粉煤灰混凝土砌块（精选8篇）
粉煤灰混凝土砌块 篇1
国家建设部制定的《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则》规定,户外白天噪声不超过45 d B,夜间噪声不超过40d B;户内起居室和卧室白天噪声均不超过35 d B,夜间噪声均不超过30 d B;同时,还规定住户间一墙之隔的分户墙,以及一楼之隔的楼板间,其隔声效果均应达到50 d B以上,并规定住宅楼板之间的撞击声,所传出的噪声量不超过65 d B。
墙体作为住宅抵御外界噪声的一道重要防线,其隔声吸音性能的好坏是影响人们生活、工作、学习的主要因素之一。目前常用的普通混凝土空心砌块,因其单层砌墙经双面粉刷后的隔声指数是49 d B,并未达到分户墙隔声指数不低于50d B的标准要求。本文利用比较成熟的粉煤灰砌块生产技术,主要通过改进粉煤灰砌块的结构,研制出一种新型墙体材料———粉煤灰混凝土吸音隔声砌块。
1 试验原料及工艺流程
1.1 原材料
(1)平顶山湛河水泥有限公司生产的32.5级普通硅酸盐水泥:细度3.0%,烧失量1.09%,SO3含量2.14%,Mg O含量2.78%,凝结时间:初凝155 min、终凝298 min,安定性合格,抗压强度:3 d 18.9 MPa、28 d 35.9 MPa,抗折强度3 d 4.4MPa、28 d 7.6 MPa。
(2)平顶山坑口电厂的I级粉煤灰,有关指标见表1。
%
(3)平顶山青西石料厂生产的石子,颗粒级配见表2。
(4)姚孟电厂的锅炉炉渣作为轻骨料,其烧失量不大于15%,密度不大于600 kg/m3,含水率不大于10%。
1.2 配比及工艺流程
按照m(水泥)∶m(石子)∶m(锅炉炉渣)∶m(粉煤灰)=1∶0.9∶1.5∶0.6,加入一定量的水,搅拌均匀后,用特制的模做成390mm×190 mm×190 mm的吸音隔声砌块(如图1、图2所示),然后拆模,在温度70℃、湿度95%~100%的养护窑内养护12 h,再进行自然养护(此部分试验在平顶山福星现代建材有限公司进行),其生产工艺流程见图3。
1.3 吸声性能测试方法
采用驻波比法测量吸声性能。
2 砌块的基本性能
待样品养护28 d后,取样32块,对其进行物理力学性能测试,结果见表3。
从表3可见,Ⅰ型、Ⅱ型砌块基本符合JC 862—2000《粉煤灰小型空心砌块》中MU10级和MU5级的要求。
3 粉煤灰混凝土空心砌块吸声隔音的原理
Ⅰ型是一种比较常见的结构,我国的一些研究院所也研究出了相似的结构[1],本研究经改进,设计成开槽双排孔+双排空心砌块的复合结构,平面开有竖槽与内部空腔形成共振腔,一方面声波通过吸声槽进入共振腔与其中的空气发生共振,声音振动的动能转化为热能而使声能降低,另一方面由于空气的粘滞阻力作用和声能所引起的振动空气与吸声槽之间的摩擦而使声能降低。背部的双排孔空心砌块,起到良好的隔声作用,如果在其中填入多孔吸声材料或在吸声腔中也填入多孔材料如岩棉等,吸声性能会进一步提高,不过可能会给施工带来一定的困难。
Ⅱ型结构是Ⅰ型结构的改进,采用在正面和侧面边部开槽,且开槽的方向与砌块的水平面呈一定的角度。它主要从4个方面提高吸声效果:
(1)利用漫反射。声音在不规则的物体表面会产生不同方向的反射和折射,声音漫反射后能削弱同向集中的声频,产生圆润的效果,如同在墙面设计时采用凹凸不平的表面,这种设计结构形成一致倾斜的墙体表面,使各个方向上各种频率的声音产生漫反射,提高声音质量。
(2)利用凹槽消减驻波。一定频率的声音入射到反射型墙面,会产生反射,入射波与反射波形成驻波,驻波的存在将产生回音,影响听众对声音的接收。这种结构将形成不规则的曲面,即将反射墙面变为非反射墙面,凹槽的墙面面积占墙面总面积的77%~85%,能起到有效消除驻波的作用。
(3)利用非平行墙面控制混响。混响指声源停止后,在声场中还存在来自各个界面迟到的反射声形成的声音残留现象。混响一般由衰减较慢的低频声源的共振引起,矩形空间的平行墙面由于声源入射后的反射和干涉将产生明显的共振,使得声波持续时间延长,声量加大,大量的低频共振将产生混响和轰鸣效果,而影响声音的质量甚至产生噪声。斜槽非平行墙面能有效削弱低频共振,在125 Hz这样难以消除的频率,吸声系数达1.2。
(4)利用亥姆霍兹共振器设计原理。砌块吸声腔通过吸声槽与大气相通,在声波作用下,由于斜槽对空气的阻尼作用很大,吸声槽中的空气柱像活塞一样往复运动,当入射声波的频率与共振器的固有频率一致时,即产生共振,此时空腔中空气柱的运动速度最大,因而阻尼作用最大,声能得到最大程度的吸收,采用不同砌块排列方式形成不同的共振器组合,因此,中低频的吸声效果显著。
4 吸音隔声性能
人们能够听到的声音其频率范围在20~20 000 Hz,而建筑上通常主要考虑125、250、500、1000、2000、4000 Hz 6个频率段总的吸声效果,同种材料组成的同种结构对于不同频率的声音吸声效果不同,不同的结构吸声效果也不同,其吸声效果用吸声系数来表示。Ⅰ型、Ⅱ型砌块吸音隔声性能测试结果分别见表4、表5。
经计算Ⅰ型砌块在上述6个频率段的平均吸声系数为0.45。
Ⅰ型砌块对于低频隔声效果较差,对于中高频的隔声效果较好,而且平均隔声量达到51 d B,可以满足分户隔墙材料使用要求。
注:(1)为Ⅱ型非标准砌块(规格为390 mm×290 mm×190 mm);(2)为Ⅱ型标准砌块(规格为390 mm×190 mm×190 mm)。
经计算Ⅱ型非标准砌块与标准砌块在上述6个频率段的平均吸声系数分别为0.71、0.74。
从平均吸声系数的关系可以看出aⅡ>aⅠ>0.2,这2种类型的砌块均可以作为吸声材料使用。图3为Ⅰ型和Ⅱ型标准砌块的吸声系数与声频的关系。
从图3可以看出,Ⅰ型吸声砌块在125~1500 Hz的中低频吸声效果较好(a>0.3);Ⅱ型吸声砌块吸声系数均在0.5以上,在125~315 Hz、800 Hz以上吸音效果较好,而对中低频的声音敏感性下降,但总体而言,除了在315~600 Hz外,Ⅱ型吸声性能都比Ⅰ型的好,由于这只是对于单块材料而言,主要是亥姆霍兹共振效应起主要作用,而曲面效应所产生的作用较小,当做成砌体结构后,曲面面积变得非常的大,由曲面产生的漫反射、凹槽消减驻波、混响控制的作用变得更加明显,不
同曲面对声音的相互作用,使吸声效果进一步提高。
非标准砌块比标准砌块的宽度增加100 mm,相应提高共振腔的体积,使进入到空腔内的声音发生更显著共振现象,使声音的消耗效果总体程度提高,特别使在低于160 Hz的低频范围内,效果显著,但对于160~500 Hz的中低频效果并不是很好(见图4)。所以在使用时应根据具体情况,注意2种类型砌块消声效果的差异。
5 应用
所研制的砌块在河南平顶山福星现代建材有限公司进行少量生产,由于除成型机改变外,其它基本是混凝土空心砌块的原套生产设备,现有工人可以进行操作,因此,成本比一般的混凝土空心砌块稍高。其性能可以满足一般混凝土空心砌块的应用场所,同时Ⅰ型还可以用于公路、铁路的吸音墙,商场、一般办公室和家庭住宅使用,如果填入多孔吸声材料,也可以用于要求较高的剧院、电教室等。Ⅱ型砌体结构还适合于要求较高的场所,如剧院、录音棚、电影院、电教室等。如果在背部的空腔中填入多孔吸声材料,隔声吸音效果会进一步提高。在砌块背部的孔中也可以配置纵向钢筋浇注混凝土形成芯柱,增加墙体的稳定性。此外,由于多孔吸声材料的填入,墙体的保温性能也得到提高。
目前已成功在郑州市七中和十一中进行试点,建筑面积达1200 m3,也成功应用在大庆至广州高速濮阳段,做为高速吸声墙,减少对周围村庄的噪声污染,效果均较好。
6 结论
(1)Ⅰ型、Ⅱ型粉煤灰混凝土吸音隔声砌块基本符合粉煤灰混凝土空心砌块MU10级和MU5级的要求。
(2)2种类型砌块由于吸声槽的存在,形成了共振腔结构,使其吸声系数均大于0.2,可以作为吸音材料使用。
(3)由于Ⅱ型砌块把正面开槽改成正面和侧面开槽,且槽位与中心线有一定的夹角,把平面墙体变成曲面墙体,由平面反射变成漫反射,并形成了亥姆霍兹共振腔,使吸声效果有大幅度提高。
(4)研制出的砌块具有一定隔声功能,在中高频范围内效果较好。
参考文献
[1]甘立成.环境景观与水土保持工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001:82-83.
