隨著我國墻材革新和建設節能工作的為斷深入,輕集料混凝土小型空心砌塊(以下簡稱輕集料小砌塊)的生產及應用得到迅速發展,在某些城市和地區已成為取代實心黏土磚的主要墻體材料。
1 輕集料小砌塊是最具發展前景的新型墻體材料之一
據有關資料介紹,“九五”期間,我國混凝土小砌塊總產量約為6000萬m3,相當于411億塊標準磚,平均年增長率達到19%。砌塊產量占全國墻體材料總量的6%,占新型墻體材料總量的28%。輕集料小砌塊產量占混凝土小砌塊總產量的比例由30%增加到40%左右,2002年輕集料小砌塊產量約為 2500萬m3。近幾年,輕集料小砌塊產量增長率大于普通混凝土小砌塊,有些城市如沈陽、大連、北京等地,砌塊生產以輕集料小砌塊為主。“九五”期間,北京市小砌塊總銷售量為280萬m3,其中輕集料小砌塊為230.5萬m3。輕集料小砌塊發展如此之快,主要原因有以下幾點:
(1)輕集料小砌塊具有混凝土小砌塊的優點
屬于砌筑類的墻體材料,能適用于各類建筑物,使用靈活,用途廣泛,施工與傳統砌磚相似,易于掌握;原料不用黏土,節能節地,符合國家產業政策;生產工藝較簡單,與燒結磚等相比,投資少,上馬快,機械化程度高,勞動生產率相應較高;砌塊建筑抗震性能好,施工速度快,可節省大量砂漿。
(2)生產輕集料小砌塊可以充分利用地方資源及大量工業廢渣
我國工業廢渣每年生成量和歷年積存量巨大,輕集料小砌塊的快速發展為大量利用工業廢渣創造了極好的應用途徑。輕集料小砌塊應用的工業廢渣除了煤渣、自然煤矸石、粉煤灰外,爐底渣、鋼渣、碎石屑、沸騰爐渣等也得到大量應用。1991-2001年,北京市輕集料小砌塊生產利用煤渣、粉煤灰等工業廢渣約144萬t。
我國天然輕集料資源豐富,如黑龍江、內蒙古、山西、海南等地的浮石,吉林的火山渣,有的早已情節發應用。我國的陶粒生產近幾年發展較快,主要品種有頁巖陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒等,2001年全國陶粒總產量為360萬m3,其中60%以上用來生產輕集料小砌塊。目前采用膨脹珍珠巖生產小砌塊發展也相當快。各地生產輕集料小砌塊,主要根據當地的資源和建筑設計的要求,就近取材進行生產。如黑龍江省除利用當地生產的陶粒作輕集料外,還利用天然資源浮石;吉林應用火山渣;北京輕集料以陶粒為主;遼寧利用大量煤渣、自然煤矸石作輕集料。
(3)輕集料小砌塊品種繁多,用戶可根據需要選用
輕集料小砌塊密度等級由500級至1400級共8級,強度等級由MU1.5級至MU10級共6級,規格、孔型可以根據設計需要確定,現有實心、單排孔及多排孔。作為墻體材料,根據其密度和強度等級,可用作低層及多層建筑的承重墻體、框架結構建筑的填充墻,也可用作保溫填充墻材。除了用作墻體材料外,還有路面磚、裝飾砌塊、植草磚、吸聲砌塊,以及用于高速公路音障、庭院設施、市政建設等。
(4)綜合經濟效益良好
輕集料小砌塊自重輕、強度高,因此建筑具有良好的抗震性能。同時,輕集料小砌塊還具有隔熱保溫、耐火以及抗凍、耐久等良好性能。
2 輕集料小砌塊的生產與應用
2.1 輕集料小砌塊的生產
輕集料小砌塊是指用水泥等膠凝材料與輕集料配制的輕集料混凝土生產的小砌塊。按所用集料品種,我國輕集料小砌塊主要有以下幾類:①陶粒砌塊,如輕集料頁巖陶粒、粉煤灰陶粒等;②浮石(火山渣)砌塊;③自燃煤矸石砌塊、煤渣砌塊、粉煤灰砌塊等工業廢渣砌塊。此外,不少企業采用膨脹珍珠巖作輕集料,或采用兩種或兩種以上輕集料生產輕集料砌塊。
在輕集料小砌塊生產中,往往摻加粉煤灰等摻合料,或摻早強劑、減水劑、激發劑等外加劑,有利于充分利用工業廢渣,減少水泥用量,改善和易性及其他性能。
輕集料小砌塊的成型設備與普通混凝土小砌塊相同,但應注意:激振力太強、震動時間短、拌合物壓縮距小的設備不一定適合輕集小砌塊的生產。輕集料小砌塊所用原材料、配合比及攪拌等生產工藝還應滿足輕集料混凝土技術規程的相關要求。
2.2 輕集料小砌塊的性能及質量要求
(1)輕集料小砌塊的分級
