摘要：混凝土砌块不仅具有承重功能，而且具有装饰性，建筑综合造价也较合理，成为我国墙体主要材料。以实心黏土砖为墙体材料，保温性能不能满足设计标准。用普通混凝土空心砌块替代黏土砖已经成为墙体材料改革的大方向，但是混凝土空心砌块存在保温性能差、抗裂、防渗性能差等问题。本文分析了混凝土复合保温砌块力学及热工性能。
关键词：混凝土复合保温砌块；力学；热工性能
1 概述
1.1砌块块型设计。一是块型的尺寸确定。首先应该符合国家有关规范、规程要求，《普通混凝土小型空心砌块》、《砌体结构设计规范》、《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》等。由于砌块砌筑时不允许砍凿，所以其块型尺寸应满足建筑模数要求。同时砌块不宜过大，以便于生产、运输、砌筑。由《轻集料混凝土小型空心砌块》可知，非承重保温砌块的最小外壁厚和肋宽不宜小于20mm。二是砌块的孔型设计。传统的空心砌块，其孔洞形状一般是圆形、正方形和矩形。为了研究不同孔型对砌块传热性能的影响，砌块中封闭空气层的厚度达到20mm 后，随着其增大，层热阻的增量越来越小。特别是当空气层厚度到40mm 后，热阻趋于常量。因此，一味加大封闭空气层厚度来增加热阻，作用不大；反之，增多孔洞排数，可以显著提高其热阻。
1.2结构特点。自保温砌块块型为常用小型长方体砌块，孔型独特，采用哑铃形孔型，保证砌块的良好受力性能和传力性能，所砌筑墙体能够在地震作用下与钢筋混凝土承重构件协同受力，共同变形，提高抗震性能。砌块空心率达50%以上，满足节能要求。填充保温材料与外壁轻集料混凝土紧密黏结，成型一体化。该轻集料混凝土自保温砌块制作成型方便，造价低廉，易于推广应用。
2 混凝土复合保温砌块力学及热工性能
2.1砌块结构组成。复合保温是把保温层夹在墙体中间，在保温材料两侧浇筑的混凝土构成。本砌块中的保温材料为某加气混凝土有限公司提供的加气混凝土砌块，其密度为600 kg/m3，抗压强度4 MPa，导热系数0.15 W/（m•K）。两侧特种混凝土抗压强度32.5 MPa，导热系数1.74 W/（m•K）。
2.2砌块力学性能
（1）砌块抗压强度。一是两侧特种混凝土抗压强度。本砌块外侧的特种混凝土具有较好的抗渗性，而且干缩值较普通混凝土小。其配合比参考C30 混凝土的配合比，并按体积比加入1%的聚丙烯纤维。试块为3 个，每个尺寸为100 mm×100 mm×100 mm。通过试验得到两侧特种混凝土平均抗压强度为32.5 MPa。试件破坏后，表面出现许多微小裂缝。二是加气混凝土抗压强度将加气混凝土切割成尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，共3 个。试验前将试件表面打磨平整，置于电子多功能试验机。试件的平均抗压强度的为2.7 MPa。当破裂面形成，试件上的荷载由剪切面上的摩阻力，或者由劈裂后形成的小柱继续支持着试件。变形不断发展，而试件能够继续承载，具有一定的残余强度。试件受力过程中摩擦变形不稳定，会导致试件的荷载值随着变形发展而有所波动。有些试件甚至发生掉角，小柱折断等局部破坏后，仍然有相当大的残余强度。三是复合砌块抗压强度。试块分别为KY1~KY4，采用100 t 万能油压试验机。试验中，复合砌块两侧的特种混凝土先出现细小裂缝，随着荷载的加大混凝土基体中的纤维和基体共同承担荷载。在初裂后，这些纤维可以将基体所承担的荷载部分地分担出来。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆纤维通过与基体的黏结面而建荷载传递给基体，使基体在初裂后再次产生裂缝，直到试件上布满了平行裂缝，此时中间的加气混凝土横截面出现贯穿裂缝而破坏。