粉煤灰混凝土砌块 篇2
一、墙体形成裂缝的原因
1、温度裂缝：由于日照及昼夜温差、室内外温差、季节温差所产生的温度变化，会引起材料的热胀、冷缩。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝、如框架梁下沿砌块顶部的水平裂缝，门窗洞边的角裂缝等。
2、干缩裂缝：对于粉煤灰加气砼砌块，随着含水量的降低，材料会产生较大的收缩变形。这类变形在墙体上分布广、数量多、裂缝程度也比较严重。如墙体的垂直裂缝、阶梯形裂缝、窗台边斜裂缝、框架柱与填充墙之间的裂缝。
3、因设计构造产生裂缝的因素有：
(1)非承重砌块墙体是后填充的围护结构，在墙体过长、过高时，未采取加强构造措施。
(2)门窗洞及预留洞的四角处于应力集中区，未采取合理连接构造措施。
(3)墙面开槽、开洞安装管线、线盒及插座等，未提出细部处理要求。
(4)墙面吊挂重物处，未作加固处理引起墙体变形开裂。
(5)与水接触墙面未考虑防排水、泛水及滴水等构造措施，引起开裂渗漏。
4、因砌筑施工质量造成裂缝的因素有；
(1)砌块缺棱掉角或对非标准砌块随意砍凿砌筑：用不同块材混砌：使用龄期不足的砌块，墙体容易开裂。
(2)砌块上墙时含水量过大或雨期施工淋湿砌块，墙体会因干缩引起开裂。
(3)未采用配套的专用砂浆。
(4)砌块排列不合理，未按规定接槎砌筑或通缝；水平、竖缝厚薄不均且砂浆不饱满；砂浆和易性、保水性能差；日砌筑高度过大等均容易引起墙体开裂。
(5)砂浆铺发面过大，铺灰长度不应大于75cm，超长时砂浆易失去塑性，造成灰缝尤其是竖缝不密实。
(6)砌体与砼柱之间没有加拉接钢筋或拉接不牢固：离梁底300mm高时，砌体间隔时间不够和顶砌不密实。
(7)门窗框与墙体之间嵌缝及防水处理不当，容易引起接缝处开裂渗漏。
(8)墙体开槽、孔洞预留、穿墙套管等部位填补处理不当，会引起局部开裂。
5、因墙面抹灰造成裂缝的因素有；
(1)抹灰砂浆未采用配套的专用砂浆。
(2)采用普通抹灰砂浆，一般砂浆与砌体的物理力学性能差异较大。如两者的线膨胀、线收缩系数相差很大，两者的强度相差也较大,因砂浆自身收缩产生开裂。
(3)基层清除不干净。当基层处理未采用界面剂时，因抹灰砂浆保水性能不能满足砌块吸水要求引起砂浆开裂。
(4)抹灰一次成活，或分层抹灰无适当间隔时间，或抹灰层过厚未采取加强措施。
(5)对框架柱、梁与砌体之间不同材料的结合部，未采取防裂措施。
(6)夏季施工抹灰后失水过快，冬季施工昼夜温差冻融使砂浆失去粘结力。
二、解决墙体裂缝的工程技术
本人在调查研究、查阅资料、工程试点的基础上，提出了以下解决粉煤灰加气砼砌块非承重墙体裂缝的工程技术要点：
1、砌块材料
(1)砌块块材应有产品合格证、产品性能检测报告、主要性能的进场复验报告。
(2)砌块强度等级必须符合规定，各项性能指标、外观质量、块型尺寸允许偏差应符合国家标准的要求。
(3)对进入施工现场的砌块材料应按产品标准进行质量验收。对质量不合格或产品等级不符合要求的，不得用于砌体工程。不得将有裂缝的砌块面砌于外墙外表面。
2、砌筑、抹面砂浆
砂浆所用材料的品种和性能应符合设计要求外，还应符合以下要求：
(1)粉煤灰加气砼砌块砌筑墙体时，需要使用配套的专用砌筑砂浆与抹石砂浆。施工时，砌筑砂浆、抹面砂桨的干密度、抗压强度，抗折强度、粘结强度、收缩性能等指标必须符合标准要求；
砂浆的原材料，如水泥、石灰膏、砂、掺合料、外加剂的性能指标，均应符合相应技术标准的規定。
(2)砌筑砂浆采用普通砂浆时，对砂浆的技术要求应符合国家标准的规定。
施工时，砌筑砂浆应通过试配确定配合比。砂浆试块强度验收时，其强度合格标准必须符合规定。
(3)抹面砂浆采用普通砂浆时，对抹面砂浆的技术要求，应符合国家标准及相关规定。
3、框架结构非承重墙体施工
粉煤灰加气砼砌块的砌体工程施工。除应符合规范GB50203-2002的基本规定外，尚应符合以下要求：
(1)砌块在运输、装卸过程中，严禁抛掷和倾倒。进场后应按品种、规格分别堆放整齐，堆放高度不得超过2M，并应防止雨淋。
(2)砌体的龄期应超过28d才能上墙砌筑。
(3)对采用专用砂浆砌筑时，砌体含水率应小于15%，并进行干砌。对采用普通砂浆砌筑时，在控制含水率的同时，应提前1-2d浇水湿润。在高温季节砌筑时，宜向砌筑面适量浇水。
(4)切割砌块应使用手提式机具或相应的机械设备。
(5)砌筑前，应按设计要求弹出墙的中线、边线与门窗洞位置，并应以皮数杆为标志，拉好水准线。井按排块设计进行砌筑。并适当控制每天的砌筑速度。
(6)填充墙体底部应砌高强度砖，如灰砂砖、页岩砖、砼砖等。其高度不宜小于200mm。
(7)不同干密度和强度等级的砌块不应混砌，也不得和其它砖、砌块混砌。
(8)砌体转角和交接部位应同时砌筑。对不能同时砌筑又必须留设临时间断处，应砌成斜槎。
(9)填充墙砌体留置的拉结钢筋位置应与砌块皮数相符合。其钢筋宜采用植筋方法固定在框架柱上。其规格、数量、间距、长度应符合设计要求。填充墙与框架柱之间的缝隙应用砂浆嵌填密实。
(10)砌体砌筑时，应严格控制水平度、平整度。并应错缝搭砌，搭砌长度不应小于砌块长度的1/3。不能满足搭砌长度要求的通缝不应大于2皮。
(11)砌体的灰缝厚度和宽度应正确，其水平灰缝厚度及竖向灰缝宽度分别宜为15mm和20mm。砌筑的水平、垂直砂浆饱满度均应≥80%。同时砌筑后宜对水平缝、垂直缝进行勾缝，勾缝深度为3-5mm。
(12)填充墙砌至接近梁底时，应留一定空隙，并应至少间隔7d后，采用侧砖、立砖或砌块斜砌挤紧，其倾斜度宜为约60度，砌筑砂浆应饱满。
(13)墙体尺寸允许偏差，如轴线位移、垂直度、表面平整度、门窗洞口高宽及偏移等应控制在规范允许范围内。
4、墙体与门窗框的连接与密封
(1)门窗安装应先在墙体中预留门窗洞，然后再安装门窗框。
(2)普通木门安装，应在门洞两侧的墙体，按上、中、下位置每边砌入带防腐木砖的C15砼块，然后用钉子将木门框与砼块连接固定。
(3)塑钢、铝合金门窗安装,应在门窗洞两侧的墙体，按上、中、下位置每边砌入C15砼块，然后用尼龙锚柱或射钉弹将塑钢、铝合金门窗连接铁件与砼块固定。
(4)木门框与墙体间隙，采用麻刀水泥砂浆或麻刀混合砂浆进行嵌填，要分层填塞密实，待达到一定强度后，再用水泥砂浆抹平。
(5)塑钢、铝合金门窗与墙体之间的缝隙，采用PU发泡剂进行填塞，并在切割成深5-8mm槽口后，内外用砂浆填嵌密实，待砂浆达到强度后，用建筑密封胶封口。
5、墙体暗敷管线
(1)水电管线（包括穿墙套管、线盒、插座等）的暗敷，必须待墙体完成并达到一定强度后才能进行。开槽或凿洞时，应使用轻型电动切割机并辅以镂槽器。凿槽开洞时，与墙面夹角不得大于450。开槽及洞口深度不宜超过墙厚的1/3。
(2)敷设管线后的沟槽、穿墙套管和预埋件等，应用1:3水泥砂浆填实，宜比墙面微凹2mm，再用粘结剂补平。并沿槽长及洞口周边外贴大于100mm宽耐碱玻璃纤维网格布加强。
6、墙面抹灰施工
(1)外墙抹灰施工前应先安装门窗框、护栏等，并应将墙上的孔洞堵塞密实。
(2)室内墙面、门洞口的阳角应采用1:2水泥砂浆做暗护角，其高度不应低于2m，每侧宽度不应小于50mm。
(3)当要求抹灰层具有防水、防潮功能时，如厨房、卫生间应采用防水砂浆。
(4)抹灰前基层表面的尘土、舌头灰、污垢、油渍等应清除干净，同时对砌块的缺棱掉角、灰缝不饱满等缺陷要进行填补。若采用普通砂浆抹灰，应将墙面洒水湿润，但墙面不应有挂水。
(5)采用普通砂浆抹灰时，宜在基层表面涂刷专用界面剂，以利基层与抹灰砂浆粘结牢固。当未涂刷界面剂时，底灰可适当掺加乳胶或107胶水。
(6)大面积抹灰前应设置标筋，底灰厚度在8mm以内并压实。找平层及面层应有适当间隔时间。底灰强度不得高于找平层、面层抹灰强度。抹灰应分层进行，当抹灰总厚度等于或大于35mm时，应采用钢丝网或玻璃纤维网格布加强。对外墙抹灰应作分格缝处理。
(7)外墙抹灰时，夏季采用遮阳蓬布，避免在暴晒下抹灰；冬季应采取防冻措施。
(8)为了防止抹灰层开裂，宜喷洒防裂剂，在抹底灰后喷洒防裂剂。为遇干热、强风天气时，在找平层、面层再喷洒防裂剂。
(9)填充墙与砌体结合部的处理，应在该部位内外两侧，敷设宽度不小于200mm的钢丝网或玻璃纤维网格布，在绷紧后分别固定在砼与砌体的底灰上，要保证网片粘结牢固。
(10)各抹灰层应防止快干、水冲、撞击和震动。在凝结后应采取措施防止玷污和损坏。对于普通砂浆，抹灰层应在湿润条件下养护。宜在抹灰层上喷养护剂，进行充分养护。
7、有关防止墙体裂缝构造与加强措施
(1)门窗过梁与窗台板做法，墙体洞口、附墙固定件做法均应符合设计规定。当门窗洞过大时，宜在门窗侧设置防裂构造柱。
(2)当填充墙体超长、超高时，应设置防裂构造柱或配筋带。
(3)在内外墙面的抹灰砂浆中掺杜拉纤维或丹强丝。
(4)当外墙采用普通抹灰砂浆时，在砂浆中敷設耐碱玻璃纤维网格布。
粉煤灰混凝土砌块 篇3
随着节能建筑的推广,砌块复合墙体应用越来越多。由于混凝土小型空心砌块(以下简称小砌块)具有轻质、高强、承重、节能、节地、利废等优点,现已成为我国主要的可代替粘土砖的新型墙体材料。尽管小砌块具有很多优点,但小砌块墙体还存在着裂、渗、漏等现象,除设计施工等方面的原因外,小砌块本身的收缩是引起墙体开裂的一个重要因素。为克服混凝土小砌块的收缩带来墙体开裂的弊病,在生产混凝土小型空心砌块时,掺加适量粉煤灰,即生产粉煤灰混凝土小型空心砌块,所掺加的粉煤灰的品质和掺量,应符合国家现行标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596)、《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146)、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ28)以及《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51)和《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)的相关规定,以降低小砌块的干燥收缩值、改善和提高小砌块的耐久性。因此,为提高混凝土小砌块的质量,发展循环经济,实现真正的节能减排,应依据国家现行工程建设标准的规定,科学发展粉煤灰混凝土小型空心砌块,本文拟就此进行讨论。
2 关于粉煤灰混凝土的定义
所谓粉煤灰混凝土小型空心砌块,顾名思义,就是由“粉煤灰混凝土”制成的混凝土小型空心砌块。因此,要知道何谓粉煤灰混凝土小型空心砌块,应首先了解什么叫粉煤灰混凝土。
粉煤灰混凝土在国家现行工程建设标准和用于工程建设的墙体材料行业标准中规定了两种截然不同的“粉煤灰混凝土”的定义,所要求的粉煤灰掺量有显著差异,按两部标准定义可理解为两种性质完全不同的混凝土。然而,由于称谓相同,许多建筑设计和施工技术人员,对这两种粉煤灰混凝土定义的内涵并不十分清楚,难以对由这两种混凝土生产的小砌块做出正确的选择,而会给建筑工程质量和安全留下隐患,下面分别加以说明。
2.1 国家现行工程建设标准GBJ146和JGJ28关于粉煤灰混凝土的定义及相关规定
2.1.1 粉煤灰混凝土的定义及掺量的规定
现行国家工程建设标准《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146)和行业标准《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ28)规定的粉煤灰混凝土的定义是:“掺入一定量粉煤灰的水泥混凝土”。通常将以粉煤灰为掺和料的普通混凝土和轻集料混凝土,统称为粉煤灰混凝土,掺入一定量的粉煤灰取代部分水泥,改善和提高混凝土的性能并可降低成本。
