。

2.3片墙拟静力试验

对4片芯柱式加气混凝土砌体片墙进行拟静力抗震试验研究，首先通过试验了解片墙的破坏过程、破坏特征以及极限承载力。其次，通过比较试验数据分析片墙在不同高宽比、不同灌孔率下，承受低周反复水平荷载时的力学性能以及片墙的各项抗震指标。

3试验方案

3.1材料基本力学性能

本次试验需要用到的蒸压加气混凝土砌块强度等级有A5.0、 A7.5，在正式试验前，每种强度等级的砌块需先按《蒸压加气混凝土性能试验方法》(GBT11969-2008)的要求，锯取100×100×100mm 的立方体砌块做抗压强度测试，共2组12个试块，所需试验值取平均抗压强度值。

试验用砂浆采用M5普通砂浆，在试件制作的同时，按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)的要求，制作 70.7×70.7×70.7mm的标准砂浆试块，共1组6个试块，在与试件相同的条件下养护，并在试件试验的同时进行抗压强度测试，所需试验值取平均抗压强度值。

试验用混凝土采用C20细石混凝土，在试件制作的同时，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)的要求，制作150×150×150mm的立方体混凝土试块，共1组3个试块，在与试件相同的条件下养护，并在试件试验的同时进行抗压强度测试，所需试验值取平均抗压强度值。

3.2抗压强度试验

(1)试件制作

砌块尺寸采用600×200×200mm，试验还会用到若干 300×200×200mm小砌块，考虑将大砌块切割而成；试件采用三皮砌筑，砌块与砌块之间紧密布置，不留灰缝；试件左右两端各钻一孔洞，其内灌注混凝土，考虑到孔径不大，普通混凝土难以振捣密实，故选用细石混凝土。(图6)

砌块强度等级采用A5.0、A7.5两种，细石混凝土强度等级均采用C20，孔径大小有100mm及50mm两种，搭配成4组试件，每组考虑制作6个试件，一共24个试件。

表3.1试件分组

对比试件采用传统的有砂浆方式砌筑，采用600×200×200mm 及300×200×200mm两种砌块砌筑，砂浆强度等级采用M5，灰缝厚度10mm，砌块强度等级采用A5.0、A7.5两种，不设置混凝土芯柱，砌筑形式与图6类似；故搭配成2组试件，每组考虑制作6个试件，一共12个试件。

表3.2对比试件分组

(2)加载装置及加载制度

本次试验采用重庆大学500t试验机加载。试件养护完毕后，画出试件两个宽侧面的横向中线和纵向中线，然后安装百分表，利用百分表测量试件的横向应变和纵向应变。试验开始前，带吊钩的下压钢板上先用水平尺找平，并在下压板上均匀的撒上一层干砂，然后将试件吊起置于砂上，来回磨动几次，使钢板与试件紧密接触。试件就位，再在其上撒一层干砂，然后布置上压板，同样来回磨动几次，并用水平尺找平。试件需物理对中，在预估破坏荷载值的 10％～20％范围内反复预压3～5次，使两个宽面的的轴向变形误差不超过10％，否则重新调整试件位置，直至满足。

4试验结果

4.1抗压试验

芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体抗压强度试验结果统计及规范值

试验情况说明：

1.本次完在的两种灌孔率(13.08％和8.37％，孔径分别为100mm 和80mm)、砌块强度等级分别A2.5和A3.5芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体抗压强度设计值均大于《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》(JGJT 17-2008)及《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)规定砌筑砌体结构工程中砂浆强度不小于M5的加气混凝土砌体抗压强度值，表明该类砌体抗压强度完全能在结构填充墙和承重墙中使用；

2.经分析，芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体抗压强度主要由芯柱混凝土强度确定，当提高混凝土强度值，该类砌体能获得的强度设计值更高，它将能适用于楼层更多、总高更高的砌体结构房屋中。

3.本次试件抗压强度试验如下图7～9所示。

4.2抗剪试验

芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体抗剪强度试验结果统计及规范值

试验情况说明：

1.本次完在的灌孔率13.08％(孔径为100mm)、砌块强度等级为A3.5芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体抗剪强度最小值都不小于《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》(JGJT 17-2008)及《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)规定砌体结构工程中砂浆强度不小于 M5和M2.5的加气混凝土砌体抗剪强度值，表明该类砌体用在填充墙和承重墙中使用抗剪强度足够；

