CN111962758A - 一种利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型墙体结构领域，具体涉及一种利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，所采用的砌块包括砌块主体，在砌块主体的上部设置有顶部暗骨架凹槽区，主体两侧设置有侧面暗骨架凹槽区，砌块主体底部设置有凸起，所述凸起底部与暗骨架凹槽区上表面适配，凸起侧面设置有与侧面暗骨架凹槽区相同的凹槽，利用这种结构的砌块建造墙体，按照设计图利用上述适配结构直接拼接在一起，然后在暗骨架凹槽区放置筋材并浇筑混凝土使其置为一体从而获得目标墙体，所采用的砌块本身结构设计合理，抗震性能良好，获得的墙体连接更加紧密，整体连接性好，具有高强度、耐火、保温、隔热、防潮防水等多项特点，且具有较好的装配性能和建筑工业化应用前景。

Description

一种利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法
技术领域
本发明属于新型墙体结构领域，具体涉及一种利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法。
背景技术
我国人口众多、幅员辽阔，当下的建筑面积无法满足14亿人口的需要，每年新增的建筑面积超过20亿平方米，约占世界一半，居全球首位，但其中80％～90％未达国际节能标准，单位建筑面积采暖能耗为发达国家的2～3倍，如果不加以创新，这些高耗能的建筑将严重消耗资源，所以建筑行业的可持续发展问题将成为未来建筑的首要问题。当前，我国的建筑形式飞速发展，但砌块仍是建筑业的主流用材，目前我国砌块的主要品种有：粉煤灰砌块、混凝土小型空心砌块等，但存在结构形式单一、建筑质量差、劳动生产率低、保温隔热性能差等问题。因此，亟需开展有关研究，利用先进的技术和方法提高我国现有住宅的节能性能与安全性能，促进资源、能源的高效利用。
同时，对于我国目前大部分的普通砌块墙体来说，这些普通的砌块在砌筑时，虽然尺寸较小，但块体较重、易产生收缩变形、保温性能较差、易破碎、不便砍削加工，在砌块产品生产、建筑设计和施工应用技术及质量管理等方面均有特殊要求，如果处理不当有可能出现裂、漏、热等建筑质量问题。而且现有的小型砌块墙体多为人工砌筑，现场施工劳动强度较大；砌筑时，要求施工者有一定经验，且混凝土小型空心砌块在砌筑时不易实现自找平，所以在使用现有砌块砌筑墙体时作业复杂，且施工周期长、施工效率低，受人为影响较大。
在混凝土小型空心砌块墙体系中，砌块与砌块之间通过芯柱混凝土连接，由于此种砌块的尺寸较小，砌筑时形成的缝隙区域较多，因此需要大量的混凝土填筑；并且在浇筑过程中，温度、湿度等不可控因素较多，混凝土的质量不易保证。当前我国所使用的普通混凝土砌块自重较大，抗裂性、耐久性较差，容易产生较大的收缩变形，抗震性能较差，装配施工效率较低。长期使用普通混凝土不利于我国的可持续发展和生态文明建设。
综上所述，现有的砌块墙体及其施工方法存在较多的缺陷，如何提供一种结构简单且施工便利、装配率高、整体性好、耐久性高的砌块墙体及其建造方法成为本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，所采用的砌块包括砌块主体，在砌块主体的上部设置有顶部暗骨架凹槽区，主体两侧设置有侧面暗骨架凹槽区，砌块主体底部设置有凸起，所述凸起底部与暗骨架凹槽区上表面适配，凸起侧面设置有与侧面暗骨架凹槽区相同的凹槽，利用这种结构的砌块建造墙体，按照设计图利用上述适配结构直接拼接在一起，然后在暗骨架凹槽区放置筋材并浇筑混凝土从而使其置为一体并获得目标墙体，所采用的砌块本身结构设计合理，抗震性能良好，获得的墙体连接更加紧密，整体连接性好，具有高强度、耐火、保温、隔热、防潮防水等多项特点，且具有较好的装配性能和建筑工业化应用前景。