GBJ 146对粉煤灰在混凝土中作为掺和料,取代水泥的最大限量作出了明确规定。根据GBJ146的规定,如若生产混凝土砌块,当采用硅酸盐水泥时取代水泥的最大限量为50%,普通硅酸盐水泥为40%,矿渣硅酸盐水泥为30%,火山灰质硅酸盐水泥则为20%。行业标准JGJ28对粉煤灰的掺量的规定更为严格。GBJ146和JGJ28同时强调,用作掺和料的粉煤灰的质量,应符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596)的规定。
国家现行标准GBJ146、JGJ28表明,所定义的粉煤灰混凝土仍属水泥混凝土,明确在设计和应用时“与基准混凝土一样按有关规程、规范取值”以及各项性能指标“可采用相同强度等级基准混凝土的性能指标”。建工行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)和《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51-2002)亦对此作出了明确规定,同时强调粉煤灰的掺量应符合GBJ146、JGJ28等国家现行标准的规定。
因此,按国家现行标准GBJ146、JGJ28、JGJ55和JGJ51的规定,生产的“掺入一定量粉煤灰的”粉煤灰混凝土小型空心砌块,当采用普通集料时,仍属普通混凝土小型空心砌块;采用轻粗集料、轻砂或普通砂时,则为轻集料混凝土小型空心砌块,对它们的产品质量控制,应分别执行国家标准《普通混凝土小型空心砌块》(GB 8239)和《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229)。在建筑设计和应用中,应按国家现行标准《砌体结构设计规范》(GB 50003)、《砌体工程施工及验收规范》(GB50203)和《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》(JGJ/T 14)关于混凝土砌块的相关规定执行。
2.1.2 粉煤灰在混凝土中掺用方法的规定
国家标准《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146)4.1.3条中,规定了“混凝土中掺用粉煤灰可采用等量取代法、超量法和外加法”等三种掺用方法。
2.1.2. 1 等量取代法
以粉煤灰取代混凝土中的等量(以质量计)水泥。当配制超强较大混凝土或大体积混凝土时,可采用此法。
2.1.2. 2 超量取代法
粉煤灰掺量超过取代的水泥量,超量的粉煤灰取代部分细集料。超量取代的目的是增加混凝土中胶凝材料的数量,以补偿由于粉煤灰取代水泥而造成的混凝土强度降低。超量取代法可使粉煤灰混凝土的强度达到不掺粉煤灰的混凝土的强度。粉煤灰的超量取代系数(粉煤灰掺量与取代水泥量的比值),须满足表1的规定。
生产粉煤灰混凝土小型空心砌块宜采用超量取代法,此时,粉煤灰即作为胶凝材料,文作为集料使用。
2.1.2. 3 外加法
在水泥用量不变的情况下,掺入一定量的粉煤灰,主要用于改善混凝土拌合物的和易性。
2.2 建材行业标准JC/T 862-2008关于“粉煤灰混凝土”的定义及掺量的规定
建材行业标准《粉煤灰混凝土小型空心砌块》(JC/T 862-2008),改变了行业标准《粉煤灰小型空心砌块》(JC 862-2000)的名称,同时将粉煤灰小型空心砌块的定义“以粉煤灰、水泥、各种轻重集料、水为主要组分(也可以加入外加剂等)拌合制成的小型空心砌块,其中粉煤灰用量不应低于原材料重量的20%,水泥用量不应低于原材料重量的10%”。改为:“以粉煤灰、水泥、集料、水为主要组分(也可加入外加剂等)制成的混凝土小型空心砌块”并将其命名为“粉煤灰混凝土小型空心砌块”。水泥和粉煤灰的用量分别在标准的“5.1”和“5.2”条中作了规定“水泥用量应不低于原材料干重量的10%”,“粉煤灰用量应不低于原材料干重量的20%,也不高于原材料干重量的50%”。
因此,依据该标准关于“粉煤灰混凝土小型空心砌块”的定义和相关章节关于水泥和粉煤灰用量的规定,JC/T 862-2008是将“以粉煤灰、水泥、集料、水为主要组分(也可加入外加剂等),其中水泥用量应不低于原材料干重量的10%,粉煤灰用量应不低于原材料干重量的20%且不高于50%的混凝土”定义为“粉煤灰混凝土”,并将用其生产的小型空心砌块定义为“粉煤灰混凝土小型空心砌块”。
2.3 建材行业标准JC/T 862关于“粉煤灰混凝土”的定义与国家现行工程建设标准相抵触
由上可知,按建材行业标准JC/T 862-2008所定义的“粉煤灰混凝土”,生产粉煤灰混凝土小型空心砌块,要求粉煤灰掺量,无论是采用硅酸盐水泥,还是采用火山灰硅酸盐水泥,均要求粉煤灰掺量不应低于原材料干质量的20%。
而按国家标准GBJ146的规定,生产粉煤灰混凝土小型空心砌块时,粉煤灰的掺量宜采用超量取代法,如选用Ⅲ级粉煤灰,超量系数取上限值2时,当采用硅酸盐水泥,粉煤灰取代水泥的最大限量为50%,粉煤灰的最大掺量则为水泥用量的100%,其中50%取代等量的水泥,另50%取代细集料。由于轻集料混凝土的胶骨比范围为1∶(4～8)、普通混凝土的胶骨比范围为1∶(8～12)。如以粉煤灰为掺和料,生产粉煤灰轻集料混凝土小型空心砌块,采用硅酸盐水泥,粉煤灰的掺量应为原材料干质量的20%～11%,最大掺量不应大于20%;采用普硅水泥不应大于16%;矿渣水泥不应大于12%;火山灰水泥则不应大于8%。如生产粉煤灰普通混凝土小型空心砌块,采用硅酸盐水泥,粉煤灰的掺量应为原材料干质量的11%～8%,最大掺量则不应大于11%;采用普硅水泥不应大于9%,矿渣水泥不应大于7%,火山灰水泥则不应大于5%。这是由于除硅酸盐水泥以外的其他水泥中,掺有不同品种和数量不等的混合材(硅质材料),使得水泥中钙质成分减少,从而影响到粉煤灰的允许掺量。在普通混凝土或轻集料混凝土中粉煤灰掺和料为辅助胶凝材料,超量部分作为细集料,用粉煤灰的基本效应来调整、补充和提高水泥胶凝材料的功能,改善和提高混凝土的性能。
显然,按国家标准GBJ146的规定,以粉煤灰为掺和料生产轻集料小砌块,如采用硅酸盐水泥,Ⅲ级粉煤灰的最大掺量不应大于原材料干质量的20%;若采用火山灰水泥则不应大于8%。若利用Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰,或提高混凝土的胶骨比,最大掺量还要降低。
不难看出,建材行业标准《粉煤灰混凝土小型空心砌块》(JC/T 862-2008)所定义的“粉煤灰混凝土”,与国家现行工程建设标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596)、《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146)、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ28)、《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)和《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51)等的定义和规定相抵触,违背了国家工程建设标准关于在工程建设中使用粉煤灰混凝土的规定。
2.4 JC/T 862定义的“粉煤灰混凝土”实为“粉煤灰硅酸盐混凝土”
研究粉煤灰在不同品种水泥的最大允许掺量,即取代水泥的最大限量,不仅要考虑充分发挥粉煤灰的三大基本效应,改善和提高混凝土的性能,还必须注意对混凝土长期性能的影响,不但要从物理性能来考虑,还要注意化学性能的影响,避免负效应的产生。粉煤灰的火山灰活性要靠水泥水化的Ca(OH)2来激发,这是常识。硅酸盐水泥水化后生成大量Ca(OH)2,Ca(OH)2自身的强度很低,使得硅酸盐水泥的强度难以提高,但对于硅酸盐系列水泥来说,Ca(OH)2存在是水泥结石稳定、混凝土耐久的物质基础和标志。Ca(OH)2主要由熟料中的C3S等矿物水化生成,在水泥中掺入粉煤灰一方面使胶凝材料中熟料减少,另一方面粉煤灰水化反应要消耗Ca(OH)2,随着粉煤灰掺量增大,胶凝材料中熟料的含量就相应降低,从而也减少了水化生成Ca(OH)2的数量。适当减少胶凝材料结石中Ca(OH)2的数量,一部分Ca(OH)2与粉煤灰化合成难溶的矿物,对改善胶凝材料结石的各项性能,无疑起到很好的作用,但Ca(OH)2含量过低,则动摇了结石稳定耐久的物质基础。从化学平衡的观点看,粉煤灰掺量太大,过多的消耗Ca(OH)2,就破坏了平衡,影响胶凝材料结石的稳定和混凝土的耐久性。因此,取代水泥的最大限量是采用Ca(OH)2浓度来界定的,以保持胶凝材料结石的稳定和混凝土的耐久。从而可使掺入一定量的粉煤灰的水泥混凝土即粉煤灰混凝土,保持或改善基准(不掺粉煤灰)混凝土的性能。
由上不难看出,JC/T 862-2008定义的“粉煤灰混凝土”,与现行国家工程建设标准GBJ146和建工行业标准JGJ28的定义,及相关规定有显著区别,仅从粉煤灰掺量而言,前者不分水泥的品种如何,最低限量为原材料干质量的20%。而后者当采用硅酸盐水泥时,最高限量为原材料干质量的20%,若采用火山灰水泥仅为8%。由于JC/T 862-2008所定义的小砌块中,粉煤灰的掺量远远高于国家标准GBJ146的规定,使得生产小砌块的混凝土的性质发生了由量到质的转变,已不再是水泥混凝土,而成为以粉煤灰为硅质材料,以水泥为钙质材料的粉煤灰硅酸盐混凝土,这一点在后面介绍的试验研究可充分证明这一点。
3 JC/T 862-2008定义的“粉煤灰混凝土小型空心砌块”不符合国家现行工程建设标准对用于工程建设的混凝土小型空心砌块的规定
如上所述,JC/T 862-2008所定义的“粉煤灰混凝土”实为“粉煤灰硅酸盐混凝土”,不再是现行国家工程建设标准《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146)所定义的“粉煤灰混凝土”,已不属于水泥混凝土。
据一些资料[8]、[9]、[14]介绍,中国建筑材料科学研究院水泥所为某企业,以“低标号的硅酸盐水泥”为“固体激发剂”,并采用“液体激发剂”,按JC862-2000的要求生产粉煤灰小型空心砌块,进行“粉煤灰活性激发微观机理的研究”。实验中采用SEM、DSC、XRD等测试手段证实,由水泥水化生成的Ca(OH)2为水化过程中的过渡产物。“随水化的不断进行,Ca(OH)2时而存在,时而消失,4个月以后不再出现”。当粉煤灰制品水化2～5个月时,除原有的水化矿物外,还发现水石榴石矿物。因此,此实验研究的粉煤灰制品胶凝材料结石的主要矿物组成有:水化硅酸钙凝胶、水化铝酸盐、钙矾石、单硫型水化硫铝酸钙和水石榴石等。在一些资料中对此进行了充分的介绍。实验表明,Ca(OH)2只是水化过程中的过渡产物,最终使水泥结石稳定和混凝土耐久的物质基础和标志性矿物———Ca(OH)2完全消失,高碱水化硅酸钙亦转化为低碱水化硅酸钙,生成以低碱水化硅酸钙、水化铝酸钙为主要胶结料的硅酸盐制品———粉煤灰硅酸盐混凝土小型空砌块。
