（材料科学与工程专业论文）轻集料混凝土砌块填充墙裂缝成因研究及控制措施.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 轻集料混凝土砌块填充墙容易出现各种裂缝，已经成为目前建筑工程的主要 质量问题，制约轻集料混凝土砌块的推广和使用。 通过对重庆地区轻集料混凝土砌块填充培裂缝状况的调查，发现轻集料混凝 土砌块填充墙裂缝现象非常普遍，每栋建筑物都存在砌块填充墙开裂问题。 通过对重庆地区轻集料混凝土砌块生产与应用的调查，认为生产过程中存在 的问题主要有：砌块质量较差、砌块养护时间短、砌块块型不合理和砌块生产条 件落后；应用过程中存在的主要问题有：砌块砌筑时含水量很高、砌筑质量差、 砌块块型单一、构造措施不合理、砂浆和易性差和施工验收标准不完善 根据上述问题，在实验室内对可能影响填充墙裂缝产生的轻集料混凝土砌块 以及砂浆等墙体组成材料的基本性能进行了针对性的研究，并且在施工现场对控 制陶粒混凝土空心砌块填充墙的裂缝措施进行了实践检验，证明这些控制措旌具 有较好的效果，可以明显减少裂缝的产生。 在系统性研究的基础上，本文对轻集料混凝土砌块填充墙裂缝的成因进行了 分析，认为造成轻集料混凝土砌块填充墙出现大量裂缝的原因主要是： 轻集料混凝土砌块强度较低、干燥收缩值较大；陶粒混凝土砌块中陶粒 掺量较低而粉煤灰掺量过大，导致砌块吸水率和干燥收缩值增大； 砌筑填充墙时 对砌块大量浇水润湿，导致砌筑时砌块含水率普遍较高，产生较大的干燥收缩； 室内外温差和季节温差较大，填充墙产生较大的温度变形；施工时对砌块二 次浇水，导致砌块产生不均匀的膨胀和收缩变形；当相对湿度变化时，砌块和 砂浆的膨胀和干燥收缩变形差异较大，变形协调性差；构造措施不合理，没有 采取相应的防止裂缝的措施；砌筑质量较差，普遍存在水平灰缝厚度不均匀、 竖向灰缝厚度较小甚至没有砂浆等现象； 使用保水性及和易性较差的普通水泥 砂浆，砂浆的干燥收缩与砌块的干燥收缩存在较大差异，而且砂浆和砌块的粘结 强度较低。 根据对裂缝成因的分析，本文提出了一些防止砌块填充墙产生裂缝的措施： 使用陶粒掺量高的质量良好的轻集料混凝土砌块，在砌筑前，砌块总的养 护时间不应少于2 8 d ；砌筑填充墙时，应根据环境的温度和相对湿度控制砌块的 含水率，轻集料混凝土砌块含水率应小于6 ；避免在高温时砌筑填充墙；使 用和易性和保水性好的砂浆，砂浆稠度不小于9 0 m m ；提高砌筑质量，水平灰缝 和竖向灰缝的厚度、饱满度以及平整度符合要求；提高填充墙顶部镶砖的砌筑 质量，填充墙顶部镶砖应在填充墙砌筑完成约3 0 d 后进行；填充墙砌筑完成后 重庆大学硕士学位论文中文摘要 3 0 d 左右进行墙面抹灰和构造柱施工；构造柱间距及拉结钢筋设置符合规范要 求，穿越管线时应预留洞口避免在填充墙上穿凿洞口；加强对施工人员的培训和 管理以及填充墙砌筑过程的监督和控制。 关键词：轻集料混凝土砌块，填充墙，裂缝，干燥收缩，砌筑质量，控制措施 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t n 圮c r a c k si nf l a m 1 ：s t r u c t u r ei n f i l l e dw a l lw i t ht h el i g h t w e i g h ta g g r e g a t ec o n c r e t e b l o c k sh a v eb e e nb e c o m eav e r ys e r i o u sq u a n t i t yp r o b l e mi nt l a er e a l mo fe o n s m 】c t i o n a n dr e s t r i c t e dt h ea p p l i c a t i o no fl i g h t w e i g h ta g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k sw h i c h 撒n e r , w t y p eb u i l d i n gm a t e r i a l s a c c o r d i n gt o t h el 鹕en u m b e r ss u r v e yo ft h ec r a c k sa c t u a l i t yo fl i g h t w e i g h t a g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k si nt h ec i t yz o i l eo fc h o n g q i n g ，i ti sv e r ys e r i o u st h a tt h e c r a c k si nt h ei n f i l l e dw a l lw i t ht h el i g h t w e i g h ta g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k sa n de v e r y b u a , u n gi se x i s t i n gt h ec r a c kp r