本发明的主要创新之处在于：改变了现有技术中常见砌块的结构，实现其模块化装配，且在装配时采用了先利用砌块搭建成型墙体，然后再埋设筋材并浇筑混凝土的方式使墙体最终成型，改变了现有技术中先构建框架筋材结构或混凝土立柱，然后再进行砌块装配的建造方法，大大提高了建设速度，同时墙体在强度和抗震性能等方面得到了大幅提升。且所采用的砌块为轻质节能砌块，较之现有的混凝土砌块重量明显降低，施工难度也明显降低，砌块与筋材及暗骨架混凝土之间的结合更加牢固。
在上述创新的支持下，本发明的具体技术方案如下：
发明人首先提供了一种板材型轻质节能砌块，该砌块包括砌块主体，在砌块主体的上部设置有顶部暗骨架凹槽区，主体两侧设置有侧面暗骨架凹槽区，砌块主体底部设置有凸起，所述凸起底部与暗骨架凹槽区上表面适配，凸起侧面设置有与侧面暗骨架凹槽区相同的凹槽；
上述的砌块可以采用现有的各种轻质材料制备而成，但是优选采用尾砂生产的微晶发泡材料，尾砂材料多为工业废料、矿物料等其他节约型用材，这样就充分利用了工矿业废料，发挥了建筑材料性能，减少建筑能耗，既达到了强度的要求，又符合了环保的要求，一举两得，所采用的发泡工艺为本领域的现有工艺，发明人不再赘述，只需按照本申请砌块的结构设计对应的模具即可进行砌块的生产；同时采用这种结构的砌块，可以克服现有微晶发泡材料制备砌块时易于脆性破坏的缺陷，填补了直接通过微晶发泡材料制备板材型砌块的空白，其具体的发泡制备工艺可参考专利“一种适合装配式建筑用多功能轻质高强微晶发泡墙体材料”(专利申请号：CN201911154289.1)。
获得上述结构的板材型轻质节能砌块后，利用其建造新型墙体的方法，其具体步骤如下：
首先按照设计图选择合适的板材型轻质节能砌块，并按照设计图对边缘部分进行修型，然后利用板材型轻质节能砌块中的适配结构直接拼接在一起，使凸起底部与暗骨架凹槽区上表面嵌合，形成上端封闭的顶部暗骨架凹槽区，左右相邻的砌块间侧面暗骨架凹槽区相互对应，形成一个完整的侧面暗骨架凹槽区；
然后在上述暗骨架凹槽区放置筋材并浇筑混凝土，侧面暗骨架凹槽区形成芯柱，封闭的顶部暗骨架凹槽区形成水平构造带，最终将所有砌块连接在一起形成墙体。
上述建造方法中，由于上方砌块凸起底部与下方砌块顶部暗骨架凹槽区上表面嵌合，使得上下两砌块自找平，且上侧的砌块在重力作用下对下方砌块进行逐层挤压，从而可以提高其整体的强度；同时侧面暗骨架凹槽区与顶部暗骨架凹槽区有交错的区域，这样放置筋材时垂直与水平筋材交错设置，使整个结构结合为一体更加牢固，这实际上就实现了芯柱与水平构造带直接置为一体，当所有砌块装配完毕后，形成目标墙体的主体结构，此时可在暗骨架凹槽区均匀铺设筋材，然后向暗骨架凹槽区内浇筑混凝土从而形成完整的骨架结构(芯柱与水平构造带构成)，同时浇筑进去的混凝土将相邻的砌块粘结在一起，形成更加稳固的装配式墙体；可见上述建造方法首先构建了墙体主体，然后利用预设的暗骨架区域建造芯柱与水平构造带，完全改变了现有技术中墙体的建造顺序，取得了意想不到的技术效果，主要体现在，墙体可以根据需要设计成不同的形状，并按要求开设门窗，不需要预先建造芯柱与水平构造带，大大降低了建造的难度，通过装配施工显著提高了效率，且实现了设计的多样化，可以满足不同建筑的功能要求。