輕集料小砌塊的等級除了和普通混凝土小砌塊一樣分強度等級和質量等級外,還要求按密度等級分級。由于輕集料小砌塊的強度等級與密度等級范圍較大,標準中規定了與強度等級相適應的密度等級范圍,見表1。標準中對強度等級為1.5的砌塊,要求其密度等級小于600kg/m3,是強調該級別砌塊的保溫作用,以適應我國寒冷地區保溫節能的需要,目前只有性能良好的超輕陶粒能夠配制符合上述要求的小砌塊。在輕集料小砌塊質量檢測工作中發現,有的強度等級為 1.5的砌塊,其密度等級達到1000級、1200級,這樣的砌塊實際上不能滿足使用要求。
(2)對原材料的要求
影響輕集料小砌塊性能的主要因素是原材料輕集料的品種、水泥用量、砌塊規格孔型以及成型設備。輕集料的品種和質量對輕集料小砌塊的性能影響很大,因此選用符合標準要求的輕集料是生產滿足使用要求的輕集料小砌塊的前提。《輕集料混凝土小砌塊》(GB/T15229-2002)中規定,用于砌塊的輕集料要符合輕集料標準的要求;對于煤渣,則要求不僅要滿足輕集料標準的要求,而且含碳量不得大于10%;對用于砌塊的膨脹珍珠巖,要求其堆積密度不宜低于80kg/m3。
(3)關于干縮率及相對含水率
輕集料小砌塊收縮值較大,這是造成墻體裂縫的主要原因之一。國標對輕集料小砌塊提出吸水率、干縮率及相對含水率指標,要求吸水率不大于20%,最大干縮率不得大于0.065%,出廠時砌塊必須達到相對含水率相關指標的要求,使砌塊在上墻砌筑前完成砌塊本身大部分收縮,以防止砌塊砌筑后發生收縮裂縫。
(4)耐久性
除了對加入粉煤灰等火山灰摻合料的小砌塊有碳化系數和軟化系數要求外,國標對輕集料小砌塊的抗凍性提出了較為嚴格的要求。即使非采暖地區不存在凍融現象,對砌塊的抗凍標號也有要求,指標為F15,即把抗凍作為砌塊的耐久性指標;對采暖地區,按相對濕度范圍,抗凍標號規定為F25和F35。對處于水位變化、干濕循環的砌埠或粉煤灰摻量≥50%的砌塊,要求抗凍標號為F50,這是考慮到使用環境條件差、粉煤灰摻量過大的砌塊,在應用中往往產生不良后果,所以對抗凍性提出了嚴格的要求。
(5)我國輕集料小砌塊強度等級和密度等級
目前我國各類輕集料小砌塊強度等級和密度等級大致范圍見表2。
2.3 北方地區輕集料小砌塊在節能建筑中的應用
我國輕集料小砌塊產品約有80%用于框架填充墻,用于低、多層建筑承重用輕集料小砌塊的發展也較快。為充分發揮輕集料小砌埠的節能作用,現將北方地區建筑中應用輕集料小砌塊實現節能達標的有效途徑做介紹。主要有以下5種:
(1)單一超輕陶粒混凝土小砌塊
采用單一材料節能達標,施工方便,效率高,比較理想。但首先必須生產符合當地需要的密度等級的超輕陶粒,配制相應的超輕陶粒混凝土小砌塊,用其制造單一材料墻體達到外墻節能標準要求。
(2)輕集料小砌塊外保溫復合墻體
采用輕集料小砌塊外保溫墻體可利用小砌塊本身的保溫性能,減少保溫層厚度,為實現節能6.5%創造有利條件,同時也可滿足住戶任意釘排的裝修需要,在有些寒冷地區比較受歡迎。
(3)輕集料小砌塊交替組砌夾芯笨板
根據各地節能標準要求,采用不同密度等級的輕集料小砌塊復合不同厚度的笨板達到節能標準要求。為了不用或少用連接鋼筋,采用砌塊交替組砌,可防止水平、垂直灰縫產生的“熱橋”,可以滿足平均傳熱系數,達到節能標準要求。
(4)輕集料小砌塊空心內填聚笨板等高效節能材料
為了充分利用現有生產廠家的生產設備,在砌塊空心內填入聚笨板等高效保溫材料,以達到節能標準要求,同盟者還可減薄墻體厚度,增加有效使用面積。為防止垂直灰縫產生的“熱橋”影響墻體保溫性能,應采取交替組砌,但水平灰縫必須采取保溫砂漿,以保證平均傳熱系數的要求。
(5)承重保溫輕集料小砌塊外墻采用填芯和夾芯
為了保證承重保溫輕集料小砌塊墻體即能滿足砌體強度要求,又能達到節能指標要求,采取空心內部分填芯,砌塊間的空腔內必須插入笨板交替組砌,即可實現節能達標,又能防止垂直、水平灰縫出現“熱橋”,同時排孔上、下采取孔壁相對,普通砂漿砌筑,以保證砌體強度。這種做法試驗和使用實踐效果都很好。
3 輕集料小砌塊生產中存在的問題