o b l e m s a c c o r d i n gt ot h el a r g en u m b e r ss u r v e yo f t h ep r o d u c t i o na n da p p l i c a t i o na c t u a l i t y o fl i g h t w e i g h ta g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k si nc h o n g q i n g , t h i sp a p e rc o n s i d e r e st h e p l 缸嗡f yp r o b l e m sf i r et h el a i g h e rw a t a l a b s o r p t i o ni nb l o c k s , p o o rq u a l i t yi nm a s o n r y , i n c o n s e q u e n c ei nf a b r i ci n 韶s l l r e s ，p o o l w o r k a b i l i t yi nm o r t a r ，f a u l t i n e s si nc r i t e r i o no f c h e c ka n da c c e p t b a s e d0 1 1t h ea b o v ep r o b l e m s , t h i sp a p e ri n v e s t i g a t e dt h ep e r f o r m a n c eo ft i g h t a g g r e g a t ec o n e r o t eb l o c k sa n dm o r t a r so f w h i c hi n t l u e n e et h ec r a c k si nt h el a b o r a t o r y , a n dp r o v e dt h er e l i a b i l i t yo f t l a ec o n t r o l l i n gl l l c a , , q u l e $ i 1 1 f i l l e dw a l lw i t ht h es h a l e p a r t i c l e c o l l c t c t eh o l l o wb l o c k si nt h ec o n s t r u c t i o nl o c a l a tt h eb a s i co fs y s t e m i ci n v e s t i g a t e ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h ep r i m a r yl t e f l , s o l 3 so f c r a c k si nt h ei n f i l l e dw a l lw i t ht h el i g h t w e i g l a ta g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k s ，t h em a i n r c l s o n sa i ea sf o i l o w s ： ( d1 1 l i g h t w e i g l a ta g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k s 批p o o l q u a l i t y , c o m p r e s s i o n s t r e n g t ha n dl a r g e $ 1 a t i n k a g e ； ma m o t t l l to fs h a l ep a r t i c l ei nt h eb l o c ki sv e r yl o w e ra n dt h ea m o u n to ff l y a s hi nt h eb l o c ki sv e r yh i g h e r , r e s u l ti nt h es h r i n k a g eo f b l o c k si sh i g h e r ；, t h es h r i n k a g ei n c r e a s e dm a r k e d l yw h e nt h ew l l t 盯c o n t a i nr a t i oo fl i g h t w e i g h t a g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k si sv e r yh i g h e r ； ( d1 1 l et e m p e r a t u r ed i 伍潮c eb e t w e e ni n d o o ra n do u t d o o ra n dd i f f e r e n ts e a s o n s c a u s e db i g g i s ht e m p e r a t u r ed e f o r m a t i o