从上述试验的水化产物组成看,亦完全符合国家标准《硅酸盐建筑制品术语》(GB/T16753-1997)给出的硅酸盐制品的定义:“用硅质材料和钙质材料,以一定的工艺方法,在自然或人工水热合成条件下反应生成以水化硅酸钙、水化铝酸钙为主要胶结料的建筑制品”,同时亦与中国硅酸盐学会编著的《硅酸盐辞典》中定义的“硅酸盐混凝土”的水化生成物一致,即“……生成以水化硅酸钙为主要产物的混凝土”。因此,JC/T862-2008所定义的“粉煤灰混凝土小型空心砌块”,属于粉煤灰硅酸盐制品,并非是以粉煤灰为掺和料的普通混凝土砌块和轻集料混凝土砌块。这里所用的不低于原材料干质量10%的水泥只是取代石灰,作为钙质材料和激发剂提供Ca(OH)2,同时由于水泥水化生成的水化硅酸盐的胶凝作用,可实现小砌块的自然养护;激发剂仅仅是加速了Ca(OH)2的硅酸盐化过程,加快了火山灰反应和Ca(OH)2矿物消失的速度,提高了制品的早期强度,与硅酸盐制品性能密切相关的水化产物组成并没有因此而改变。
综上所述,JC/T 862-2008所定义的“粉煤灰混凝土小型空心砌块”,与以按国家标准GBJ146定义的粉煤灰混凝土生产的小型空心砌块,两者之间不仅仅是胶凝材料和水化产物的不同,更重要的是不同的养护制度对两者性能的影响不同,后者可采用自然养护或常压蒸汽养护,前者必须采用高压蒸汽养护,否则其耐久和干燥收缩性能不能满足建筑工程质量的需要。因此,两者不可混为一谈。
由于JC/T 862-2008对小砌块的养护,允许采用三种养护制度中的任意一种,企业为了降低成本,不会采用高压蒸汽养护,大都采用自然养护,而使由JC/T 862所定义的粉煤灰小砌块成为一种大尺寸的免蒸免烧的硅酸盐混凝土制品,而非水泥混凝土制品。正因如此粉煤灰小型砌块在工程应用中,墙体耐久性差、开裂严重。尤其值得注意的是一些企业打着减排利废的幌子,违背科学地随意加灰,为建筑提供了相当数量的低劣块材,致使墙体质量问题投诉不断。图1、图2为“粉煤灰混凝土小型空心砌块”块体和墙体抹灰开裂的示意图。
国家现行工程建设标准《砌体结构设计规范》(GB50003)、《砌体工程施工及验收规范》(GB50203)和《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》(JGJ/T 14)等应用技术标准,所指混凝土小型空心砌块,是“由普通混凝土和轻集料混凝土制成,主规格尺寸为390 mm×190 mm×190 mm、空心率在25%～50%的空心砌块”,均没有包括由JC/T 862-2008所定义的实为硅酸盐非蒸压制品的“粉煤灰混凝土小型空心砌块”,而形成了仅有材料标准没有应用技术标准的局面,对此类项目及产品必须采取慎重态度。
4 粉煤灰对混凝土性能的影响[3]、[5]、[13]
4.1 粉煤灰的效应
80年代初,沈旦申等通过粉煤灰混凝土应用技术基础研究,提出了“粉煤灰效应”的假说,其特点是把粉煤灰作为一种对混凝土性能发生重要影响的基本材料,以改善和提高混凝土性能、节省资源和能源等效果为目的,将粉煤灰在混凝土中功能的效应综合而且简化的解析为形态效应、活性效应和微集料效应等三类基本效应。这三类基本效应并非是单独而孤立的,而是同时并存的。如按照混凝土凝结、硬化的动态过程和各类效应的隐显状况,以及便于运用粉煤灰基本效应的观点,可以简单地把形态效应视作为粉煤灰第一基本效应,活性效应列为第二基本效应,而微集料效应则为第三基本效应。
4.1.1 形态效应
形态效应是泛指粉煤灰颗粒形貌、粗细、表面粗糙度、级配、内外结构等几何特征以及色度、密度等特征在混凝土中产生的效应。
粉煤灰形态效应中,首要的是粉煤灰玻璃颗粒所特有的物理性状,能使水泥颗粒的絮凝结构解絮和颗粒扩散,同时使混凝土内部结构降低粘度和降低颗粒之间的摩擦力,可减少用水量或可提高混凝土拌合物的流动性和保水性,明显地增加润滑作用,改善混凝土工作性。因为粉煤灰在用作水泥混合材的矿物质粉体材料中,首先是以形态取胜的,而且主要起奠定硬化混凝土初始结构的作用,所以将形态效应列为粉煤灰效应中的第一个基本效应。
粉煤灰的形态效应与粉煤灰的掺量和品质有关,粉煤灰掺量在一定掺量范围内具有减水作用可提高混凝土强度而产生正效应,超过这一范围则有增水作用而产生负效应。使用粗粉煤灰和粉煤灰中的多孔颗粒的存在,将导致需水量的增加以及保水的不稳定性,造成粉煤灰形态对混凝土的负效应。
4.1.2 活性效应
对粉煤灰活性效应狭义的理解是指粉煤灰中的活性成分。对低钙粉煤灰来说,主要是玻璃体中活性SiO2和Al2O3与水泥水化过程析出的Ca(OH)2发生化学反应,生成具有胶凝性能的水化硅酸钙和水化铝酸钙,称为石灰火山灰反应。使得混凝土中凝胶体含量增加,提高了水泥浆的密实性和混凝土的强度。
4.1.3 微集料效应
粉煤灰微集料效应是指粉煤灰的微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中。粉煤灰玻璃微珠的形态特征和特性,适宜于作微集料,特别是10μm以下的超细颗粒,作为水泥颗粒组成中微细颗粒的补充,进一步减少水泥浆体的孔隙体积,使水泥浆体毛细孔细化和致密,而且得到均匀性改善;加之粉煤灰实心和厚壁空心微珠本身的强度很高,据测试结果,厚壁空心微珠的抗压强度在700 MPa以上,能起到增强水泥浆体的效果,因此,有利于粉煤灰混凝土强度增长和耐久性提高。
显然,粉煤灰的微集料效应亦于粉煤灰的品质,即与粉煤灰颗粒的粗细密切相关。
4.2 粉煤灰掺量与粉煤灰的正负效应
图3所示为粉煤灰效应对混凝土强度影响的曲线图,可以用来表明在一般情况下,粉煤灰效应与混凝土强度之间的复杂关系,也表明粉煤灰总效应是三类基本效应的总和以及正负效应对混凝土强度的影响。图3中三条虚线分别表示粉煤灰的形态效应、活性效应和微集料效应对粉煤灰混凝土强度影响的正负效应,其中形态效应因导致减水和憎水,对强度的正负作用影响比较明显。不难看出,当粉煤灰掺量超过一定限度,由于粉煤灰的负效应,而使粉煤灰混凝土的强度下降。
4.3 粉煤灰掺量与混凝土Ca(OH)2含量[2]、[9]、[10]、[13]、[15]
如前所述,取代水泥的最大限量是采用Ca(OH)2浓度来界定的,以保持胶凝材料结石的稳定和混凝土的耐久。长江科学院、中国建筑材料科学研究院和南京水利科学研究院曾对这个问题进行了研究[14]。
粉煤灰在不同品种的水泥中的最高允许掺量是多少?上述三个不同的科研单位,分别从不同的角度同时进行的中热硅酸盐水泥掺粉煤灰试验表明,无论是强度还是Ca(OH)2浓度,都随着粉煤灰的掺量增加而降低,到一定程度,都发生陡降,陡降点就是就从量变到质变的转折点。从强度变化的规律看,中热硅酸盐水泥掺粉煤灰大于60%,会发生陡降。从Ca(OH)2浓度变化的规律看,粉煤灰超过50%,浓度会陡降。按陡降点来界定粉煤灰的最大允许掺量,应该是合理的,但用强度的陡降来界定比用Ca(OH)2浓度的陡降来界定,刚好高出十个百分点,应以哪个为准呢?考虑到这是关系到混凝土耐久性的问题,应采用Ca(OH)2浓度来界定。因此,规定中热硅酸盐水泥掺粉煤灰不超过50%,把安全性也考虑在内,留有余地,应是合理的。中热硅酸盐水泥和硅酸盐水泥均属纯硅酸盐水泥,这一规定与前述粉煤灰取代硅酸盐水泥的最大限量为50%相吻合。因此,不难理解不同品种水泥,随着掺入的混合材品种和掺量的不同,粉煤灰取代水泥的最大限量不同。
在水泥中适量掺入粉煤灰取代部分水泥,对改善胶凝材料结石的各项性能,无疑起到很好的作用。随着粉煤灰在水泥中掺量的增加,水泥结石中Ca(OH)2的含量随之降低以至消失,进而使高碱水化硅酸钙转化为低碱水化硅酸钙,析出Ca(OH)2参与火山灰反应,最终将会失去水泥结石稳定、混凝土耐久的物质基础和标志性矿物———Ca(OH)2,而使胶凝材料的结石发生质的变化,由水泥结石转变为以水化硅酸钙为主要水化产物的硅酸盐结石,其耐久性将会受到显著影响。
4.4 粉煤灰对混凝土性能的影响
当掺入混凝土中的粉煤灰的性能和掺量符合GB/T1596、GBJ146和JGJ28的相关规定,并采用GBJ146或JGJ28中规定的粉煤灰混凝土配合比设计方法,进行生产墙材制品的粉煤灰混凝土配合比设计,可以更好的发挥粉煤灰的基本效应,改善和提高粉煤灰混凝土及其墙材制品的性能,下面仅就粉煤灰对与墙材制品质量相关的混凝土性能的影响进行讨论。
4.4.1 粉煤灰对混凝土强度的影响[13]
当在混凝土中适量掺用减水型粉煤灰,首先,由于粉煤灰的形态效应,可降低水灰比或减少混凝土单位用水量;其次,由于粉煤灰的活性效应,使强度很低的Ca(OH)2结晶与粉煤灰发生二次反应,生成强度较高的低碱度水化硅酸钙凝胶,无疑增加了水泥石中胶凝物质数量,并与粉煤灰微集料效应共同作用,使混凝土结构密实度以及水泥浆体、粉煤灰、集料之间的界面结合强度增强,因而有利于粉煤灰混凝土的强度提高。因此,粉煤灰混凝土的强度可以与基准(不掺粉煤灰的)混凝土等强度,甚至超过基准混凝土。
4.4.2 粉煤灰对混凝土抗渗性的影响[7]、[13]
抗渗性一般是指液体介质以渗透形式从混凝土表面沿着孔隙和贯穿的毛细孔向混凝土内部迁移。由于粉煤灰形态、活性和微集料三大基本效应使混凝土的结构密实度提高,而使粉煤灰混凝土的抗渗性能够显著提高。在混凝土中掺入适量的减水型粉煤灰,从新拌混凝土开始,由于粉煤灰可降低水灰比、改善混凝土的工作性和均匀性,而使混凝土振捣容易密实,并使整体密实度提高。而在硬化混凝土中粉煤灰结合容易被浸析的Ca(OH)2以及可溶性碱,堵塞孔隙和堵截毛细孔,都能阻防渗透。“据美国Tuthill试验证明:当粉煤灰取代水泥25%～30%制成具有密度为191.1 kg/m3(325 lb/yd3)的胶凝材料,其每年渗透性可从8×10-4cm/s,减少到0.5×10-4 cm/s,提高抗渗透性16倍”。
4.4.3 粉煤灰对混凝土收缩性的影响[6]、[11]、[13]、[16]
混凝土的收缩性主要取决于混凝土单位用水量、混凝土内胶凝材料浆体的体积、水泥种类和用量以及集料种类等。如在用水量相同的情况下,粉煤灰使胶凝材料浆体体积有所增加,则收缩性略有增大。如果应用减水型优质粉煤灰适量的掺入混凝土中,则可配制收缩性与基准混凝土相等、甚至小于基准混凝土的粉煤灰混凝土。“Tuthill指出,粉煤灰取代水泥30%时,一年之内混凝土的干缩性可减少30%”。另外,延长潮湿条件的养护时间,可推迟干缩的发生和发展,但对最终干缩值影响不大。若采用蒸养可减少混凝土干缩,压蒸养护效果更显著,这对于硅酸盐制品来说亦是如此。
4.4.4 粉煤灰对混凝土碳化性能的影响[2]、[4]、[11]、[13]、[14]、[16]
混凝土的抗碳化性能是指大气中的CO2或含H2CO3(碳酸)的水与混凝土中Ca(OH)2作用生成CaCO3。对于不掺粉煤灰的硅酸盐水泥混凝土来说,碳化将显著增加混凝土的收缩,使混凝土表面产生拉应力,导致混凝土中出现微细裂纹,从而使混凝土的抗拉、抗折强度降低。但碳化可使混凝土的抗压强度提高,这是因为Ca(OH)2碳化生成的水分有利于水泥的水化作用,而且反应形成的碳酸钙减少了水泥石内部的孔隙,改善了混凝土的孔结构,提高了混凝土的密实度。总的来说,碳化作用对混凝土的作用弊大于利,是有害的。
实验表明,掺有粉煤灰等火山灰质掺和料的混凝土碳化情况有所变化。粉煤灰掺量越高,即胶凝材料中水泥熟料含量越低,Ca(OH)2含量越少,则混凝土碳化速度越快,碳化后混凝土强度下降。这是因为,随着粉煤灰掺量的增加,粉煤灰混凝土胶凝材料中的熟料随之减少,当减少到某一限量时,不仅Ca(OH)2碳化,其他含钙的水化物也由于周围Ca(OH)2浓度的降低而分解进行碳化,如高碱水化硅酸钙可分解碳化形成CaCO3和低碱水化硅酸钙CSH(B),CSH(B)进而分解为CaCO3和无定形SiO2。CSH(B)在碳化过程中,形成球状方解石的速度很快,而随后转化为稳定的方解石的过程很慢,由于球状方解石在水中具有较高的溶解度,在经常干湿交替作用下溶解快,使制品强度降低。也正因如此,粉煤灰掺量过高的混凝土碳化后由于内部结构有所破坏而使抗压强度降低。
