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上 海 混 凝 土 空 心 砌 块 应 用 实 践
王 宝 海
(上海市建筑材料发展应用管理办公室 上海 200030)
上海作为全国最大的经济中心城市,正朝着建设现代化国际大都市的目标迈进。随着2010年中国上海世博会的举办,“城市,让生活更美好”的上海世博会主题将促使新一轮的城市建设和改造。
作为一个自然资源缺乏的城市,城市建设和改造必须走可持续道路,推广应用节土、节能、环保、利废的新型墙体材料,显得尤其迫切和重要。
一、上海混凝土小型空心砌块应用情况回顾
混凝土小型空心砌块是一种节能、节土、利废并且能满足建筑需要的墙体材料,它具有生产简单、轻质高强、施工快捷、使用面积大等特点,已逐步被建筑界所重视并且积极推广使用。
混凝土空心砌块在上海的应用可以追溯到上个世纪三十年代,当时在现在的延安中路2.2万平方米别墅中就使用了混凝土空心砌块,使用至今情况良好。1986年,上海住宅砌块厂引进的第一条意大利罗萨公司混凝土空心砌块自动化生产线,年生产能力7.2万立方米,但在当时的情况下,由于各方面的原因,砌块建筑发展比较缓慢。据统计,自90年底,上海仅建成十多万平方米的使用混凝土小型空心砌块的住宅。
1991年1月,上海市政府颁发了《上海市鼓励发展新型墙体材料管理规定》(市府41号令),墙体材料革新工作开始纳入依法管理,混凝土空心砌块的生产和应用得到了发展,但是像所有的新生事物一样,混凝土空心砌块在上海的发展经历了曲折前进的过程,本市混凝土空心砌块发展大致经历了以下几个阶段:
1.提高认识阶段
自从市府41号令发布以后,上海面临着对传统墙体材料黏土砖一统天下局面进行改革的艰巨重任。上海究竟用哪些新型墙体材料来替代黏土制品,被提到了重要的议事日程。经过国内外的考察,专家多次反复论证,以及工程的试点,逐步统一了认识,大家认为混凝土空心砌块作为替代黏土砖,适用于一般工业和民用建筑,用于多层建筑中内外墙、分隔墙以及框架结构内的填充强的特性,是替代黏土砖的理想材料。
但是长期以来,由于上海的混凝土空心砌块在设计和施工的规范、规程、图集、标准等方面不配套的原因,使该产品未能得到很好的推广应用。市府41号令为混凝土空心砌块的发展增添了活力,在市建委的领导下,市墙办、市标办、市住宅总公司和中房设计院等有关单位的共同努力下,组织编制了上海地区混凝土空心砌块建筑设计规程、施工及验收规程、工程质量检验评定标准及砌体结构、建筑构造图集,为上海的混凝土空心砌块推广应用建立了一套较为完整的技术法规。
2.推广发展阶段
在1994年4月“上海市混凝土空心砌块推广应用大会”的召开,拉开了上海大力推广混凝土空心砌块的发展序幕。各种类型的混凝土空心砌块应用技术讲座和学习培训班的举办,一批混凝土空心砌块生产项目的投产,包括引进3条美国最先进的贝塞尔生产线。
1995年,上海落实了凉城小区、园南小区、新扬小区、金桂苑小区等十个新型墙体材料住宅试点小区,总建筑面积达100万平方米,上海的混凝土空心砌块推广应用工作开始了实质性的启动。至1998年,全市共落实和建设新型墙材应用的44个住宅小区,总建筑面积达450万平方米,期间,上海市建委发布了“新型墙体材料应用小区管理规定”,制定了“混凝土小型空心砌块产品准用管理实施细则”,组织有关部门开展了关于混凝土空心砌块生产、施工等技术研究,并多次召开样板试点工程的现场推介会。一系列有关推广应用混凝土空心砌块的行政、经济、宣传等措施的落实,使上海出现了小砌块生产的高潮。
3.总结调整阶段
上海在推广应用混凝土空心砌块的过程中,虽然通过对400多万平方米应用试点小区建设的实践,取得了在结构体系、施工技术,块型改进等多方面的经验累计。同时也遇到了混凝土空心砌块在推广应用中存在的“裂、漏、二次装修难”等问题,其中最为突出的是墙体裂缝问题。