no f t h ei n f i l l e dw a i l ； i nt h ec o u i 鬻o fc o n s t r u c t i o n , i no r d e rt on l a , s o nt h a tt h eb l o c k si sw e t t e dw i t h al o to f w a t e r , r e s u l ti nt h es h r i n k a g eo re x p a n d i n go f b l o c k sa l en o tu n i f o r m i t y ； 1 1 1 ed i f f e r e n c ei nt h es h r i n k a g eo f b l o c k sa n dm o r t a ri sb i g g e rw h e nt h er e l a t i v e i n 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 h u m i d i t yi sc h a n g i n g ； t h ed e t a i l i n gr e q u i r e m e n ti sn o tr e a s o n a b l ea n dt h e r ei sa l a c ko f t h en l e a f l u l e $ t oa v o i dt h ec r a c k si nt h ei n f i l l e dw a l l t h ee o m t r , e t i o nq u a l i t yi sp o o r ，bt h et h i e k e s so fm o r t a rj o i n ti sn o ta e l a i e v e d t h ep i 螂d i 讲o f c r i t e r i o n t h ew a t e rp r e s e r v i n gc a p a b i l i t ya n dw o r k a b i l i t yo fm o r t a r 眦p o o r , s ot h e s b 血k a g ed i 晚嘲b e t w e e n m o r t a ra n db l o c k si sb i g g e ra n dt h ef e l ts l n g t bb c t w e t ，n m o r t a ra n db l o c k si sl o w e r a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so fc r a c k i n gl e e i s o n si nt h ei n f i l l e dw a l l ，t h i sp a p e rb r i n g f o r w a r ds o m en a c a s u l e $ t oa v o i dt h ec r a c k s t h en 屺a 圈l r 哪a a sf o l l o w s ： u 她t h eg o o dq u a l i t yb l o c k s ，t h et i m eo f c o n s e r v a t i o ni sn o tl e s st h a n2 8 d ； a tt h et i m et om a s o n r yi n f i l l e dw a l l ，a c c o r d i n gt ot h et e m p e r a t u r ea n dr e l a t i v e h u m i d i t yo fe n v i r o n m e n tt oc o n t r o lt h ew a t e l c o n t a i no fl i g h t w e i g h ta g g r e g a t ec o n c r e t e b l o c k si sl e s st h a n6 ； ” a v o i d i n g t om a s o n r yi n f i l l e dw a l li nt h eh i g ht e m p e r a t u r eo f t l a es e a s o n ； e b a n c c st h ew o r k a b i t i t ya n dt h ec o n s i s t e n c yo f m o r t a r ，c o n t r o l s t h ec o n s i s t e n c y o f m o r t a ri sn o tl e s st h a n9 0m m ； i m p r o v e st h ec o n s t r u c t i o nq u a l i t y ，c o n t r o l st h et l a i e k n c s sa n df l a t n e s so f m o r t a r j o i n tt oa c h i e v et h ep r e s c r i p to