目前輕集料小砌塊的產品質量不盡如人意,生產煤渣等工業廢渣小砌塊存在的問題更為嚴重。北京市建工檢測中心2001年前后對82組陶粒砌塊進行檢測,其中強度等級不合格率達到82%。遼寧省工程質量檢測中心2002-2003年協同省經貿委、國稅局對全省部分城市工業廢渣綜合利用建筑材料進行檢測,其中生產輕集料混凝土小型空心砌塊21家,工業廢渣斑要是粉煤灰、爐渣、煤矸石、膠渣、廢石渣等,產品中廢渣的摻加總量平均為60.24%,最高的達到83.15%.。在這21家中,產品強度等級不合格率達到4.8%,抗凍性不合格率達到23.8%(其中密度等級≤600的在不合格產品中占 40%),普遍存在強度等級很低、密度等級卻特別高的現象(如強度等級1.5級,而密度等級卻是1200kb/m3)。
目前我國輕集料小砌塊存在的主要問題如下:
(1)多數輕集料小砌塊生產廠起點較低,資金投入少,規模小,成型設備較簡陋,不能滿足生產工藝的要求,致使產品外觀粗糙、規格尺寸超標、缺棱掉角嚴重、砌塊不密實、強度低,達不到標準要求。
(2)企業末建立質量保證體系,質量意識淡薄,缺少或沒有相關技術人員。絕大部分企業沒有檢測手段,對原材料不進行最基本的質量控制和檢測,不會根據原材料和產品生產情況及時進行配合比調整,原材料無計量設備,養護制度不合理,大部分企業采用自然養護,砌塊質量受氣候影響較大。企業一般只能根據生產的砌塊確定其強度等級和密度等級,而不能根據強度等級的需要配制所需的產品。
(3)不少企業為了搶占市場、降低成本、增加利潤,不惜犧牲產品質量。有的采取大幅度降低水泥用量,過多摻加粉煤灰;有的陶粒砌塊廠家在生產中用大量煤渣取代陶粒,造成產品強度低、耐久性差;有的煤渣砌塊廠家采用居民用鍋爐煤渣,因燃燒不夠充分,煤渣含碳量高,造成砌塊吸水率偏大,抗凍性能、軟化系數、干縮率等指標不合格。
(4)有的砌塊企業為了增加產量,擴大銷售量,滿足施工速度的需求,砌塊成型后不到養護齡期即出廠。出廠前砌塊堆放處無防雨和排水措施,因此相對含水率超標,強度偏低,砌塊上墻后由于收縮造成墻體開裂。
4 建議和展望
(1)強化對現有砌塊生產企業的管理,進一步提高產品質量
隨著市場需求的擴大,建筑施工的逐漸規范以及相關新標準和技術規程的頒發實施,使用、施工、質檢等單位對輕集料小砌塊的質量要求日趨嚴格。單線生產規模小、裝配水平低、技術力量薄弱、產品質量不穩定的小型企業必須進行改造,擴大規模,完善質量保證體系。對于不能改造、無質量保證體系的小企業要逐漸淘汰。要鼓勵發展自動化程度高、配套設施齊全,單線年生產能力至少為5萬m3的生產線。
建議地方行政主管部門制訂相應法規,加大對企業砌塊產品及施工現場所用砌塊的質量監督力度,嚴禁不合格產品在工程中應用。對以次充好、為降低成本用大量煤渣取代陶粒生產陶粒砌塊等行為予以嚴肅懲處。
(2)加強應用技術的研究
增加資金投入,加強應用技術的研究。比如:進一步修改、補充和完善砌塊生產和應用的標準、規程、規范和標準圖;提供各類設計軟件;對各類輕集料小砌塊的規格尺寸、孔型進行設計研究;研究解決墻體裂縫的有效措施;研究和規范施工技術和裝修技術;建筑節能技術研究等等。
(3)因地制宜加速發展保溫承重小砌塊
我國目前的居住建筑中60%-70%為多層建筑,一般不采取框架結構,也不采用預制空心板內墻承重,而采用整澆樓板,因此外墻砌塊必須要承受一部分重量,因地制宜大力發展承重保溫陶粒小砌塊、煤矸石小砌塊、浮石火山渣小砌塊、次輕混凝土小砌塊,以及生活垃圾廢渣小砌塊、建筑垃圾小砌塊等,以適應市場需要。
(4)市場需求量預測
據有關專家預測,到2005年,全國各類砌塊總產量將達到9200萬m3左右,其中輕集料小砌塊若按40%計算,接近4000萬m3,每年還將以 60萬m3的量遞增。據了解,目前全國各地都在新建和擴建陶粒及其混凝土小砌塊廠,其中有大慶、江蘇金壇、天津、廣州、宜昌、襄樊、長春、吉林、鞍山、溫州、寧波、石家莊等地。大慶去年已建成20萬m3粉煤灰陶粒生產線,將用在砌塊生產上。廣州化穗輕質陶粒制口廠2003年陶粒小砌塊產量已達10萬m3。隨著實心黏土磚的禁止使用以及房地產開發的快速發展,我國輕集料小砌塊發展前景廣闊。 (中國磚瓦網 轉載請注明出處)
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