（2）砌块界面黏结强度。将砌块沿长度方向切割成尺寸200 mm×200 mm×190 mm的试块，共2 组每组3 个，分别为KJ1-KJ3、PL1-PL3。将试块置于万能油压试验机，并在上侧加气混凝土处放置尺寸200 mm×120 mm×10 mm 的钢板，在下侧两边特种混凝土处分别放置2 块尺寸200 mm×35 mm×10 mm 的钢板，进行界面抗剪试验。在试验中，本砌块表现出了很好的抗剪切强度和劈裂抗拉强度。这是因为加气混凝土具有较高的吸水率而且其表面有大量的细小空洞，在加气混凝土两侧浇筑特种混凝土时，部分水泥砂浆被吸附到加气混凝土表面的孔洞中，加大了两侧特种混凝土与中间加气混凝土的接触面积从而加强了两者之间的黏结力，另外特种混凝土中的纤维也能够加强两种混凝土之间的黏结能力。
2.3混凝土复合保温砌块热工性能分析。采用标定热箱法对混凝土复合保温砌块产品的热阻进行试验，由结果可知，混凝土复合保温砌块的热阻在0.52~1.4（m2•k/W）之间，热惰性指标在3.0～5.4 之间，其热工性能的变化较大。分析原因：混凝土复合保温砌块的热工性能主要受孔型的构造设计、轻质保温复合材料的种类，含水率、数量等因素的影响。砌块的强度主要取决于轻质混凝土的强度、块型的构造、砌块的上表面的空心率。自保温砌块的受压破坏时呈现微小裂纹，哑铃型的孔型可保证受力均匀合理，测得自保温砌块的抗压强度为3.96 MPa，满足填充外墙强度要求( Mu≥2.5 MPa) 。
（1）孔型排布对混凝土复合保温砌块热阻的影响。孔混凝土砌块的热阻比两排孔混凝土砌块的热阻要高出15%左右，四排孔混凝土砌块的热阻比三排孔的高出15%左右；相近条件下，五排孔混凝土砌块的热阻比三排孔的提高了30%。导热系数是建筑材料的基本热工参数，是计算热系数和热阻的依据。该砌块在砌筑时，已知砌块与砌上下左右的连接采用10mm厚水泥砂浆，墙内表面用20 mm 厚的白灰砂浆，墙外表面采用20mm 厚的保温砂浆。总之，在其原材料和成型工艺相同的条件下，孔型的排布是影响其热阻的主要因素；多排孔砌块主要是指三排孔至五排孔相对于传统的单排孔或双排孔的砌块其热工性能有较大的提高。
（2）含水率对混凝土复合保温砌块的影响。由于水分的导热系数是空气的约20 倍， 混凝土复合保温砌块的含水率影响其砌体的热阻。混凝土复合保温砌块热阻随含水率的增加而降低，但含水率高于3%后，降低的幅度变小，含水率和热阻为非线性关系。混凝土膨胀珍珠岩复合砌块的热阻随含水率的增加而显著降低，且在一定范围内成线性关系。
自保温泡沫混凝土砌块材料的研究与应用目前在我省还处于起步阶段，由于泡沫混凝土砌块具有强度高、自重轻、保温隔热性能好、建筑成本低等优点，并且能够最大程度上达到环保、节能的标准，所以在日后的建筑工程市场行业具有广阔的前景及庞大的市场。
参考文献
[1]郭宏志，等.轻集料混凝土复合保温砌块（GZL）的生产与应用[J].粉煤灰综合利用，2015（1）：49-51.
[2]冯国峰.陶粒混凝土复合保温砌块在节能建筑中的应用[J].建筑节能，2015（5）：40-42.
[3]杨红霞.含拉筋复合砌块墙的热工特性分析[J].延安大学学报，2016，25：33-36.
[4]中国建筑科学研究院等编制.JGJ134—2010夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:任俊丽
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/8
标签：砌块论文; 混凝土论文; 抗压强度论文; 孔型论文; 性能论文; 基体论文; 荷载论文; 《基层建设》2017年第23期论文;