另外,粉煤灰的品质亦对混凝土的碳化性能有重要影响。Ⅰ级灰的品质指标与国际先进标准水平相近,可使混凝土的各项性能指标与不掺粉煤灰的混凝土性能(包括碳化性能)基本相同或更好一些。Ⅱ级灰的品质较好,耐久性可以得到保证。Ⅲ级灰是细度较粗、含碳量较大的原状灰或湿排灰,掺入混凝土中一般会增加其用水量,使强度有所降低,抗碳化性能也较差。
提高粉煤灰混凝土碳化能力的措施有:优先选择硅酸盐水泥和普通水泥;选用减水型优质粉煤灰且适量掺用;采用较小的水灰比;提高混凝土的密实度;改善混凝土的孔结构。
4.4.5 粉煤灰对混凝土抗冻性的影响[7]、[13]、[14]
在混凝土中掺粉煤灰对其抗冻性有很大影响。当粉煤灰质量较差,粗颗粒较多,含碳量高都对混凝土抗冻性有不利影响。质量差的粉煤灰随掺量的增加,其抗冻性剧烈降低。但当掺用质量较好的粉煤灰同时适当降低水灰比,则可以收到改善抗冻性的效果。试验资料表明,当掺粉煤灰的混凝土水灰比在0.5以下,粉煤灰掺量在30%以内,对混凝土的抗冻性的降低较少。此外,掺粉煤灰的混凝土只要抗压强度与含气量与不掺粉煤灰的混凝土相同,即在等强度等含气量条件下,掺粉煤灰混凝土与不掺粉煤灰混凝土具有相等的抗冻性。关键在于混凝土引气后硬化混凝土中存在均匀分布的微气孔,这些微气孔在混凝土受冻时可容纳水结冰时所增大的部分体积。使混凝土免于因冰胀作用而破坏。
5 科学发展粉煤灰混凝土小型空心砌块[5]、[6]、[8]、[11]、[12]、[13]、[14]
5.1 发展粉煤灰混凝土小型空心砌块应贯彻执行国家工程建设标准的各项规定
“对于粉煤灰混凝土应用技术,一般较多地注意粉煤灰正效应的发挥,往往忽略粉煤灰负效应的产生和存在”。发展粉煤灰混凝土小型空心砌块,就要贯彻执行国家现行标准GBJ146和JGJ28的规定,进行粉煤灰混凝土配合比设计,以利于“发展粉煤灰的正效应,同时限制负效应”,改善混凝土的性能或避免混凝土质量下降,“避免只囿于一些历史的、表面的、局部的技术问题,犯舍本求末的谬误”。因此,贯彻执行国家现行标准的各项规定,不仅是要保证和提高粉煤灰混凝土的强度;而且更为重要的是要使水泥结石中存在足够的Ca(OH)2———水泥结石稳定、混凝土耐久的物质基础和标志性矿物,维持Ca(OH)2在液相中始终处于饱和状态,以使粉煤灰混凝土具有好的耐久性。从而保证粉煤灰混凝土具有优良的性能[14]。
由于粉煤灰混凝土墙材制品的材性与粉煤灰混凝土质量密切相关,为了保证粉煤灰混凝土墙材制品的质量,满足建筑工程质量和安全的要求,按照国家现行标准GBJ146和JGJ28的各项规定,以及《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51———2002)和《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55———2000)的相关规定,确定科学、经济、合理的粉煤灰混凝土配合比是非常必要的。
5.2 科学发展粉煤灰混凝土小型空心砌块
5.2.1 基本原理
粉煤灰混凝土小型空心砌块是以水泥为胶凝材料,以粉煤灰为掺和料,与普通密实集料(天然砂石)或轻集料(陶粒、自然煤矸石)一起,加水搅拌,经振动、振动加压成型和养护而制成空心率不小于25%的墙体材料。如采用砂、石为集料的砌块仍属普通混凝土小型空心砌块;采用轻集料的砌块则属轻集料混凝土小型空心砌块。
砌块中掺入粉煤灰可取代部分水泥。在水泥水化过程中析出的Ca(OH)2激发下,粉煤灰中活性SiO2和Al2O3将于Ca(OH)2发生二次反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙而产生强度。当采用等量取代法,随着水泥被粉煤灰取代量的增加,砌块的强度有所降低,但降低的百分数一般都低于水泥被取代的百分数。
为了避免砌块的强度下降,粉煤灰应采用超量取代法取代水泥,超量取代的目的是增加混凝土中胶凝材料的数量,并使水灰比降低,结果可使砌块强度提高。与此同时,由于拌合物中细集料量增多,使拌合物的和易性显著改善,成型质量提高。
因此,在小型空心砌块中,科学合理的以超量取代法掺入粉煤灰,同时取代水泥和沙子,将是最有效的,取代水泥引起强度下降可由超量的粉煤灰取代沙子得到补偿。掺粉煤灰的结果不但节约了水泥,而其可保持或提高强度及耐久性,降低干燥收缩值。
5.2.2 原材料及其要求
5.2.2. 1 水泥
粉煤灰混凝土小型空心砌块应采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥,不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。
5.2.2. 2 粉煤灰
质量应符合GB/T1596、GB/T 146和JGJ28的技术要求,见表2。粉煤灰分成三个质量等级。Ⅰ级、Ⅱ级可用于强度等级MU15及以上的小砌块,Ⅲ级灰仅限于生产强度等级不高于MU10的小砌块。
湿排灰和干排灰都可使用,但优先选用干排灰。
当采用不符合Ⅲ级灰要求的粉煤灰时,除按JGJ28中规定,进行充分试验研究外,还应有保证粉煤灰质量稳定的措施,以保证小砌块的质量。
粉煤灰混凝土小型空心砌块,当采用硅酸盐水泥时取代水泥的最大限量为50%,普通硅酸盐水泥为40%,矿渣硅酸盐水泥为30%,火山灰质硅酸盐水泥则为20%。
5.2.2. 3 集料
除集料的最大粒径不宜大于10 mm外,还应根据所用的集料的种类,符合相应标准规定的技术要求
5.2.2. 4 外加剂
外加剂应符合《混凝土外加剂》(GB 8076)的要求。
5.2.3 粉煤灰混凝土小型空心砌块配合比
配合比的选择首先要以砌块强度要求为依据。砌块强度和它的混凝土强度之间的关系为:砌块强度=(1/3～1/4)混凝土强度。例如,要求砌块强度为7.5 MPa时,应配制混凝土强度在20 MPa～30 MPa,亦即用20 MPa～30 MPa的混凝土才可制成7.5 MPa级的小型空心砌块。
配合比选择的另一个必须考虑的因素是生产工艺的要求。由于小型空心砌块采用成型机成型,成型后,硬化前坯体无模具保护,要靠它自身的强度和刚性维持它的形状和保证运输过程中不破坏和变形。加入粉煤灰后在配合比中增加了细粉状颗粒,并可能增加用水量(如采用Ⅲ级灰),因此,会发生坯体“坍陷”现象,高度尺寸减小和运输中破损率增加。粉煤灰掺量往往并不是由于强度的限制,而是由于以上工艺要求的限制。
5.2.3. 1 影响砌块强度的配合比因素
a.影响混凝土强度的诸因素,通过对混凝土的影响,都对砌块强度有所影响。
b.粉煤灰在一定掺量范围内,能提高混凝土强度,也提高砌块强度,尤其当水泥用量低时,提高砌块强度的幅度更大。
c.集料粒径和级配对混凝土强度和对砌块强度的影响有所不同。集料的最大粒径在要求范围内,砌块强度最高;最大粒径大于1/2壁、肋的厚度,会造成砌块成型不密实,而使强度下降。而在混凝土试验时,由于试模尺寸大,最大粒径大,强度不仅不会降低,相反,增大粒径反而能提高强度。同样,集料的级配对砌块强度的影响也比对混凝土强度的影响要大。
5.2.3. 2 配合比方法的选择
可以采用超量法或直接试验法确定粉煤灰混凝土配合比。
a.超量法
可按《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ28)、《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51)和《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)的相关规定,以基准混凝土配合比为基础,按等稠度、等强度等级为原则,用超量取代法进行粉煤灰混凝土配合比设计,求出粉煤灰掺量及水泥、砂的取代量,得出粉煤灰混凝土的配合比。
b.直接试验法
按前述对原材料的要求,确定所用原材料后,根据不同胶结料和集料比例(胶骨比)、胶结料中水泥和粉煤灰的比例(粉煤灰占水泥用量)、1 m3混凝土水泥用量、水灰比等,配制多组粉煤灰混凝土进行试验,从中选出最佳配合比。
采用这种方法时,可参照表3给出的参数。
集料的种类不同,胶骨的范围也不同,参见表4。
无论采用何种方法,确定了粉煤灰混凝土的配合比后,都必须经过砌块的强度试验。采用与生产中相同的各项工艺参数,制作与实际产品相同的砌块,进行抗压强度试验,视其是否达到预期强度,确定砌块的配合比。当砌块有抗渗要求时,还应做砌块抗渗检验,如抗渗性不符合标准,应作配合比调整或采取某种工艺措施。
5.2.4 为保证粉煤灰混凝土小型空心砌块的质量应采取的措施
5.2.4. 1 要保证搅拌的均匀性
粉煤灰混凝土是由水泥、粉煤灰、粗集料、细集料和水5大组分(有时掺加外加剂)所组成的复合材料,它的均匀程度对混凝土制品的强度及强度变异系数有较大影响,一般认为,“粉煤灰混凝土均匀性不良,主要是使用劣质粉煤灰和搅拌不均匀造成的”。粉煤灰又是一种极细的粉料,遇水后易粘结成团。为了避免搅拌不均匀的现象产生,在采用干粉煤灰时,必须把它与水泥和骨料同时投入搅拌机中;当采用湿粉煤灰时,可预先把它与一定量的水制成料浆,然后投入搅拌机中使用,或先在搅拌机内把粉煤灰与水制成料浆,然后再投入其他物料。粉煤灰混凝土拌合物一定要搅拌均匀,宜比普通混凝土增加搅拌时间30 s,以使其制品具有较高的强度和较低的强度变异系数。在制作坍落度小于20 mm或干硬性混凝土拌合物时,宜用强制式混凝土搅拌机。在搅拌粉煤灰轻骨料混凝土时,轻骨料宜预湿,或将轻骨料预先投入搅拌机后,加部分水先预搅拌约30 s,然后再加粉煤灰搅拌,最后加水泥和剩余的水拌匀,宜采用强制式搅拌机。
5.2.4. 2 要加强早期养护
由于粉煤灰混凝土成型后早期强度较低,为保证质量,特别要搞好早期养护。粉煤灰混凝土制品宜采用蒸汽养护,且应符合下列要求:(1)成型后宜进行不小于1 h的干热静停(预养),热预养温度不宜超过40℃,若采用常温预养时则预养时间应适当延长;(2)蒸养时的升温速度宜为15℃/h～20℃/h,恒温温度宜为85℃～90℃,降温速度宜为35℃/h～45℃/h;以防表面起层和产生裂纹;(3)蒸养粉煤灰混凝土制品的养护周期,宜为8 h～10 h。当采用自然养护时,应注意保持表面潮湿,并适当延长养护时间。
5.2.4. 3 宜与外加剂双掺复合使用
粉煤灰与外加剂复合使用,可以改善混凝土的和易性及提高混凝土的性能,外加剂的合理掺量可以通过试验确定,一般与普通混凝土相同。在粉煤灰轻骨料混凝土中使用外加剂时,宜用后掺法。
6 结语
以粉煤灰作为混凝土的掺和料,发展粉煤灰混凝土小型空心砌块,可减少粉煤灰对环境的污染,化害为利、变废为宝及节约能源和自然资源等。其一消耗了大量粉煤灰,因而减少了其对环境的污染程度,这一点对于我国日趋严重的环保形势显得尤为重要。其二是将粉煤灰掺入混凝土中,取代部分水泥,不仅可以提高强度,更重要的是改善了混凝土的耐久性。由于水泥用量的减少,对节约资源,保护环境具有重要的意义。粉煤灰混凝土的使用已经有许多年的历史,但人们对粉煤灰混凝土的认识有长足的进展却是在最近几年,粉煤灰已不再是一种简单的工业废弃物,更确切地说它已是一种人工矿物资源,它已成为继水、水泥、粗集料、细集料之后的混凝土重要组成,粉煤灰混凝土技术已发展成为现代混凝土耐久性最经济合理的技术。