如上，当需要在墙体上开设门窗时，只需在门窗位置上设置相应的支撑，方便对应位置砌块的组合和加设，然后埋设筋材并浇筑混凝土形成完整的骨架结构(芯柱与水平构造带构成)后，拆除相应的支撑即可，对于门框和窗框位置，为了方便成型，可以在与砌块暗骨架凹槽区对应的外侧空白处加设封闭模板的方式，方便芯柱与水平构造带的成型即可，较之现有技术还需要对砌块进行单独的修型和加工，具有显著的进步之处。
当墙体需要与建筑物的预设圈梁或主体承重结构进行连接时，只需将芯柱与水平构造带与之直接置为一体即可，或采用现有技术将其固定连接即可。
板材型轻质节能砌块可根据要求做成不同大小尺寸，对于某些大型墙体的建造时，由于采用的板材型轻质节能砌块体积较大，人工装配存在一定的困难，此时可在顶部暗骨架凹槽区内预埋若干吊钩，利用起吊装备进行砌块的移动和装配，减轻操作人员的工作负担，提高施工速度，且在埋设筋材时，筋材还可以穿过吊钩，实现与砌块的直接连接，增加其结构强度。
更进一步的，所述的暗骨架凹槽区截面为等腰直角三角形，所述凸起的截面为等腰梯形；这样两者可以更好的适配，且上述形状的配合，最终获得的芯柱与水平构造带截面可在获得更好力学性能的同时，显著降低现场湿作业所需要的混凝土用量。
由于本申请的砌块实现了标准化，可以实现标准化生产，且对应的暗骨架结构统一，便于装配时更好的标准化施工，应用于装配式墙体或其他装配式结构施工时，可以提高施工效率和装配质量；
本发明所采用的筋材优选为FRP筋材，所浇筑的混凝土优选采用轻质自密实的海水海砂混凝土，其中海水海砂混凝土的强度等级不低于C25，可采用现有技术直接制备获得，所选FRP筋材的直径6～10mm即可，之所以做出上述选择，主要原因在于海水海砂混凝土可以完全替代自然界日益短缺的河砂和淡水资源，有利于我国建筑业的可持续发展，FRP筋作为墙体的筋材，能在有效避免海水海砂混凝土对普通筋材腐蚀的同时，拓展新型轻质高强耐久材料的应用领域；所采用的尾砂材料生产的板材型微晶发泡砌块能够有效地抵抗氯离子腐蚀，且抗冻融性能好，由其所建成的组合墙体耐久性能好，尤其适用于临海地区、海岛型建筑。
经检测可知，采用本发明的方法获得的墙体，具有高强度、耐火、保温、隔热、防潮防水、轻质、耐候、环保、质量轻、耐腐蚀性强、材料结合力强等多项特点，还具有现场施工简单、装配率高、结合性好、整体性好等特点，尤其适合建筑工业化应用。
附图说明
图1为本发明所述板材型轻质节能砌块的结构示意图；
图2为本发明所述板材型轻质节能砌块倒置时的结构示意图；
图3为本发明所述板材型轻质节能砌块倒置时的侧视图；
图4为本发明所述板材型轻质节能砌块的俯视图；
图5为本发明所述墙体装配时的结构示意图；
图6为本发明所述带有门框结构的墙体装配时的结构示意图；
图7为本发明所述带有窗框结构的墙体装配时的结构示意图；
图中1为砌块主体，2为顶部暗骨架凹槽区，3为侧面暗骨架凹槽区，4为凸起，5为吊钩，6为芯柱，7为水平构造带，8为筋材，9为底梁。
具体实施方式
实施例1
一种板材型轻质节能砌块，如图1-4所示，该砌块包括砌块主体1，在砌块主体1的上部设置有顶部暗骨架凹槽区2，主体两侧设置有侧面暗骨架凹槽区3，砌块主体1底部设置有凸起4，所述凸起4底部与顶部暗骨架凹槽区2上表面适配，凸起4侧面设置有与侧面暗骨架凹槽区3相同的凹槽；
在顶部暗骨架凹槽区2内设置若干吊钩5；
