±0.000m以下墻體應用混凝土小型空心塊材的探討

　　[摘要] 本文通過調研及對混凝土小型空心砌塊耐地下水性能的試驗研究, 提出在非凍脹條件下, 在±0.000m以下墻體采用空心墻材是可行的。該課題為江蘇省經濟貿易委員會基金項目( 蘇經貿資源[2003]999號) 。

　　[關鍵詞] 混凝土小型空心砌塊; ±0.000m以下墻體; 耐久性

1 前言

　　節(jié)省耕地、節(jié)約能源、資源合理利用、保護環(huán)境、改善建筑功能和提高建筑質量是我國墻體材料革新的指導思想。隨著170個大中城市全面禁用實心黏土磚, 地面以上建筑物墻體已基本實現這一目標。但是從基礎到地面部分的墻體, 絕大多數工程仍采用實心黏土磚, 不僅在砌體混合結構中采用, 而且在其他各種無地下室的結構體系中也采用, 成了“禁實”死角。

　　根據我國目前建筑工程的實際情況, 一般建筑物平均按5層(15m)高度考慮, ±0.000m以下墻體按1m考慮, 再考慮到上部墻體的門窗洞口以及圈梁、結構梁所占的比例, 則±0.000m以下墻體砌筑量應為上部建筑墻體的10%以上, 可見其量還是很大的。因此, 為了實現全面“禁實”, 消滅“禁實”死角, 有必要對±0.000m以下的墻體材料進行研究, 尋求強度高、耐久性好、經濟性好、方便施工的新型墻體材料。

2 目前國內現狀

　　根據本課題組2004年對國內10省( 市) 墻改辦的問卷調查, 目前±0.000m以下墻體塊材主要有: 實心黏土磚、混凝土磚、粉煤灰磚、灰砂磚、混凝土小型實心砌塊、混凝土小型空心砌塊。根據砌體結構設計規(guī)范的規(guī)定, 對用于±0.000m以下的混凝土小型空心砌塊,各地均采用灌孔處理。調查中了解到, 目前大多數地區(qū)尚允許在±0.000m以下使用實心黏土磚, 這與缺乏合適的替代產品有關。

　　隨著全國“禁實”范圍的進一步擴大, 有些地區(qū)開始采用通過施工圖審查的辦法, 禁止在±0.000m以下使用實心黏土磚, 研究開發(fā)強度高、耐久性好、經濟性較好、方便施工的新型塊材已成當務之急。

3 關于±0.000m以下墻體采用混凝土小型空心砌塊的探討

( 以下文中所涉及的±0.000m以下墻體均不包含基礎及地下室外墻)

　　(1)由于±0.000m以下墻體量大面廣, 而混凝土小型空心砌塊具有強度高、耐久性好、經濟性好、方便施工等優(yōu)點, 若能在我國部分地區(qū)的±0.000m以下墻體中使用混凝土小型空心砌塊, 將加快實現全面“禁實”, 同時產生巨大的經濟效益。

　　(2)我國現行砌體結構設計規(guī)范及以前的88規(guī)范、73規(guī)范均要求在±0.000m以下墻體中采用空心塊材時要實行灌孔處理, 但灌孔處理不僅增加材料用量, 而且施工困難, 如對KP1型多孔磚或混凝土多孔磚進行灌孔是難以保證灌孔質量的。

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　　(3)回顧我國砌體結構設計規(guī)范的發(fā)展歷程, 其最早的藍本是前蘇聯的相關規(guī)范。對于±0.000m以下須用實心塊材或對空心塊材進行灌孔的規(guī)定, 也是沿用前蘇聯的規(guī)范。前蘇聯為高寒地區(qū), 凍土深度很深, 為防止空心塊材在地下部分被凍脹破壞, 指空心墻材在空腔內充滿水的情況下結冰而脹壞, 此規(guī)定是有道理的。但我國南方大部分地區(qū)冬季相對暖和, 凍土深度很淺, 照搬前蘇聯的規(guī)定是不適合的。表1為江蘇氣象臺提供的有關凍土資料。從表1中可知, 凍脹對江蘇省的空心塊材不會產生影響。

　　(4)本課題組認為, 只要空心塊材強度高、耐久性好, 就應該可以使用在江蘇地區(qū)的±0.000m以下墻體中。實際上也并非所有的空心結構構件均不能用于地下, 預應力混凝土空心管樁便是例證。