f c r i t e r i o n ； l m p r o v c st h ec o n s t r u c t i o nq u a l i t yo ft h eb r i c k i n gu p p e ri n f i l l e dw a l l ，t h e b r i c k i n gu p p e ri n f i l l e dw a l ls h o u l dc a r r yt h r o u g hw h e nt h ei n f i l l e dw a l lh a sm a s o n r y t h i r t yd a y s ； t h em o r t a rf o rc o a t i n ga n de o n f i g t t r a t i o nc o l u m ns h o u l de a r l yt h r o u g hw h e n t h ei n f i l l e dw a l lw a sm a s o n r yt h i r t yd a y s ； c o n f i g u r a t i o nc o l u m ns p a c i n ga n dt e n s er e i 丑= t o r e i n g s t e e lb a ra c h i e v et h e p r e s c r i p to f e r i t e r i o l a ，a n da v o i d i n g t oe x c a v a t eh o l ei nt l a ei n f i l l e dw a l l k e y w o r d s ：l i g h t w e i g h ta g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k s ，i n f i l l e dw a l l ，c r a c k i n g , , l r ys h r i n k a g e , c o n s l a u e t i o nq u a l i t y ，e o n l x o ln l e s s u r c s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：壶之 签字日期：a 一7 年月良p 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 重庞太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重废太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名： 店立 导师签名： 孙a - 二一 签字日期：z 。? 年月2 0 e t 签字日期：加7 年华月2 口日 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 轻集料混凝土砌块的发展与应用概况 1 1 1 轻集料混凝土砌块的分类 轻集料混凝土砌块是以火山渣、浮石、膨胀珍珠岩、煤渣、水淬矿渣、自燃 煤矸石和各种陶粒为集料配制的轻质混凝土加工而成【l 羽。轻集料混凝土砌块的密 度一般为5 0 0 1 0 0 0k g m 3 ，砌块的密度不仅同所用轻集料混凝土的密度有关，而 且随砌块的空心率大小而异。 用堆积密度不大于1 1 0 0 k g m 3 的轻粗集料与轻砂、普通砂或无砂配制成千表观 密度不大于1 9 5 0 k g m 3 的轻集料混凝土制作的砌块称为轻集料混凝土砌块。轻集料 砌块的分类按轻集料种类分为：人造轻集料( 页岩陶粒、粘土陶粒、粉煤灰陶粒、 大颗粒膨胀珍珠岩) 砌块、天然轻集料( 浮石、火山渣) 砌块和工业废料轻集料( 煤矸 石、煤渣等) 砌块按用途分为：保温型、承重保温型、承重型轻集料砌块。按砌 块孔的排列分为：实心、单排孔，多排孔砌块。 轻集料混凝土砌块按其用途可以分为承重砌块和非承重砌块，目前应用的轻 集料混凝土砌块主要是非承重砌块，用于砌筑填充墙、隔墙等只承受自重的墙体， 砌块的强度等级较低，不低于m u 2 8 即可 1 1 2 轻集料混凝土砌块发展概况 随着混凝土砌块在我国的推广以及它在建筑中应用范围日益广泛，各种轻集 料混凝土砌块也迅速发展起来。吉林、黑龙江等北方地区盛产火山渣、浮石，因 此北方许多省( 区) 以火山渣、浮石为集料生产轻集料混凝土砌块，既是就地取材， 又改善了砌块的热工性能。许多城市综合利用锅炉煤渣，用煤渣作集料生产轻混 凝土砌块。煤渣混凝土砌块被大量用于砌筑填充墙以及自承重的隔墙，由于集料 是利用工业废渣，砌块的生产成本较低，具有较好的经济效益和社会效益。一些 产煤区则用自燃煤矸石作集料生产混凝土砌块。一些城市还采用各种陶粒生产轻 集料混凝土砌块。 随着墙材革新与禁“实”工作的开展，以及建筑节能和建筑舒适度要求的不断提 高，使用者对墙体材料性能的要求也在不断提高。由于轻集料混凝土小型空心砌 块具有重量轻、保温性能好、装饰贴面粘贴强度高、设计灵活、施工方便、砌筑 速度快、增加使用面积、综合工程造价低等优点，得到很多使用者的认可，获得 了快速发展，有些地区的轻集料混凝土砌块产量已超过普通混凝土砌块。 