2.灌孔率8.37％(孔径为100mm)、砌块强度等级为A3.5芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体抗剪强度最小值大于小于《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》(JGJT 17-2008)及《砌体结构设计规范》 (GB50003-2011)规定砌体结构工程中砂浆强度M2.5的加气混凝土砌体抗剪强度值，与砂浆强度M5加所混凝土砌体抗剪强度相当，可将灌孔率稍低的砌体用于填充墙中；

3.由于芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体抗剪强度主要由芯柱混凝土强度确定，当提高混凝土强度值，该类砌体能获得的更高的抗剪强度设计值，在工程中能广泛适用。

4.本次试件抗剪强度试验如图10和11。

实施例3

本实施例的主要步骤和结构同实施例1，所述砌体形成如图4 的填充墙体。所述填充墙体的两侧为结构柱2、上方为结构梁3。

最上层加气混凝土砌块1的侧面开有槽体103。所述槽体103 连通加气混凝土砌块1内部的通孔。

步骤3中，是通过所述槽体103向灌浆通道中灌注混凝土。

优选地，还包括若干L形钢片21。所述L形钢片21的一支固定在砌体两侧的墙体或柱体上、另一支具有穿孔211。带有穿孔211 的一支处于砌体中。所述灌浆通道经过穿孔211。

实施例4

本实施例主要同实施例2或3，只是所述砌体的中间形成孔口。洞口顶部设置过梁4。过梁4两端嵌入槎口。所述洞口两侧的槎口用混凝土配砖8填充。所述混凝土配砖8与加气混凝土砌块1等高和宽。所述混凝土配砖8的长度是加气混凝土砌块1的一半。

Claims (10)

1.一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于:准备若干加气混凝土砌块(1)；每一块所述的加气混凝土砌块(1)具有贯穿其上下表面的至少两个通孔；

施工时，包括以下步骤：

1)平铺第一层加气混凝土砌块(1)；

2)在第一层加气混凝土砌块(1)之上，依次堆积若干层加气混凝土砌块(1)，最终形成砌体；每一层加气混凝土砌块(1)的通孔相对，形成砌体中的若干条灌浆通道；

3)向所述灌浆通道中灌注混凝土，形成砌体中的芯柱。

2.根据权利要求1所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：每一层加气混凝土砌块(1)之间，以及上下两层加气混凝土砌块(1)之间，均无灰缝。

3.根据权利要求1所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：所述灌浆通道内插入钢筋(7)。

4.根据权利要求3所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：所述砌体为承重墙体。

5.根据权利要求3所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：所述砌体为填充墙体；所述填充墙体的两侧为结构柱(2)、上方为结构梁(3)；

最上层加气混凝土砌块(1)的侧面开有槽体(103)；所述槽体(103)连通加气混凝土砌块(1)内部的通孔；

步骤3)中，是通过所述槽体(103)向灌浆通道中灌注混凝土。

6.根据权利要求5所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：所述结构柱(2)中预埋拉结筋(5)；所述拉结筋(5)伸入。

7.根据权利要求1或3所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：还包括若干L形钢片(21)；

所述L形钢片(21)的一支固定在砌体两侧的墙体或柱体上、另一支具有穿孔(211)；带有穿孔(211)的一支处于砌体中；所述灌浆通道经过穿孔(211)。

8.根据权利要求1～7所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：每一块加气混凝土砌块(1)为直角六面体；每一块加气混凝土砌块(1)具有两个通孔，分别为孔I(101)和孔II(102)；

形成砌体的过程中，砌筑加气混凝土砌块(1)的方式为错缝搭砌；下层加气混凝土砌块(1)的孔I(101)与上层加气混凝土砌块(1)的孔II(102)对齐；下层加气混凝土砌块(1)的孔II(102)与上层加气混凝土砌块(1)的孔I(101)对齐。

9.根据权利要求8所述的一种芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体的施工方法，其特征在于：所述砌体的中间形成孔口；洞口顶部设置过梁(4)；所述洞口两侧的槎口用混凝土配砖(8)填充。

10.芯柱式无浆加气混凝土精确砌块砌体，其特征在于：由1～9任意一项权利要求所述施工方法形成的砌体。