　　基于上述思路, 本課題組以混凝土小型空心砌塊為研究對象, 對空心塊材進行了為期一年的耐地下水實驗研究。

4 耐地下水實驗研究

　　實驗中所用混凝土小型空心砌塊實測強度為11.31MPa, 尺寸為390mm×190mm×190mm的標準砌塊。

　　4.1 耐污水實驗

　　混凝土小型空心砌塊用于±0.000m以下墻體時,考慮到地下水的影響, 課題組主要研究了其耐生活污水和工業(yè)污水的性能。采集生活污水和工業(yè)污水, 委托南京市環(huán)境監(jiān)測中心站參照《污水綜合排放標準》(GB8978- 1996) 進行了分析, 分析結果見表2。

　　課題組同時對城市排放的生活污水和工業(yè)污水進行了調查, 表3和表4中是生活污水和工業(yè)污水的統(tǒng)計數據?？梢钥闯? 我們采集的生活污水和工業(yè)污水中的COD值、BOD值和SS值都遠遠高于統(tǒng)計值, 因此對性能影響的研究具有代表性。

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　　實驗中將混凝土小型空心砌塊分別浸泡在清水、生活污水和工業(yè)污水中, 測試其浸泡1月、3月、9月和1年后的性能變化, 以抗壓強度表征。由于容器尺寸的限制, 每組為3塊砌塊, 以平均值表示。

　　表5是混凝土小型空心砌塊分別在清水、生活污水和工業(yè)污水中浸泡不同齡期后的抗壓強度值。表中的強度數據表明, 在生活污水和工業(yè)污水中浸泡1年后的強度基本沒有降低。因此, 可以認為當其用作±0.000m以下的墻體材料時能抵抗地下水的侵蝕。

　　4.2 耐硫酸鹽侵蝕實驗

　　當混凝土小型空心砌塊用于沿?；蚪睾５貐^(qū)時, 地下水的成分會受到海水成分的影響。表6是河北和山東沿海地區(qū)地下水成分的統(tǒng)計數據, 其SO42- 離子濃度為300mg/L～500mg/L, Cl - 離子濃度為200mg/L～600mg/L。對于混凝土砌塊而言, 主要的影響因素是SO42-離子(Cl-離子主要對鋼筋銹蝕有重要影響) 。

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　　本實驗參照《水泥抗硫酸鹽侵蝕快速試驗方法》(GB2420- 81) 研究混凝土空心砌塊的抗硫酸鹽侵蝕性能, 用化學純試劑Na2SO4配制質量濃度為3%的硫酸鈉溶液, SO42-離子濃度為20288mg/L。將混凝土砌塊切割成40mm×40mm×160mm的小棱柱體, 分別浸泡入清水和3%Na2SO4溶液中(20℃環(huán)境溫度) , 測試1月和9月后強度的變化, 以3%Na2SO4溶液中和清水中強度的比率(Rs/Rw) 來表征抗硫酸鹽侵蝕能力。

　　以水中浸泡一定齡期的砌塊的抗壓強度值為基準,在3%Na2SO4溶液中浸泡同齡期砌塊的強度比率如表7所示。在3%Na2SO4溶液中浸泡1月、3月、9月和1年后砌塊強度的提高率分別為108%、105%、106%和103%, 數據表明混凝土空心砌塊具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能。

5 結論

　　從上述研究和討論可以得到以下結論:混凝土小型空心砌塊具有良好的抵抗生活污水和工業(yè)污水的能力, 可以用于±0.000m以下墻體建筑工程, 并且可以在沿?；蚪睾５貐^(qū)應用。

　　我國秦嶺、淮河及以南地區(qū)( 高寒地區(qū)除外) 多為非凍脹地區(qū), 若這些地區(qū)的±0.000m以下墻體推廣應用空心墻材( 混凝土小型空心砌塊、混凝土多孔磚) ,無疑將會對全面“禁實”起到很大的促進作用, 且降低工程造價和方便施工。我們在目前實驗研究的基礎上, 成功地將混凝土小型空心砌塊應用于試點工程中的±0.000m以下墻體。由于±0.000m以下墻體是建筑物的主要部分, 為慎重起見, 我們建議先在框架結構中采用, 因為一層的填充墻重量畢竟是很小的, 特別是填充墻多采用輕質或空心墻材。