1 1 3 轻集料混凝土砌块应用现状 目前，我国应用较多的轻集料混凝土砌块是：水泥煤渣砌块、火山渣混凝土 重庆大学硕士学位论文l 绪论 砌块、浮石混凝土砌块和陶粒混凝土砌块。在重庆地区应用较多的主要是陶粒混 凝土砌块和珍珠岩混凝土砌块，主要用于砌筑填充墙 迄今为止，全国各省、自治区和直辖市共建有规模大小不等的砌块厂近万家， 砌块年生产能力约7 0 0 0 万一，其中轻集料小砌块约4 0 ，近3 0 0 0 万m 3 ，使轻集 料混凝土砌块成为可以取代粘土实心砖并与其它墙体材料竞争的新型节能墙体材 料。有些地区，如哈尔滨，超轻陶粒混凝土砌块已占据主导地位。近年来，随着 高强陶粒的发展以及粘土实心砖被禁止使用，有的地区开始使用承重保温陶粒混 凝土节能砌块，用于砌筑多层建筑，也同样取得了良好的节能效果和经济效果。 1 1 4 轻集料混凝土砌块的主要性能 近年来，轻集料混凝土砌块在很多地区得到广泛应用，但很多工程技术人员 对这种新型墙体材料的性能缺乏了解，导致应用过程中出现了很多问题，制约了 轻集料混凝土砌块的推广和应用轻集料混凝土小型空心砌块( g b l 5 2 2 9 - 2 0 0 2 ) 规定的轻集料混凝土砌块的强度等级与密度等级见表1 1 。重庆地区和国内其他地 区常用轻集料混凝土砌块的主要性能分别见表1 2 和表1 3 5 0 0 级陶粒混凝土砌 块不同块型的热工性能见表1 4 。从表1 2 表1 4 可以看出，目前用于砌筑填充墙 的轻集料混凝土砌块普遍存在强度较低、块型单一、吸水率较高以及热工性能较 差等问题。 表1 1 轻集料混凝土砌块的强度等级和密度等级 砌块抗压强度( m p a ) 强度等级密度等级范围 平均值最小值 1 5 之1 5 1 2曼6 0 0 2 5 兰2 52 o_ 8 0 0 3 5 芝3 5 2 8 _ 1 2 0 0 5 0 5 0 4 0 7 57 56 os 1 4 0 0 l o 0 兰1 0 0 8 o 表1 2 重庆地区常用轻集料混凝土砌块的主要性能 规格尺寸 调查 干表观 抗压强度 口a )吸水率( ) 砌块品种密度 ( n m ) 组数 最大值最小值最小值最大值 o 【酌1 6 页岩陶粒 3 9 0 x 1 9 0 x 1 9 03 46 2 01 91 51 2 9 1 7 3 珍珠岩 混凝土 3 9 0 1 9 0 1 9 01 35 9 81 81 41 4 72 2 o 煤渣3 9 0 x 2 4 0 x1 9 01 88 9 14 23 71 7 42 2 0 2 重庆大学硕士学位论文l 绪论 表i - 3 国内其它地区常用轻集料混凝土砌块的主要性能 干表观密度 砌块品种 抗压强度o a )吸水率惭)软化系数碳化系数 k g m 3 ) 煤渣混凝土 7 8 0 4 41 9 0 o 9 5 o 8 0 火山渣混凝土8 8 04 6 9 8 o 8 3o 9 0 沸腾炉渣混凝土 8 4 53 11 4 20 8 00 9 4 粉煤灰陶粒混凝土 5 6 53 01 0 60 8 7o 8 5 表1 45 0 0 级陶粒混凝土砌块不同块型的热工性能 t a b l e l 4t h e r m a lp e r f o r m a n c eo f h g h ta g g r e g a t ec o n c r e t eb l o c k 表观密度空心率热阻传热阻传热系数 砌块规格排孔数 f k g m b( )( m 2 k w )( m 2 k w ) 嘲l o k 3 9 0 2 4 0 x1 9 0三排孔4 7 43 51 0 9 1 2 4 o 8 7 3 9 0 1 9 0 1 9 0 双排孔 5 1 03 0o 7 7o 9 21 0 9 3 9 0 x 1 9 0 x 1 9 0 单排孔 5 4 74 50 4 50 6 01 6 7 1 2 课题研究的背景 1 2 1 轻集料混凝土砌块与墙体材料改革 目前，我国用量最大的墙体材料依然是烧结粘土实心砖。2 0 0 5 年，粘土实心 砖在各种墙体材料中所占的比例仍然接近7 0 ，全国粘土实心砖的年产量约为 5 5 0 0 亿块标准砖。生产粘土砖需要耗费大量的粘土做原料，虽然国家提倡利用山 土、河泥制砖，禁止毁坏耕地，但是仍然有相当数量的粘土砖是毁田取土生产的。 按全国有3 0 的粘土砖系毁田取土生产的推算，每年因烧砖取土而毁坏耕地约1 5 万亩，每年因此减产粮食约6 0 0 0 万t 。我国人口多，耕地面积少，人多地少的矛 盾日益尖锐，按全国现有耕地1 8 亿亩计算，我国人均耕地占有量不足1 4 亩，年 复一年的大量毁田烧砖，违背了保护耕地的基本国策，也贻害子孙后代。既要生 产合格的墙体材料，又要减少烧砖毁田的危害，只有发展少用粘土或不用粘土的 新型墙体材料 我国墙体材料改革的目标是：2 0 0 5 年主要发展目标新型墙体材料平均增长速 度为7 8 ；到2 0 0 5 年新型墙体材料产量折合标准砖达到3 0 0 0 亿块，比2 0 0 0 年增长9 0 0 亿块；新型墙体材料产量占墙体材料总产量的比例达到3 8 ，力争4 0 ； 城镇达到5 0 以上；大中城市( 辖区内) 达到6 0 以上，其中市区达到8 0 以上；农 村要达到2 5 3 0 ；中西部地区和东部地区的差距减小2 个百分点以上；实心粘 土砖总量控制在4 8 0 0 亿块以内，淘汰实心粘土砖生产企业2 万家，减少实心粘土 砖6 0 0 亿块：节约土地1 1 0 万亩左右，节能8 0 0 0 万t 标煤，利用废渣3 亿t 。