所述的暗骨架凹槽区截面为等腰直角三角形，所述凸起的截面为等腰梯形；
利用上述板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，具体步骤如下：
首先按照设计图选择合适的板材型轻质节能砌块，并按照设计图对边缘部分进行修型，然后利用板材型轻质节能砌块中的适配结构直接拼接在一起，使凸起底部与暗骨架凹槽区上表面嵌合，形成上端封闭的顶部暗骨架凹槽区，左右相邻的砌块间侧面暗骨架凹槽区相互对应，形成一个完整的侧面暗骨架凹槽区；
然后在上述暗骨架凹槽区放置筋材并浇筑混凝土，使用小型灌浆机进行水平条带的灌注，使用垂直灌浆器进行竖向芯柱的灌注，侧面暗骨架凹槽区形成芯柱，封闭的顶部暗骨架凹槽区形成水平构造带，最终将所有砌块连接在一起形成墙体(结构如图5所示)。
上述的轻质节能砌块优选采用尾砂生产的微晶发泡材料；所采用的筋材优选为直径8mm的FRP筋材，所浇筑的混凝土优选采用强度等级为C25的轻质自密实的海水海砂混凝土。
实施例2
一种板材型轻质节能砌块，如图1-4所示，该砌块包括砌块主体1，在砌块主体1的上部设置有顶部暗骨架凹槽区2，主体两侧设置有侧面暗骨架凹槽区3，砌块主体1底部设置有凸起4，所述凸起4底部与顶部暗骨架凹槽区2上表面适配，凸起4侧面设置有与侧面暗骨架凹槽区3相同的凹槽；
在顶部暗骨架凹槽区2内设置若干吊钩5；
所述的暗骨架凹槽区截面为等腰直角三角形，所述凸起的截面为等腰梯形；
利用上述板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，具体步骤如下：
首先按照设计图选择合适的板材型轻质节能砌块，并按照设计图对边缘部分进行修型，然后利用板材型轻质节能砌块中的适配结构直接拼接在一起，使凸起底部与暗骨架凹槽区上表面嵌合，形成上端封闭的顶部暗骨架凹槽区，左右相邻的砌块间侧面暗骨架凹槽区相互对应，形成一个完整的侧面暗骨架凹槽区；
在门窗位置上设置相应的临时支撑，方便对应位置砌块的组合和加设，然后埋设筋材并浇筑混凝土形成完整的骨架结构(芯柱与水平构造带构成)后，拆除相应的支撑即可，对于门框和窗框位置，在与砌块暗骨架凹槽区对应的外侧空白处加设封闭模板的方式，方便芯柱与水平构造带的成型即可；
然后在上述暗骨架凹槽区放置筋材并浇筑混凝土，使用小型灌浆机进行水平条带的灌注，使用垂直灌浆器进行竖向芯柱的灌注，侧面暗骨架凹槽区形成芯柱，封闭的顶部暗骨架凹槽区形成水平构造带，最终将所有砌块连接在一起形成墙体(结构如图5和图6所示)。
上述的轻质节能砌块优选采用尾砂生产的微晶发泡材料；所采用的筋材优选为直径8mm的FRP筋材，所浇筑的混凝土优选采用强度等级为C25的轻质自密实的海水海砂混凝土。
对比例
普通混凝土砌块墙体砌筑的施工工序主要有：
(1)首先进行现场准备，对建筑场地进行清理找平。要保证施工现场排水通畅，砌块堆放场地坚实、垫高。
(2)对建筑图纸进行审查；弹线作为墙体砌筑时的参考线。
(3)复核图纸；进行砌块的运输、堆放；弹线完成后，对砌块进行组砌。进行砌块组砌时，不应有通缝，砌块要孔对孔、肋对肋错缝搭接。如仍不能保证时，应征得设计单位同意，采取其它措施。按照设计规范要求，现场支模，沿砌体墙水平或竖向方向设置封闭状的按构造配筋的混凝土梁式等构件。例如按要求圈梁应该在同一水平面上连续、封闭，但当圈梁被门窗洞口(如楼梯间窗洞)隔断时，应在洞口上部设置附加圈梁进行搭接补强。