发展粉煤灰混凝土小型空心砌块,必须走科学发展之路,要把材料选择、工艺配置、质量管理都纳入以建筑应用为最终目标。应采用符合国家现行工程建设标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596)、《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146)、《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ28)、《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)和《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51)规定的粉煤灰混凝土,科学发展粉煤灰混凝土小型空心砌块,促进墙材工业的节能减排,促进节能环保、利废绿色的新型墙体材料健康发展。一定要遵循科学发展观,千万不要走入掺灰量大就是减排,不用养护就是节能,降低成本就是效益,不管小砌块的质量,只看抗压强度指标、不顾其他性能的误区。要清醒地认识到墙体材料重点在“墙体”二字,一定要使产品能够满足墙体的安全与耐久性要求,确保建筑的应用和质量。
摘要：首先就两种概念完全不同的“粉煤灰混凝土”的定义进行了辨析,表明行业标准JC/T862所定义的“粉煤灰混凝土小型空心砌块”并非水泥制品,实为非蒸压粉煤灰硅酸盐制品,是一种仅有材料标准没有应用技术标准的产品,对此类项目及产品必须采取慎重态度。最后强调,应依据国家现行工程建设标准GB/T1596、GBJ146、JGJ28、JGJ55、和JGJ51,关于粉煤灰混凝土的规定,确保建筑的应用和质量,科学发展粉煤灰混凝土小型空心砌块。
粉煤灰混凝土砌块 篇4
关键词：砌块墙体,裂缝原因,防裂技术,工程实例
1 墙体形成裂缝的原因
涉及形成墙体裂缝的因素很多, 既有地基沉降、温度变化、干缩变形方面的原因, 也有设计构造、材料及施工质量、工程管理方面的原因。根据成因最常见的裂缝可分为四类。一是温度裂缝;二是干燥收缩裂缝, 简称干缩裂缝。以及由温度和干缩共同产生的裂缝;三是设计构造造成的裂缝;四是施工质量造成的裂缝。
1.1 温度裂缝
由于日照及昼夜温差、室内外温差、季节温差所产生的温度变化, 会引起材料的热胀、冷缩。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时, 墙体就会产生温度裂缝、如框架梁下沿砌块顶部的水平裂缝, 门窗洞边的角裂缝等。
1.2 干缩裂缝
对于粉煤灰加气砼砌块, 随着含水量的降低, 材料会产生较大的收缩变形。一般干缩率为0.3-0.45mm/m。干缩变形的特征是早期发展较快, 如果将砌块放置28d能完成约50%的干缩变形。这类变形在墙体上分布广、数量多、裂缝程度也比较严重。如墙体的垂直裂缝、阶梯形裂缝、窗台边斜裂缝、框架柱与填充墙之间的裂缝。然而上述形成的各种裂缝, 往往是在温度应力变形和干燥收缩变形共同作用下形成的。
1.3 因设计构造产生裂缝的因素
1.3.1 非承重砌块墙体是后填充的围护结构, 在墙体过长、过高时, 未采取加强构造措施。
1.3.2门窗洞及预留洞的四角处于应力集中区, 未采取合理连接构造措施。1.3.3墙面开槽、开洞安装管线、线盒及插座等, 未提出细部处理要求。1.3.4墙面吊挂重物处, 未作加固处理引起墙体变形开裂。1.3.5与水接触墙面未考虑防排水、泛水及滴水等构造措施, 引起开裂渗漏。
1.4 因砌筑施工质量造成裂缝的因素
1.4.1 砌块缺棱掉角或对非标准砌块随意砍凿砌筑:
用不同块材混砌:使用龄期不足的砌块, 墙体容易开裂。1.4.2砌块上墙时含水量过大或雨期施工淋湿砌块, 墙体会因干缩引起开裂。1.4.3未采用配套的专用砂浆。1.4.4砌块排列不合理, 未按规定接槎砌筑或通缝;水平、竖缝厚薄不均且砂浆不饱满;砂浆和易性、保水性能差;日砌筑高度过大等均容易引起墙体开裂。1.4.5砂浆铺发面过大, 铺灰长度不应大于75cm, 超长时砂浆易失去塑性, 造成灰缝尤其是竖缝不密实。1.4.6砌体与砼柱之间没有加拉接钢筋或拉接不牢固:离梁底300mm高时, 砌体间隔时间不够和顶砌不密实。1.4.7门窗框与墙体之间嵌缝及防水处理不当, 容易引起接缝处开裂渗漏。1.4.8墙体开槽、孔洞预留、穿墙套管等部位填补处理不当, 会引起局部开裂。
1.5 因墙面抹灰造成裂缝的因素
1.5.1 抹灰砂浆未采用配套的专用砂浆。
1.5.2采用普通抹灰砂浆, 一般砂浆与砌体的物理力学性能差异较大。如两者的线膨胀、线收缩系数相差很大, 两者的强度相差也较大, 因砂浆自身收缩产生开裂。1.5.3基层清除不干净。当基层处理未采用界面剂时, 因抹灰砂浆保水性能不能满足砌块吸水要求引起砂浆开裂。1.5.4抹灰一次成活, 或分层抹灰无适当间隔时间, 或抹灰层过厚未采取加强措施。1.5.5对框架柱、梁与砌体之间不同材料的结合部, 未采取防裂措施。1.5.6夏季施工抹灰后失水过快, 冬季施工昼夜温差冻融使砂浆失去粘结力。综上所述, 非承重墙体裂缝状态可分为四种, 即水平裂缝、垂直裂缝、八字形裂缝;无规则的阶梯形裂缝、交叉裂缝等。产生以上裂缝的原因很多, 要从各方面采取技术控制措施, 首先要加强砌块产品管理, 保证材料质量。要采用与砌块配套的专用砌筑砂浆与抹面砂浆。同时要针对各种开裂原因, 精心设计、精心施工、严格管理, 才能有效根治墙体开裂的通病。
2 解决墙体裂缝的工程技术
长期以来, 人们一直在寻求治理砌体裂缝的实用技术, 并根据裂缝的性质及影响因素, 提出了一些预防和控制裂缝的措施。并从防止裂缝的概念上, 形成了“防”、“抗”、“放”的构想。这些措施、构想有些已运用到工程实践中, 也收到了些效果。但目前总的情况是, 哈尔滨地区以至全国, 加气砼砌块的墙体裂缝仍较严重。解决粉煤灰加气砼砌块非承重墙体裂缝的工程技术, 主要有以下几个方面:
2.1 砌块材料
2.1.1 砌块块材应有产品合格证、产品性能检测报告、主要性能的进场复验报告。
2.1.2砌块强度等级必须符合规定, 各项性能指标、外观质量、块型尺寸允许偏差应符合国家标准《蒸压加气混凝土砌块》 (GB/T11968-1997) 的要求。2.1.3对进入施工现场的砌块材料应按产品标准进行质量验收。对质量不合格或产品等级不符合要求的, 不得用于砌体工程。不得将有裂缝的砌块面砌于外墙外表面
2.2 砌筑、抹面砂浆
砂浆所用材料的品种和性能应符合设计要求外, 还应符合以下要求:2.2.1粉煤灰加气砼砌块砌筑墙体时, 需要使用配套的专用砌筑砂浆与抹石砂浆。国家建材行业标准《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》 (JC890-2001) 是根据砌块对砂浆的功能要求制定的。施工时, 砌筑砂浆、抹面砂桨的干密度、抗压强度, 抗折强度、粘结强度、收缩性能等指标必须符合标准要求;砂浆的原材料, 如水泥、石灰膏、砂、掺合料、外加剂的性能指标, 均应符合相应技术标准的规定。2.2.2砌筑砂浆采用普通砂浆时, 对砂浆的技术要求应符合国家标准《砌体工程施工质量验收规范》 (GB50203-2002) 的规定。施工时, 砌筑砂浆应通过试配确定配合比。砂浆试块强度验收时, 其强度合格标准必须符合规定。砂浆的原材料还应符合相应标准的规定。2.2.3抹面砂浆采用普通砂浆时, 对抹面砂浆的技术要求, 应符合国家标准《建筑装饰装修工程质量验收规范》 (GB50210-2001) 及《住宅装饰装修工程施工规范》 (GB50327-2001) 的规定。对砂浆的原材料、配合比及强度检验, 还应符合相应标准规定。
2.3 框架结构非承重墙体施工
粉煤灰加气砼砌块的砌体工程施工。除应符合规范GB50203-2002的基本规定外, 尚应符合以下要求:
2.3.1 砌块在运输、装卸过程中, 严禁抛掷和倾倒。
粉煤灰混凝土砌块 篇5
1 试验材料
水泥:兰溪市兰鹰水泥厂生产的PSA32.5矿渣硅酸盐水泥,密度3100 kg/m3。
骨料:再生细骨料,取自某道路改造工程的废弃混凝土,经破碎、筛分、清洗等工序制备;机制骨料取自当地。骨料主要物理性能指标见表1。
粉煤灰:兰溪发电厂产磨细粉煤灰,主要性能指标见表2。
水:自来水。
2 正交试验
本试验采用外型尺寸为190 mm×190 mm×190 mm的单孔砌块,外壁厚30 mm。以砌块抗压强度为研究指标,以用水量、水胶比、粉煤灰等量取代水泥比率、再生细骨料取代机制砂率为试验因素,采用四因素三水平设计粉煤灰再生混凝土砌块的配合比正交试验方案,分析试验结果,研究上述因素对砌块抗压强度的影响,选择最优配合比。
2.1 配合比设计和正交试验水平选择
砌块配料设计强度:砌块的强度等级与砌块配料混凝土的强度等级无直接对应关系,综合考虑砌块壁厚、体型、空心率、骨料特征、胶凝材料等因素,查阅文献资料和规范要求,根据前期试验成果资料[1,2],确定砌块的配料设计强度为30 MPa。
水胶比:根据JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》,试验时水胶比3个水平分别取0.35、0.40、0.45。
粉煤灰:根据GBJ 146—90《粉煤灰混凝土应用技术规范》,粉煤灰在中低强度混凝土中取代矿渣硅酸盐水泥的最大限量为30%。试验时粉煤灰对水泥的取代率3个水平分别取10%、20%、30%。
再生细骨料取代率:试验时再生细骨料对天然砂的取代率分别为30%、60%、100%。
用水量:根据JGJ 55—2011,维勃稠度取16~20 s,试验用水量一般取150 kg/m3。试验时用水量3个水平分别取140、150、160 kg/m3。
砂率:根据水胶比,查阅文献资料[3],砂率取45%。
粗骨料:全部采用机制碎石。
正交试验因素水平见表3。
2.2 试验配合比及正交试验结果
试验配合比见表4,正交试验结果及极差分析见表5,方差分析见表6。
kg/m3
2.3 结果分析
从表5可以看出,RF9试样28 d抗压强度最高为7.5MPa。影响粉煤灰再生混凝土砌块抗压强度的4个试验因素中,主次顺序是:用水量最大,粉煤灰取代率次之,水胶比第3,再生细骨料取代率最小,从表6的方差计算结果中也得到了相同的结论。
从表5还可以看出:
(1)随用水量增大,砌块的抗压强度呈增加趋势,在水胶比不变时,用水量增大,水泥用量增加,生产成本增高。由于再生砌块所用混凝土是干硬性混凝土,加之再生骨料吸水率明显超过天然骨料,所以用水量对再生混凝土砌块影响较大。同时需要考虑用水量过大,砌块易成型,但成形后易变形;用水量过小,一方面砌块难成型,另一个方面砌块在保养过程中骨料还要继续吸收水分,养护不好时,导致水泥水化不充分,而使砌块强度降低。
(2)随水胶比增大,抗压强度呈均匀下降趋势。
(3)再生细骨料取代率在30%~60%时,对砌块抗压强度影响较小,再生细骨料取代率超过60%时,砌块的抗压强度下降较快。
(4)随粉煤灰取代率的增大,抗压强度呈现直线下降趋势,这是由于粉煤灰自身没有胶凝性,若加入一定的激发剂以激发其活性,可以提高砌块的强度。
综合考虑,本试验最佳配比为:用水量160 kg/m3、水胶比取0.35、再生细骨料取代率30%、粉煤灰取代率10%。
3 结语
正交试验结果表明,用水量是影响粉煤灰再生混凝土砌块强度的主要因素,因此配合比设计时,要谨慎选取和控制用水量;粉煤灰取代率是次要因素,如果考虑添加激发剂,与水混合后激发其活性,增强水化作用,可以进一步提高砌块的抗压强度,此时可以增大粉煤灰的取代率;再生细骨料取代率是最次要的因素,工程中可以考虑加大再生细骨料的取代率,以取得更大的经济效益和环境效益。
等量取代法粉煤灰再生混凝土砌块28 d抗压强度最优配合比为:用水量160 kg/m3、水胶比0.35、再生细骨料取代机制砂30%、粉煤灰取代水泥10%。
参考文献
[1]许元.正交设计选择再生骨料混凝土空心砌块配合比[J].建筑砌块与砌块建筑,2013(2):9-11.