2 0 1 5 重庆大学硕士学位论文1 绪论 年远景发展目标新型墙体材料产品占墙体材料总产量的比例达到5 5 左右，彻底 改变实心粘土砖占主导地位的局面，实现新型墙体材料发展的历史性飞跃口】到 2 0 0 5 年底为止，我国墙体材料改革的阶段性目标尚未完全实现 目前大量应用的各类新型墙体材料主要是建筑砌块，轻质墙板和各种空心砖。 建筑砌块因价格较低且不占用耕地而受到欢迎，因此，为了实现墙体材料改革的 目标必须大力推广使用建筑砌块。我国人均能源占有量低，而单位国民生产总值 能源消耗明显高于发达国家，夏季制冷、冬季采暖的能耗为发达国家3 倍以上。 能源已成为制约经济和社会发展以及群众生产生活水平提高的“瓶颈”，节约能源迫 在眉睫，建筑节能已成为我国节能战略的重要组成部分2 0 0 1 年我国建筑能耗占 全社会总能耗2 5 4 ，随着建筑业高速发展和人民生活水平提高，建筑能耗占全 社会总能耗的比例将达到3 5 左右 建设部等八部委在国发办【1 9 9 9 1 7 2 号文中要求：“到2 0 0 5 年城镇新建采 暖住宅建筑要在1 9 8 1 年住宅能耗水平的基础上，达到降低能耗5 0 的要求；到2 0 1 0 年，在2 0 0 5 年的基础上，再降低能耗3 0 ；非采暖地区的住宅建筑，也应贯彻节 能的方针，制定节能的标准，采取节能措施。” 当前重庆市高层建筑的非承重墙主要采用烧结页岩空心砖、加气混凝土砌块 和轻集料混凝土小型空心砌块砌筑。其中用量最大的是烧结页岩空心砖，尤其是 在主城区，其用量已经接近新型墙体材料用量的9 0 ，远远超过加气混凝土砌块 和轻集料混凝土小型空心砌块。用烧结页岩空心砖砌筑填充墙后，一般不再作保 温隔热处理，达不到夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准对墙体的热工性能 要求，造成重庆地区建筑能耗普遍较高，建筑围护结构热工性能很差，室内外温 差较小，室内热环境恶劣，是夏热冬冷地区中热环境最差的城市之一。据重庆市 建设委员会统计，重庆市每年竣工的城镇住宅可达到住宅节能设计标准的建筑不 足竣工住宅总量的5 重庆市的建筑节能工作以迫在眉睫。为了促进重庆市的 建筑节能，除了实施建筑节能设计标准，加强建筑节能管理以外，大力推广和应 用轻集料混凝土砌块也是非常重要的。 1 2 2 轻集料混凝土砌块的技术经济优势及社会效益 技术经济优势 轻集料混凝土砌块块体比粘土砖大，因而砌筑效率较高。按墙体施工用工量 计，砌筑砌块墙体的用工量一般为砌筑粘土砖墙体的6 0 ，按建筑物用工量计， 砌块房屋的单方用工量约为砖混建筑的8 0 。而且砌筑砌块墙体比砌筑粘土砖墙 体节省砌筑砂浆，国外习惯采用肋铺砂浆法，砌块墙比砖墙可节约砌筑砂浆6 7 ， 我国采用满铺砂浆砌法，砌块墙比砖墙可节约砌筑砂浆5 0 。如果墙面做内外粉 刷，由于砌块墙面较粘土砖墙平整，因而砌块墙比砖墙可节约粉刷砂浆约2 0 2 1 。 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 用轻集料混凝土砌块建房，材料重量轻，运输量减少按墙体计，每1 0 0 0 0 m 2 建筑，粘土砖墙重约8 0 0 0 t ，轻集料混凝土砌块墙重约4 5 0 0 t ，砌块墙的材料重量 比砖墙轻4 3 ，相应的减少了材料运输量。按整幢建筑物计。lm 2 轻集料混凝土 砌块建筑的建材重量约为砖混建筑的7 5 。 轻集料混凝土砌块代替粘土砖砌筑墙体的另一优点是可适当增大房屋的使用 面积。在非采暖地区，砌块墙体厚度一般为1 9 0 m m ，粘土砖墙体厚度一般为2 4 0 m m 两者相比，砌块建造的房屋使用面积可增加2 3 。在采暖地区，如果采用轻集 料混凝土砌块砌筑墙体，房屋使用面积可增加4 5 。 综合以上诸因素，以及考虑缩短施工周期及施工管理费用减少等因素，在建 筑中广泛使用轻集料混凝土砌块具有明显的经济效益。 社会效益 目前，我国是世界上开采与消耗矿物燃料最多的国家，煤炭在一次性能源中 所占的比例高达7 0 以上，粉煤灰及废渣的排放量很高，燃煤而产生的粉煤灰与 炉渣的年排放量逾2 亿t 【4 】。同时，由于综合利用率较低，造成粉煤灰和各类废渣 大量堆积。未利用的废弃物不仅占用土地甚至耕地，还对土壤及水体造成污染。 表1 5 是近年我国工业固体废物产生量和综合利用量。 表1 5 近年我国工业固体废物产生量和综合利用量嘲： t a b l e1 5t o t a la m o u n to f e m i ta n du t i l i z ef l ya s hi no u rc o u n w yi nt h er e c e n ty e a r 年份2 0 0 02 0 0 12 0 0 32 0 0 42 0 0 5 工业固体废物产生量8 1 6 0 88 8 8 4 0 l 0 0 4 2 8 1 2 3 01 3 4 4 4 9 ( 1 0 4 0 工业固体废物综合利用量3 7 4 5 14 7 2 9 0 5 6 0 4 0 6 7 7 9 6 7 6 9 9 3 ( 1 0 4 0 综合利用率( 坳 4 5 95 3 25 5 85 6 55 7 3 从表1 5 中可以看出我国工业固体废物产生总量很大，利用率也逐年提高，但 与其他利用率很高的国家( 如日本、德国的工业固体废物综合利用率已经接近l o o ) 相比仍有明显差距嘲，说明我国工业固体废物的综合利用仍然有较大的潜力。