(4)立皮数杆；砌块排列完成后，拉线保证砌块平齐；进行砂浆的配制，在铺好的底层砌块上用铺灰器铺满砂浆，用互刀披满砂浆，然后用双手搬砌块进行挤浆砌筑。砌块固定好后，检查丁头缝砂浆是否满灰，不满处用灌浆器或瓦刀插入灰缝灌满砂浆。浇筑完成后，保证缝内砂浆满灰。
(5)构造柱部位砌筑应留马牙槎，先退后进，每3皮砌块放1皮钢筋网片，最后进行支模灌注构造柱；圈梁底部用封底砌块，芯柱底部用U型开口砌块，便于清理杂物及钢筋绑扎。
(6)最后进行勾缝，砌筑完成。
对实施例1和对比例获得的墙体进行相关检测，结果如下表所示：
表1墙体块材性能参数对比
Figure BDA0002643818680000051
Figure BDA0002643818680000061
由表1可知，本发明所选用的板材型微晶发泡轻质节能砌块较混凝土小型空心砌块，在强度基本相同的情况下，重度与导热系数显著降低，能满足自保温性能要求，且耐久性能十分优越，装配率高，施工速度快；进一步的抗震性能试验结果表明，本发明提供的墙体建造方法所砌筑的墙体，其抗震性能好，主要包括共同工作、转化过渡和暗骨架工作阶段。
除此之外，本申请采用了海水海砂混凝土，而对比例采用的是普通混凝土，需要采用河砂和淡水资源进行加工，本申请的技术方案减少了对于上述两种资源的依赖，提供了全新的备选材料，更加适合我国建筑业的可持续发展要求，具有广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，其特征在于：具体步骤如下：
首先按照设计图选择合适的板材型轻质节能砌块，并按照设计图对边缘部分进行修型，然后利用板材型轻质节能砌块中的适配结构直接拼接在一起，使凸起底部与暗骨架凹槽区上表面嵌合，形成上端封闭的顶部暗骨架凹槽区，左右相邻的砌块间侧面暗骨架凹槽区相互对应，形成一个完整的侧面暗骨架凹槽区；
然后在上述暗骨架凹槽区放置筋材并浇筑混凝土，侧面暗骨架凹槽区形成芯柱，封闭的顶部暗骨架凹槽区形成水平构造带，最终将所有砌块连接在一起形成墙体。
2.根据权利要求1所述利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，其特征在于：所述的板材型轻质节能砌块，包括砌块主体(1)，在砌块主体(1)的上部设置有顶部暗骨架凹槽区(2)，主体两侧设置有侧面暗骨架凹槽区(3)，砌块主体(1)底部设置有凸起(4)，所述凸起(4)底部与顶部暗骨架凹槽区(2)上表面适配，凸起(4)侧面设置有与侧面暗骨架凹槽区(3)相同的凹槽。
3.根据权利要求2所述利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，其特征在于：在顶部暗骨架凹槽区(2)内设置若干吊钩(5)。
4.根据权利要求2所述利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，其特征在于：所述的暗骨架凹槽区截面为等腰直角三角形，所述凸起的截面为等腰梯形。
5.根据权利要求1所述利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，其特征在于：所采用的筋材为FRP筋材，所浇筑的混凝土采用轻质自密实的海水海砂混凝土。
6.根据权利要求5所述利用板材型轻质节能砌块建造墙体的方法，其特征在于：所采用的海水海砂混凝土的强度等级不低于C25，所选FRP筋材的直径6～10mm。
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