[2]许元.超细粉煤灰对不同级再生混凝土增强技术的研究[J].混凝土与水泥制品,2011(10):63-65.
粉煤灰混凝土砌块 篇6
1 粉煤灰混凝土砌块墙体形成裂缝的原因
1.1 温度裂缝
由于日照极昼夜温差、室内外温差、季节温差所产生的温度变化, 会引起材料的热胀、冷缩。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时, 墙体就会产生温度裂缝, 如框架梁下沿砌块顶部的水平裂缝, 门窗洞边的角裂缝等。
1.2 干缩裂缝
对于粉煤灰加气砼砌块, 随着含水量的降低, 材料会产生较大的收缩变形。一般干缩率为0.3~0.45mm/m。干缩变形的特征是早期发展较快, 如果将砌块放置28d能完成约50%的干缩变形。这类变形在墙体上分布广、数量多、裂缝程度也比较严重。如墙体的垂直裂缝、阶梯形裂缝、窗台边斜裂缝、框架柱与填充墙之间的裂缝。
1.3 因设计构造产生裂缝的因素
非承重砌块墙体是后填充的围护结构, 在墙体过长、过高时, 未采取加强构造措施。门窗洞及预留洞的四角处于应力集中区, 未采取合理连接构造措施。墙面开槽、开洞安装管线、线盒及插座等, 未提出细部处理要求。墙面吊挂重物处, 未作加固处理引起墙体变形开裂。与水接触墙面为考虑防排水、泛水及滴水等构造措施, 引起开裂渗漏。
1.4 因砌筑施工质量造成裂缝的因素
砌块缺棱掉角或对非标准砌块随意砍凿砌筑;用不同块材混砌, 使用龄期不足的砌块, 墙体容易开裂。砌块上墙时含水量过大或雨期施工施工淋湿砌块, 砌块排列不合理, 未按规定接搓砌筑或通缝;水平、竖缝厚薄不均且砂浆不饱满;砂浆和易性、保水性能差;且砌筑高度过大, 铺灰长度过大不应大于75cm, 超长时砂浆易失去塑性, 造成灰缝尤其是竖缝不密实。
砌体与砼柱之间没有加拉接钢筋或拉接不牢固;离梁底300mm高时, 砌体间隔时间不够和顶期不密实。门窗框与墙体之间嵌缝及防水处理不当, 容易引起接缝处开裂渗透。墙体开槽、孔洞预留、穿墙套管等部位填补处理不当, 会引起局部开裂。
1.5 因墙面抹灰造成裂缝的因素
设计因素的影响。抹灰砂浆未采用配套的专用砂浆。粉煤灰加气混凝土砌块本身质量因素的影响。采用普通抹灰砂浆, 一般砂浆与砌体的物理力学性能差异较大。如两者的导热系数、线膨胀、线收缩系数相差很大, 两者的强度相差也大, 因砂浆自身收缩产生开裂。抹灰一次成活, 或分层抹灰无适当间隔时间, 或抹灰过厚未采取加强措施。基层清除不干净。当基层处理未采用界面济时, 因抹灰砂浆保水性能不能满足砌块吸水要求引起砂浆开裂。夏季施工抹灰后失水过快, 冬季施工昼夜温差冻融使砂浆失去粘接力。对框架柱、梁与砌体之间不同材料的结合部, 未采取防裂措施。
2 粉煤灰加气混凝土砌块墙体裂缝的防治措施
2.1 砌块材料
砌块材料应符合以下要求:砌块块材应有产品合格证、常品性能检测报告、主要性能的进场复验报告。砌块强度等级必须符合规定, 各项性能指标、外观质量、快型尺寸允许偏差应符合国家标准《蒸压加气混凝土砌块》 (GB/T19968-1997) 的要求。对进入施工现场的砌块材料应按产品标准进行质量验收。对质量不合格或产品等级不符合要求的, 不得用于砌体工程。不得将有缝的砌块面砌于外墙表面。
2.2 砌筑抹面砂浆
砂浆所用材料的品种和性能应符合设计要求外, 还应符合以下要求:砌筑和抹灰砂浆的原材料, 如水泥、石灰膏、砂、掺合料、外加剂的性能指标, 配合比及强度检验均应符合相应技术标准的规定粉煤灰加气砼砌块其主墙体时, 需要使用配套的专用砌筑砂浆与抹石砂浆施工时, 砌筑砂浆、收缩性能等指标指标必须符合标准要求。砌筑砂浆采用普通砂浆时, 对砂浆的技术要求应符合国家标准, 施工时, 砌筑砂浆应通过试配确定配合比。砂浆试块强度验收时, 其强度合格标准必须符合规定。抹面砂浆采用普通砂浆时, 对抹面砂浆的技术要求, 应符合国家标准的规定。
2.3 框架结构非承重墙体施工
粉煤灰加气砼砌块体工程施工应符合以下要求;砌块在运输、装卸过程中, 严禁抛掷和倾倒。进场后应按品种、规格分别堆放整齐, 堆放高度不得超过2m并应防止雨淋。砌体的龄期应超过28b才能上墙砌筑。对采用专用砂浆砌筑时, 砌体含水率应小于15%, 并进行干砌。对采用普通砂浆砌筑时, 在控制含水率的同时, 应提前1~2d浇水湿润。在高温季节砌筑时, 宜向砌筑面适量浇水。切割砌块应使用手提式机具。砌筑前, 应按设计要求弹出墙的中线、边线与门窗洞位置, 并应以皮数杆为标志, 拉好水准线。并按排块设计要求进行砌筑。填充墙砌体留置的拉接钢筋位置应与砌块皮数相符合。其钢筋宜采用植筋方法固定在框架柱上。其规格、数量、间距、长度应符合设计要求。填充墙与框架柱之间的缝隙应用砂浆嵌填密实。填充墙砌至接近梁底时, 应留一定空隙, 至少间隔7b后, 采用侧砖、立砖或砌块斜砌挤紧, 其倾斜度宜为约60度, 砌筑砂浆应饱满。
2.4 墙体与门窗框的连接与密封
门窗安装应先在墙体中预留门窗洞, 然后再安装门窗框。普通木门安装应在门洞两侧的墙体, 按上、中、下位置每边砌入带防腐木砖的C15砼块, 然后用钉子将木门框与砼块连接固定。木门框与墙体间隙, 采用麻刀水泥砂浆或麻刀混合砂浆进行嵌填, 要分层填塞密实, 待达到一定强度后, 再用水泥砂浆抹平。塑钢、铝合金门窗与墙体之间的缝隙, 采用PU发泡剂进行填塞, 并在切割成深5~8mm槽口后, 内外用砂浆填嵌密实, 待砂浆达到强度后, 用建筑密封胶封口。
2.5 墙面抹灰施工
所选用的抹灰砂浆要与粉煤灰加气混凝土砌块材料相适应。当要求抹灰层具有防水、防潮功能时。抹灰前基层表面的尘土、舌头灰、污垢、油渍等应清除干净, 同时对砌块的缺棱掉角、灰缝不饱满等缺陷要进行填补。若采用普通砂浆抹灰, 应将墙面撒水湿润。大面积抹灰前应设置标筋, 底灰厚度在8mm以内并压实。找平层基面层应有适当间隔时间。对外墙抹灰应作分隔缝处理。采用普通砂浆抹灰时, 宜在基层表面涂刷专用界面剂, 以利基层与抹灰砂浆粘接牢固。
为了防止抹灰层开裂, 宜喷撒防裂剂, 在抹底灰后喷洒防裂剂。为了防止抹灰层开裂, 抹灰层应该必须在层间分格, 竖向分格视建筑物的体型面积大小而定。
2.6 有关防止墙体裂缝构造与加强措施
门窗过梁与窗台板做法, 墙体洞口、附墙固定件做法均应符合设计规定。当门窗洞过大时, 宜在门窗侧设置防裂构造柱。当填充墙体超长、超高时, 应设置防裂构造柱或配筋带。在内外墙面的抹灰砂浆中掺杜拉纤维。当外墙采用普通抹灰砂浆时, 在砂浆敷设碱玻璃纤维网格布。
综上所述, 粉煤灰加气混凝土砌块墙体裂缝的原因很多, 只有严格执行砌体规范, 从设计施工各方面把关, 采取多方面有效地防止墙体开裂的技术措施。才能消除加气混凝土砌块墙体裂缝。
责任编辑:杨春沂
摘要：分析粉煤灰加气混凝土砌块墙体裂缝形成的原因及防治措施已成为各方关注的问题。
粉煤灰混凝土砌块 篇7
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块是一种由粉煤灰和水泥或石灰为基本原料, 其中掺加发气剂, 经加水搅拌发泡, 并经浇筑成型、预养切割、蒸压养护等加工工艺而制成的含泡沫状孔的砌块, 是一种实现材料、性能与成本最佳组合的新型填充墙体材料。1 m3的蒸压粉煤灰加气混凝土可消耗大约350 kg的粉煤灰, 故而生产蒸压粉煤灰加气混凝土砌块有利于化害为利, 改善粉煤灰对环境的污染, 在建筑节能及废弃物利用方面起到重要作用。这种利用废料生产的具有保温功能的填充墙材料将会越来越受到我国尤其是山西等产煤大省建筑材料行业的重视。
本文通过运用Dest-h能耗分析软件对采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块填充墙的框架结构进行能耗分析, 得出该结构体系的负荷指标及供热供冷费用[1]。
1 模型
1.1 平面布置
本文以太原市某小区一栋一梯两户三单元六层建筑为例建立Dest-h软件模型。该建筑梁、柱均为玻化微珠保温混凝土, 外填充墙由240 mm厚B06级蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑而成, 两侧抹20 mm厚玻化微珠保温砂浆, 内隔墙为120 mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块, 屋顶为150 mm厚玻化微珠保温混凝土浇筑而成, 其上有50 mm厚玻化微珠保温砂浆作为保温层, 楼地为300 mm后玻化微珠保温混凝土, 上为20 mm厚玻化微珠保温砂浆, 下为50 mm玻化微珠保温砂浆层加60 mm厚3∶7灰土, 2层~6层楼板均为80 mm厚普通钢筋混凝土[2]。
建筑标准层平面图见图1。
1.2 围护结构
该建筑模型的围护结构尺寸及有关参数见表1。
由表1中数据可知, 建筑体型系数及各方向的窗墙面积比均符合JGJ 26-2010严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准的规定。
2 能耗分析
本文根据太原市实际采暖空调季的时长, 确定采暖季为11月1日至次年3月1日, 空调季为6月1日至9月1日, 进行能耗分析, 得出该建筑各项能耗指标。
2.1 建筑负荷
本文建筑模型中, 采用空调对房间温度进行调节, 则建筑负荷均以空调运行为准计算负荷。软件分析得出建筑负荷见表2。
2.2 冷热负荷指标
采暖设计冷热负荷指标是在设计室内外条件下能耗量, 其值是按设计规范计算得到的, 为确定最不利工况时达到室内温度所必须设计的采暖设备的依据, 建筑在整个采暖季和空调季的冷热负荷指标见表3。
2.3 全年供热供冷费用
以每度电0.6元、每千克煤0.2元计算, 得出该建筑采暖及空调运行费用见表4。
由表4可得出, 在空调季每年供冷共需花费0.29万元, 在采暖季每年供热共需花费5.56万元, 则每年供热供冷费用为5.85万元。
3 结语
将蒸压粉煤灰加气混凝土砌块填充墙应用于框架结构体系能够满足太原市65%建筑节能标准的要求, 具有节能保温的作用, 且供热供冷费用较少, 这种结构体系可在全国寒冷地区民用建筑工程中大量推广[7]。
参考文献
[1]绿色和平中国气候与能源项目团队.2010煤炭的真实成本——粉煤灰调查报告[R].国际环保组织绿色和平, 2010.