高层建筑住宅和多层建筑住宅中带有普遍性和规律性裂缝可分为两大类:一是框架填充结构中界面裂缝,二是多层建筑中顶层阶梯状温差裂缝,另外“二次装修难”也是较突出的问题。由于这些问题的存在,小砌块应用质量问题投诉较多,本市的砌块生产应用因此受阻,为切实有效解决小砌块应用中存在的问题,本市对砌块应用作了调整,对承重体系的砌块建筑不再大规模推进,非承重砌块建筑边试点,边完善。
4.逐步完善阶段
通过实践和总结,针对混凝土空心砌块在推广应用中存在的问题,多次召开专家研讨会和走访学习兄弟省市经验,逐步清理了本市砌块建筑的发展思路,即改进现有小砌块块型,承重结构建筑以配筋砌体、构造住体系为主,非承重结构建筑以多排孔砌块或以灌浆插筋的单排空砌块为主。此外,继续在试点的基础上,不断完善相应的规范标准,包括加大管理力度,逐步走出一条适合本市建筑要求的小砌块生产应用道路。
二、目前上海混凝土空心砌块推广应用体系介绍
经过多年的实践,不断研究解决混凝土空心砌块应用上存在的问题,提出了一些针对性措施,使混凝土空心砌块在建筑上的应用日趋成熟。目前,上海的混凝土空心砌块应用主要有以下四个建筑体系:
1.封底多排孔混凝土砌块构造柱建筑体系
封底多排孔混凝土砌块是在普通混凝土小砌块基础上发展起来的新型墙体材料,目的是提高混凝土砌块的保温隔热性能,方便施工、排管、铺灰,进而保证砌体结构的整体强度,提高和改善砌块建筑水平抗剪强度和抗震性能。
该体系最大的特点是采用封底多排孔混凝土砌块做承重内外墙,抗震构造柱替代芯柱,封底砌块便于铺灰砌筑,提高砌体抗剪强度和抗裂性能。
应用工程主要为“博爱家园”1#和“中新家园”9#,均采用封底多排孔混凝土砌块做内外承重墙体,并按结构抗震要求加强构造柱设置,其中博爱家园还做了外墙外保温系统措施。工程竣工交付后两年多来,经历了两次强台风和高温气候的考验,经监理、质检和有关部门的多次检查,墙体基本无裂缝,至今入住用户反映良好。
2.混凝土小砌块配筋砌体建筑体系。
混凝土小砌块配筋砌体建筑是以混凝土小型空心砌块在砌块孔内配置竖向钢筋,砌块横向槽内配置水平受力筋,并灌以高强高流动性混凝土形成混凝土小型砌块的配筋砌体,从而使小砌块形成了一个整体性承重结构。
配筋砌体建筑体系的最大特点是不仅能满足结构承载能力的要求,而且抗剪抗震的性能亦优于钢筋混凝土剪力墙结构;墙面平整度、垂直度优于钢筋混凝土剪力墙结构;充分发挥砌体的特性,在相同荷载作用下,结构配筋量减少,钢材减少25%~33%;施工方法简便,劳动强度降低;综合造价基本持平,但可节省大量土地资源,有良好的社会效益。
1998年,本市在园南小区成功地建造了18层混凝土小砌块配筋砌体住宅,工程质量达到优良,建成销售后用户使用反应良好。在此基础上,我们建造了12层小高层混凝土小砌块配筋砌体住宅,并在结构体系上有了新的突破,18层配筋砌体是剪力墙结构体系,12层配筋砌体是短肢剪力墙结构体系,部分填充墙用混凝土小砌块填充。并且,该建筑做了薄抹灰膨胀聚苯板外保温系统,使混凝土小砌块应用和建筑节能相结合的一个典型示范工程。
3.混凝土模卡空心砌块建筑体系
混凝土模卡空心砌块是一种全新概念的新型墙体材料,其主要材料与混凝土空心小砌块相同,但由于它具有独特的外型和构造特点,砌施工工艺完全不同于传统砌筑砌体,砌块连接不同砂浆,而靠公母榫镶砌,一块叠一块,一块套一块,砌块与砌块上下之间,左右之间牢牢卡住,形成联锁。而后在每个垂直孔和水平槽内根据设计要求可以配筋,并用专门配置的轻集料混凝土全部密实灌浆,起到锁键作用,形成整纯砌体墙,不仅确保墙面垂直平整,不易变形,而且解决了渗漏水的问题,更是提高了墙体整体刚度,有利于抗烈、抗震。
该体系分别用于围墙、仓库、办公楼、学校和住宅项目中,通过模卡砌块非框架填充外围护和内分隔墙施工技术等工程应用研究,着手编制《混凝土模卡砌块应用技术规程》制定有关设计、施工、验收等有关规定,不断总结、修改、补充和完善。