以粉 煤灰为例，目前我国粉煤灰的主要用于筑路、回填、建筑工程以及生产建材，其 中用于筑路和回填的粉煤灰占利用总量的5 1 5 ，用于生产建材的比例为3 0 0 【_ ”， 主要用于生产墙体材料、水泥、水泥砂浆、混凝土掺合料等。我国目前生产轻集 料基本上采用粉煤灰、火山渣、浮石、煤渣、自燃煤矸石等工业固体废物作为原 料，既可以大量利用工业固体废物，又改善了砌块的热工性能，同时砌块的生产 成本也较低。轻集料混凝土砌块的广泛应用必然带来巨大的经济效益和社会效益。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 2 3 轻集料混凝土砌块与建筑节能 建筑能耗原则上应包括建材生产、建筑施工、建筑使用和建筑拆除能耗嘲 墙体材料生产能耗 我国是能源相对匮乏的国家，能源已经成为制约我国经济发展的一个重要因 素，解决能源问题必须是开发与节约并重。粘土砖生产能耗很大，每生产l 万块 粘土实心砖平均消耗标准煤1 0 t ，按我国每年生产粘土砖6 0 0 0 亿块计算，每年我 国烧砖耗标准煤约6 0 0 0 万吨，粘土砖生产能耗约占当年建筑材料生产总能耗的 5 5 ，约占全国煤炭总产量的5 2 1 。与发达国家墙体材料生产能耗相比，我国墙 体材料生产能耗平均高出1 倍以上唧随着我国经济的发展，墙体材料的需求量 越来越大，必须尽量用耗能低的新型墙体材料取代耗能高的粘土砖。几种墙体材 料的生产总能耗见表1 6 【4 ，砌。 表1 6 几种墙体材料的生产总能耗( 按其组成材料之生产能耗计) t a b l e1 6t o t a lp r o d u c t i o ne n e r g y $ o u r c 韶c o n s i l m eo f m a s o n r ym a t e r i a l s 墙体材料墙厚 每m 2 墙体能耗( k g 标准煤) ( 玎如1 )制品生产水泥、石灰钢筋合计能耗比 粉煤灰加气混凝土2 0 01 3 1 64 6 03 5 l2 1 2 85 8 蒸养混凝土空心砌块2 0 01 3 71 1 63 5 l1 8 3 75 0 蒸压养护灰砂砖3 7 02 3 3 3 4 0 3 o 5 72 7 9 37 6 现浇陶粒混凝土 2 4 0 4 3 o o 1 1 6 3 4 84 7 6 41 3 0 粘土空心砖2 4 02 5 5 43 2 2o 5 72 9 3 38 0 粘土砖 3 7 03 1 9 24 0 3o 5 73 6 5 21 0 0 如果以轻集料混凝土空心砌块等新型培体材料代替粘土砖，则节能的幅度相 当可观。同时各类轻集料混凝土砌块导热系数小，具有良好的绝热性能，有利于 减少建筑使用能耗。 墙体材料与建筑使用能耗 砌块墙体的保温隔热功能不仅与砌块品种、孔型和孔洞率有关，而且也与砌 筑砂浆的种类、砂浆饱满度和砌块墙体的组合形式( 如单块砌块墙体和复合砌块墙 体) 密切相关。粘土砖的干导热系数为0 8 1 ，而砌块的导热系数随混凝土材料的不 同而有差异。表1 7 是几种常用新型墙体材料的干导热系数： 6 重庆大学硕士学位论文l 绪论 表1 7 几种常用新型墙体材料的干导热系数( 砒m 1 i c l ) t a b l e1 7t h eh e a tc o n d u c t i o nc o e f f i c i e n to f m a s o n r ym a t e r i a l s ( w m ! k 1 1 材料加气 普通 水泥煤矸石火山渣浮石陶粒 名称混凝土混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块 ( 单排孔)( 多排孔)( 多排孔)( 多排孔)( 单捧孔) 导热系数 0 1 51 o 1 0 50 5 8 o 3 2 o 3 50 2 8 0 4 0o 2 2 o 2 3 由表1 7 可知，除了单排孔普通混凝土砌块的干导热系数大于粘土砖外，其它 墙体材料的导热系数均明显小于粘土砖，粘土砖外墙的保温隔热性能比使用各类 轻质砌块的墙体差4 5 倍目前我国北方每年采暖能耗高达1 2 亿t 标准煤，南 方空调能耗每年也达到近1 0 亿t 标准煤建筑能耗已成为中国能源消耗的主体之 一建筑节能主要是通过改善墙体围护结构的热工性能来实现的。因为在建筑能 耗中，建筑物围护结构的热散失所占比重极高，约占7 7 。其中墙体散热( 含空气 渗透散热) 占5 9 4 ，长江流域冬冷夏热地带多层砖混结构建筑中，外围护结构热 散失约占3 5 4 0 。降低建筑能耗的关键在于改造建筑物外围护结构的热散失 率，因此，必须大量使用轻集料混凝土砌块等节能型墙体材料。 