[2]师鹏.玻化微珠保温混凝土框架结构保温体系的应用研究[D].太原:太原理工大学, 2007.
[3]JGJ 26-2010, 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].
[4]GB 50176-1993, 民用建筑热工设计规范[S].
[5]DBJ 04-242, 居住建筑节能设计标准[S].
[6]高峰.玻化微珠整体式保温隔热建筑节能设计研究[D].太原:太原理工大学, 2009.
[7]段鹏选, 张增寿.蒸压粉煤灰加气混凝土单一材料外墙保温体系研究[J].建筑砌块与砌块建筑, 2007 (2) :51-57.
粉煤灰混凝土砌块 篇8
关键词：砌块墙体,裂缝,加气混凝土砌块
引言
粉煤灰加气混凝土砌块是一种轻质墙体材料, 具有良好的隔热性能, 施工较为简便, 价格低廉, 是我国夏热冬冷地区比较适宜的、能以单一材料方式满足建筑节能要求的墙体材料, 在泰州地区普遍用于框架结构非承重墙体建筑。但是, 由于砌块的强度等级低、吸水率高、收缩变形大, 目前泰州地区在加气混凝土砌块墙体施工中, 还是沿用传统的墙体砌筑与墙面抹灰工艺, 经常出现墙体裂缝, 并引起墙面抹灰空鼓、开裂及墙体渗漏等质量问题。因此, 提高墙体工程质量, 制定系列的防治技术措施, 已成为建设主管部门及业主、开发商共同关注的问题。
1 墙体裂缝的成因
造成墙体裂缝的因素很多, 既有地基沉降、温度变化、干缩变形方面的原因, 也有设计构造、材料及施工质量、工程管理方面的原因。
1.1 温度裂缝
由于日照及昼夜温差、室内外温差、季节温差所产生的温度变化, 会引起材料的热胀冷缩, 当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时, 就会产生墙体温度裂缝, 如框架梁下沿砌块顶部的水平裂缝、门窗洞边的角裂缝等都属于这一类。
1.2 干缩裂缝
粉煤灰加气混凝土砌块随其内部含水量的降低, 会产生较大的收缩变形, 其结果是导致砌块墙体开裂。这类裂缝在墙体上分布广、数量多, 裂缝程度也比较严重, 如墙体的垂直裂缝、阶梯形裂缝、窗台边斜裂缝、框架柱与填充墙之间的裂缝等。
1.3 由于设计构造原因产生的裂缝
(1) 非承重砌块墙体是后填充的围护结构, 在墙体过长、过高时, 未采取加强构造措施, 引起开裂。
(2) 门窗洞及预留洞的四角处于应力集中区, 未采取合理的连接构造措施, 引起开裂。
(3) 与水接触的墙面未考虑防排水、泛水及滴水等构造措施, 引起开裂渗漏。
1.4 由于砌筑施工质量造成的裂缝
(1) 砌块缺棱掉角, 对非标准砌块随意砍凿后砌筑, 用不同块材混砌, 使用龄期不足的砌块砌筑, 容易引起墙体开裂。
(2) 砌块砌筑施工时, 如果砌块被雨淋湿或砌块本身的含水量过大, 墙体会因干缩造成开裂。
(3) 未采用配套的专用砂浆。
(4) 砌块排列不合理, 未按规定接槎砌筑, 水平、竖缝厚薄不均且砂浆不饱满, 砂浆和易性差、保水性差, 日砌筑高度过大等, 均容易引起墙体开裂。
(5) 砂浆铺灰面过大、铺灰长度超长时, 砂浆易失去塑性, 造成灰缝 (尤其是竖缝) 不密实。
(6) 砌体与混凝土柱之间没有加拉接钢筋或拉接不牢固;砌筑至距梁底300 mm时, 砌体间隔时间不够或顶砌不密实。
(7) 门窗框与墙体之间嵌缝及防水处理不当, 容易引起接缝处开裂渗漏。
(8) 墙体开槽、预留孔洞、穿墙套管等部位填补处理不当, 引起局部开裂。
1.5 墙面抹灰不合适造成的裂缝
(1) 抹灰砂浆采用普通抹灰砂浆, 未采用配套的专用砂浆, 由于一般砂浆与砌体的物理力学性能差异较大, 因砂浆自身收缩产生开裂。
(2) 基层清理不干净或基层未采用界面剂处理, 因抹灰砂浆的保水性不能满足砌块吸水要求引起砂浆开裂。
(3) 抹灰一次成活, 或分层抹灰无适当间隔时间, 或抹灰层过厚未采取加强措施。
(4) 对框架柱、梁与砌体之间不同材料的结合部, 未采取防裂措施。
(5) 夏季施工抹灰后失水过快, 冬季施工昼夜温差冻融, 致使砂浆失去粘结力。
2 控制墙体开裂的施工技术措施
2.1 砌块材料
(1) 砌块块材应有产品合格证、产品性能检测报告、主要性能指标的进场复验报告。
(2) 砌块强度等级必须符合规定, 各项性能指标应符合国家标准要求。
2.2 砌筑砂浆和抹面砂浆
(1) 采用粉煤灰加气混凝土砌块砌筑墙体时, 应使用配套的专用砌筑砂浆或抹面砂浆。施工时, 砌筑砂浆、抹面砂桨及砂浆原材料的性能指标必须符合标准要求。
(2) 砌筑砂浆采用普通砂浆时, 砂浆的技术指标应符合GB 50203—2002《砌体工程施工质量验收规范》的规定。
(3) 抹面砂浆采用普通砂浆时, 砂浆的技术指标应符合GB 50210—2001《建筑装饰装修工程质量验收规范》和GB 50327—2001《住宅装饰装修工程施工规范》的规定。
2.3 砌块墙体的施工技术措施
砌块砌体施工应遵循GB 50203—2002《砌体工程施工质量验收规范》的规定, 并采取以下技术措施。
(1) 砌块在运输、装卸过程中严禁抛掷、倾倒, 进场后应按品种、规格分别堆放整齐, 堆放高度≯2 m, 并防止雨淋。
(2) 砌体的养护期应≮28 d。
(3) 采用专用砂浆砌筑时, 应提前1～2 d浇水湿润砌块, 砌体含水率≯15 %, 并采用干砌方法砌筑。在高温季节砌筑时, 宜向砌筑面适量浇水湿润。
(4) 填充墙体底部应砌高强度砖, 其高度宜≮200 mm。
(5) 不同干密度和强度等级的砌块不应混砌, 也不得与其他型号的砖、砌块混砌。
(6) 墙体的转角和交接部位应同时完成砌筑, 对不能同时砌筑的临时间断处, 应砌成斜槎。
(7) 填充墙砌体留置的拉结钢筋应与砌块皮数相符合, 其规格、数量、间距、长度应符合设计要求。
(8) 砌体砌筑时, 应严格控制砌体的水平度和平整度, 错缝搭砌, 搭砌长度不小于1/3的砌块长度, 不能满足搭砌长度要求的通缝≯2皮。
(9) 砌体的灰缝厚度和宽度应正确, 水平灰缝厚度宜为15 mm, 竖向灰缝宽度宜为20 mm, 砂浆的饱满度应≥80 %。砌筑后, 宜对水平缝、垂直缝进行勾缝, 勾缝深度为3～5 mm。
(10) 填充墙砌至接近梁底时应留一定空隙, 并至少间隔7 d后, 再采用侧砖、立砖或砌块斜砌挤紧, 倾斜度宜为60°左右, 并用砌筑砂浆填塞饱满。
2.4 墙体与门窗框的连接与密封
(1) 应预先在墙体中预留出门窗洞口, 最后再安装门窗框。
(2) 安装塑钢、铝合金门窗时, 应在门窗洞两侧的墙体上按上、中、下位置每边砌入C 15混凝土块, 然后用尼龙锚柱或射钉将塑钢、铝合金门窗连接铁件与混凝土砌块固定。
(3) 塑钢、铝合金门窗与墙体之间的缝隙采用PU发泡剂进行填塞, 并在切割成深5～8 mm槽口后, 用砂浆将内外填嵌密实, 达到规定强度后用建筑密封胶封口。
2.5 墙体暗敷管线
(1) 水电管线 (包括穿墙套管、线盒、插座等) 的暗敷, 必须待墙体完成并达到一定强度后才能进行, 其中要开的槽、洞与墙面的夹角宜≯45°, 深度宜不大于1/3的墙厚度。
(2) 敷设管线后的沟槽、穿墙套管和预埋件等, 应使用1∶3的水泥砂浆填实, 并低于墙面约2 mm, 再用粘结剂补平。并沿槽长及洞口周边, 外贴宽度>100 mm的耐碱玻璃纤维网格布加强。
2.6 墙面抹灰施工
(1) 在外墙抹灰施工前, 应先将门窗框、护栏等安装好, 并将墙上的孔洞堵塞密实。
(2) 室内墙面、门洞口的阳角, 应采用1∶2的水泥砂浆做暗护角, 其高度应≮2 m, 每侧宽度应≮50 mm。
(3) 当要求抹灰层具有防水、防潮功能时, 应采用防水砂浆。
(4) 抹灰前, 应将基层表面清理干净, 对砌块的缺棱掉角、灰缝不饱满等缺陷要进行填补。若采用普通砂浆抹灰, 应将墙面洒水湿润, 但墙面不应挂有水。
(5) 采用普通砂浆抹灰时, 宜在基层表面涂刷专用界面剂, 以利于基层与抹灰砂浆粘结牢固。
(6) 大面积抹灰前应设置标筋, 分层抹灰, 一般底灰厚度宜控制在8 mm以内并压实;找平层及面层抹灰应有适当的间隔时间, 且底灰强度不得高于找平层和面层的抹灰强度。当抹灰总厚度≥35 mm时, 应采用钢丝网或玻璃纤维网格布加强, 并对外墙抹灰做相应的分格缝。
(7) 夏季在外墙抹灰时, 宜采用篷布遮阳, 避免在暴晒条件下抹灰;冬季则应采取相应的防冻措施。
(8) 为了防止抹灰层开裂, 宜在抹底灰后喷洒防裂剂。
(9) 对于填充墙与砌体结合部, 应在其内外两侧敷设宽度≮200 mm的钢丝网或玻璃纤维网格布, 绷紧后分别固定在混凝土与砌体的底灰上, 以保证网片粘结牢固。
(10) 要防止各抹灰层发生快干、水冲、撞击和震动损害, 做好砂浆凝结后的养护工作, 一般宜在抹灰层上喷养护剂养护。
2.7 防止墙体开裂的加强措施
(1) 门窗过梁与窗台板的做法、墙体洞口及附墙固定件的做法均应符合设计规定, 当门窗洞口过大时, 宜在门窗两侧设置防裂构造柱。
(2) 当填充墙体超长、超高时, 应设置防裂构造柱或配筋带。
(3) 在内外墙面的抹灰砂浆中掺加杜拉纤维或丹强丝。
(4) 当外墙采用普通抹灰砂浆时, 在砂浆中敷设耐碱玻璃纤维网格布。
3 结语