4.封底多排孔混凝土填充墙体系
封底多排孔混凝土砌块是指砌块的铺浆面封底无空透,并具有错位排列的双排孔(含双排孔)以上的混凝土砌块,针对上海近几年来混凝土空心砌块在高层框架、框架填充强和分隔墙中的应用大增。大部分建筑应用状况是比较好,但也出现了一些问题,尤其是在框架填充中出现裂缝的情况还比较突出。存在原因与以往填充墙采用单排空透气砌块有一定关系,因单排空透气砌块存在砂浆接触面小,抗剪强度低,埋管凿洞不易修等缺陷。
为提高住宅建筑填充墙工程质量,改善住宅建筑使用功能,促进该体系在本市住宅建筑中的应用,市建委印发了《封底多排孔混凝土小砌块填充墙应用技术导则》作为本市现行的混凝土小型空心砌块相应技术规程的补充。
推动封底多排孔混凝土小砌块在上海地区推广应用,解除人们的各种担心和疑虑,建造让老百姓更能接受的混凝土砌块建筑,目前,在“上海春城”三期总建筑面积10万平方米工程的中小高层,框肢剪力墙结构填充墙中大量应用,在此基础上着手编制《封底多排孔混凝土砌块填充墙应用技术规程》,为实实在在推动本市混凝土砌块建筑走上健康发展之路做些努力。
三、几点体会
1.混凝土空心砌块推广应用,必须坚持因地制宜的原则
混凝土空心砌块最早生产于美国,以后在欧亚推广,该产品应该说是一种理想的非黏土新型墙体材料,应用技术也是成熟的,但由于国情不同,在我国对该产品推广不能照搬照套,比如国外的建筑以别墅低层为主,建筑体量一般都在200m2~400m2。而在我国就一般住宅高度往往在六层,甚至加跃层,每幢建筑体量至少在3000m2~4000m2。另外,国外砌块出厂都是包装运输到工地,由于经济原因,我国砌块大都散装运到工地,往往日晒雨淋,因此,我国的砌块应用应该从本国本土的实际出发,吸收国外的精华,有针对性地改进和提高,只有这样才能克服本地建筑砌块“水土不服”的问题。
2.加强科技投入,不断完善应用技术,是确保混凝土空心砌块建筑健康发展的基础
混凝土空心砌块的应用是一项新材料、新工艺、新技术的综合应用,具有一定的科技含量。为此,市墙材改革管理部门,每年都安排一定的科研资金,用于砌块应用的研究,同时组织本市科研单位、高等院校和设计、生产、施工等进行技术攻关。
通过对块型、砌筑砂浆、施工方法等方面系列研究,逐步完善和确定了本市小砌块建筑体系,不断提高了应用水平。
3.与建筑节能相结合,走符合墙体道路是混凝土空心砌块建筑不断完善的重要途径
混凝土空心砌块虽然是理想的新型墙材,但在建筑中让该产品既要起围护承重作用,又要抗渗、抗裂、隔热保温等功能,确实强其所难,如果在砌块建筑中采取符合墙体的措施,走与建筑节能相结合的道路,各种材料在建筑中发挥不同的作用,砌块以围护、承重为主,各种外墙或内强复合材料起抗渗、抗裂、隔热保温作用等。这样,就能使砌块在建筑中扬长避短,得到用户欢迎。
4.开展工程试点,完善标准规范是混凝土空心砌块建筑发展必备的技术支撑
新材料的应用必须建立在不断完善规范标准的基础上,近年来,上海每年选择一些有条件的建设单位,组织落实新型墙材与建筑节能试点示范工程,在工程试点的基础上,一方面针对性地完成标准制定工作,一方面对原有的标准进行修改完善,从而使本市在砌块应用中有可靠的技术支撑。
5.加强管理,是不断推进混凝土空心砌块建筑健康发展的保证
随着本市加大对黏土砖限制的力度(非承重结构填充墙不准用黏土制品),非黏土新型墙材应用量不断增加,其中也存在一些砌块企业只为眼前利益,而忽视质量管理,因此,加强管理、有序推进十分重要。
近年来,上海市建委要求建设系统的管理部门,所有相关的管理资源,都要围绕建设工程的安全和质量,涉及混凝土小型空心砌块推广应用,包括对生产、施工、建设、设计等单位的管理也不例外,通过相关管理部门层层把关,形成合力,来确保建设工程的安全和质量。