我国建筑采暖耗热量，外墙大体上为与我们气候条件接近的发达国家的4 5 倍，屋顶为2 5 5 5 倍，外窗为1 5 2 2 倍，门窗透气性为3 6 倍，总耗能是很 多发达国家的3 4 倍【。近几年来，每到夏季，南方很多省市都会因高温出现空 调用电量猛增而导致严重的电力紧张。仅空调一项，2 0 0 1 年全国新增空调装机容 量已经超过三峡电站竣工后的发电总装机容量。这固然是经济发展和人民生活水 平提高与电力供应紧张存在着矛盾，但是也提醒大家，必须大量使用轻集料混凝 土砌块等新型墙体材料以争取早日实现节能降耗的目标。 1 2 4 重庆市工业固体废物综合利用概况 重庆是山多地少的城市，同时重庆也是全国重要的重工业基地，主要能源是 原煤和水电，燃煤电厂较多，土地资源保护任务非常艰巨。重庆市1 9 9 7 年工业固 体废弃物产生量超过1 0 0 0 万t ，达到1 2 7 9 万t ，利用率仅5 4 2 7 ；2 0 0 0 年工业固 体废物产生量达到1 3 0 5 万t ，利用率为7 1 工业废渣不仅占用了大量土地，还 严重污染环境，如果不采取有效的利用和治理措施，必将对重庆地区的生态环境 和水资源保护产生极端不利的影响，制约重庆市经济和社会的可持续发展。通过 不懈努力，重庆市工业废渣利用率逐年上升，到2 0 0 5 年底，重庆市工业固体废物 的综合利用率已经达到7 2 【l ”，预计2 0 0 7 年年底将达到8 0 ，到2 0 1 0 年将达到 8 5 ，达到或接近我国先进省市的水平。重庆市工业固体固体废物综合利用率的 逐年提高与轻集料混凝土砌块使用量的增加密切相关。表1 8 是重庆市直辖以来工 业固体废物利用情况【1 2 1 。 7 重庆大学硕士学位论文1 绪论 表1 81 9 9 7 2 0 0 5 年重庆市工业固体废物利用情况 t ，i b l e1 8 g e n e r a ls i t u a t i o no f t h eu t i l i z ew a s t er e s i d u ef r o m1 9 9 7t o2 0 0 5 年份工业废渣产生总量( 1 0 4 t )利用量( 1 0 4 t ) 利用率c ) 1 9 9 71 2 7 96 2 3 0 05 4 2 7 1 9 9 8 1 3 6 8 5 9 7 0 06 1 7 8 1 9 9 9 1 5 1 26 5 5 4 76 4 1 3 2 2 0 0 01 3 0 56 2 6 0 l7 1 o o 2 0 0 l1 3 8 8 1 6 46 5 3 0 2 0 0 21 3 4 89 6 0 9 56 8 2 0 2 0 0 31 3 3 6 9 6 7 9 8 6 8 4 3 2 0 0 41 4 8 91 0 9 3 3 57 0 9 3 2 0 0 51 7 7 71 3 2 9 3 97 2 0 7 重庆市工业固体废物综合利用率的提高与新型墙体材料的大量生产与应用密 切相关。用粉煤灰、煤矸石等固体工业废弃物部分替代水泥作胶结材、集料或原 材料，用于生产墙体材料，是开发新型墙体材料的重要方向。大力推广轻集料混 凝土砌块等新型墙体材料对提高工业固体废物的综合利用和保护环境具有重要的 意义。 1 2 5 重庆市新型墙体材料生产与应用概况 用粉煤灰、煤矸石等固体工业废弃物部分替代水泥作胶结材、集料或原材料。 用于生产墙体材料，是开发新型墙体材料的重要方向。重庆是一个新生的直辖市， 建筑业正处于高速发展时期，但重庆市墙体材料生产仍处于相对落后的状态，烧 结页岩砖等传统产品所占比例很高，产品结构不合理，生产工艺落后，规模效益 差，技术投入不足的矛盾日益突出。目前，重庆市的墙体材料绝大部分是各种烧 结页岩砖，其次是少量的砌块及墙板，而现在沿海地区大力提倡的复合墙板类材 料应用很少。 近年来，重庆市新型墙体材料的用量逐年增加，但从总体而言，重庆市墙体 材料改革形势仍然严峻。设计和建设单位对推广新型墙体材料以达到建筑节能和 墙体材料改革目标的迫切性认识不足，观念尚未得到根本转变。墙体材料产品比 例不合理，生产能耗高、功能差的烧结页岩实心砖和烧结页岩空心砖在墙材中所 占比例高，新型墙体材料所占比重仍然较小，在部分区县几乎没有使用新型墙体 材料，实心砖的生产和应用尚未得到有效禁止。在已有的新型墙材中，非承重内 隔墙材料所占比例高，适用于承重的或外墙用的新型墙体材料少。墙体材料生产 方式仍然落后，虽然新型墙材有一定发展，但仍以分散落后的小规模生产方式为 主，缺乏规范化管理，规模效益差，价格偏高，这是制约新型墙体材料推广应用 的重要原因之一。新型墙体材料应用技术不配套，具体表现在对新材料性能的了 8 重庆大学硕士学位论文l 绪论 解不足，以致对应用过程中出现的综合技术问题缺乏正确的处理方法和态度，往 往盲目归咎为材料本身，这样不仅损害生产厂商开发新产品的信心，而且使用户形 成了对新型墙体材料的抵制”情绪，对重庆市新型墙体材料的发展产生极为不利的 影响。 随着国家建筑节能政策和三峡库区移民工程以及西部大开发政策的实施，重 庆市建设规模将持续增长，墙体材料的需求量必将迅速增长，推广应用轻集料混 凝土砌块等新型墙体材料不仅是提高经济效益和建筑节能的需要，也是强化建筑 功能、改善人居环境的需要。 1 2 6 轻集料混凝土砌块填充墙裂缝 裂缝是材料的一种缺陷，在