模數多孔磚砌塊磚的塊型設計

■ 何水清 He Shuiqin

0 前言

建筑圍護結構的傳熱阻是提高保溫性能、降低采暖能耗的主要考量，對墻體砌塊的設計及其砌筑時的工藝已成為保障提高建筑圍護結構傳熱阻的關鍵。我國建筑材料業(yè)的研究機構與廠家通過數十年的探索已研發(fā)出各種材料類型的新型節(jié)能墻體砌塊，如內、外保溫復合墻體的板材，多孔空心磚，加氣混凝土磚及模數多孔砌塊磚等塊型。其中，模數多孔砌塊磚型被列為國家節(jié)能墻體新材料行列，已成為住宅建筑圍護結構的主要部品。

1 模數多孔砌塊磚的設計

砌塊磚型直接與制磚生產制作與工藝技術要求有關，同時也涉及到建筑體系的標準化。標準化是組織現(xiàn)代化生產的重要手段,，是科學管理的重要組成部分。而模數化則是標準化的手段之一，通過模數化設計使產品得到最大化的使用。砌塊磚型的模數化設計不僅涉及到砌塊磚形狀的優(yōu)化，也涉及到建筑材料的熱工、聲學等物理性能，更涉及到建筑結構力學、材料抗震強度及砌筑工藝等。

砌塊磚型模數化是通過現(xiàn)行模數制對砌塊磚長、寬、高尺度進行合理的體型設計，使砌塊磚型能滿足建筑設計的標準化要求。砌塊磚型適應建筑設計的多元性要求，采用模數化的數列進級變化對砌塊磚設計成尺度上的系列產品，還應在不影響強度條件下節(jié)約材料設計成多孔形狀的磚型。在建材業(yè)中，模數多孔砌塊磚常稱為模數磚。模數磚具有小而多的豎孔，常用于承重部位，若孔洞率達到15%以上的稱為模數多孔磚。

實踐證明，模數砌塊的磚型尺度以長∶寬∶高即4∶2∶1最為合理，模數多孔砌塊磚在建材業(yè)中稱為4M∶2M∶1M。之外，還有較常用的尺度是3M∶2M∶1M，3M∶1M∶1M及2M∶1M∶1M的磚型。

2 模數多孔砌塊的磚型

模數多孔砌塊磚有2M、3M、4M等系列產品。在砌筑工藝的要求上，磚的構造尺寸加上砌筑灰縫的厚度10mm，則4M∶2M∶1M的模數磚塊構造尺寸即為390mm×190mm×190mm，而半模配塊尺寸為190mm×90mm×40mm。

2.1 主磚

DM1常用于砌筑240mm厚的內、外墻，也可以砌筑190mm厚的內墻，是一種塊型大而施工效率高的主要砌塊磚。

DM2是常用于多層住宅建筑的磚混結構砌墻，是在模數多孔砌塊磚中用量最多的磚型。在南方常用以砌筑190mm的內、外墻，而在北方用以砌筑內墻用途的較多。實踐證明，對于小開間住宅建筑采用190mm厚的墻比用240mm厚的墻用磚可節(jié)約20.8%，達到省工省料且擴大室內空間的效果。

DM3是砌筑140mm厚的墻，也可以用于砌筑190mm厚的墻。在建設新農村的三層以下住宅建筑較為經濟合理，同時也可用于多層住宅建筑的分隔和分戶墻。

DM4由于磚塊型體小，一般常用于砌筑90mm分隔墻，也可砌筑190mm、290mm、390mm厚的墻。但不如塊型大的砌塊磚好用，工作效率較低。

2.2 二磚組合

DM2、4可用于砌筑90mm、190mm、290mm、390mm厚的墻。

DM1、4常用于砌筑90mm、240mm、340mm厚的墻。

DM2、3可砌筑140mm、190mm、340mm厚的墻。

DM3、4—可砌筑90mm、140mm、240mm厚的墻。

這四種DM二磚組合的磚型在建筑施工砌筑工藝上有較多的選擇搭配方法，能到達節(jié)能的效果。

2.3 三磚組合

DM2、3、4可砌筑 90mm、140mm、190mm、240mm、290mm、340mm、390mm厚的墻。

DM1、2、4可砌筑140mm 、190mm、240mm、340mm、390mm厚的墻。

DM1、3、4常用于砌筑 90mm 、140mm、240mm、340mm厚的墻。

其中DM1.3.4砌塊磚型在建筑施工中使用于最多的塊型大的磚塊，既能提高工效也能達到節(jié)能的效果。

3 模數多孔砌塊磚的孔形設計

模數多孔磚的孔形常設計成圓孔和矩形孔。圓孔磚的受力性能較好，易于生產，多用于內墻承重或保溫隔熱要求不高的外墻；矩形孔磚保溫隔熱性能較好，常用于外墻保溫兼承重。根據《多孔磚墻體建筑構造》（96SJ101）和《多孔磚墻體結構構造》（96SG612）國家建筑標準設計圖集選用的有190、290等系列的模數多孔磚。

3.1 190系列模數多孔磚

190系列模數多孔磚尺寸有：DM1(190mm×240mm×90mm)、DM2(190mm×190mm×90mm)、DM3(190mm×10mm×90mm)、DM4(190mm×90×90mm)。

3.2 290系列模數孔磚

290系列模數多孔磚尺寸有：DM1(290mm×240mm×90mm)、DM2(290mm×190mm×90mm)、DM3(290mm×10mm×90mm)、DM4(290mm×90×90mm)。

3.3 配磚

配磚尺寸有：(190mm×90×40mm)。

按照上述原則選定模數多孔砌塊磚，還可采用190mm×290mm×90mm、190mm×340mm×90mm等的尺寸，而配磚也可采用140mm×90mm×90mm的尺寸。

4 隔熱保溫設計

系列化的模數多孔砌塊磚型無論生產制造，還是設計、施工，都符合我國目前建筑建材業(yè)應用。但對孔型設計還得從生產工藝、熱工性能及力學性等考慮。

按北京地區(qū)節(jié)能30%～50%的要求，外墻要達到500mm厚實心磚墻的保溫性能?？紤]到我國砌筑施工習慣，主磚橫、豎都有的砌筑工藝。主磚設計為190mm×190mm×90mm的方磚形，孔型為T字型，方磚兩個方向的導熱系數相同；配磚設計成一字形長條形孔，規(guī)格為190mm×140mm×90mm，該磚是一個方向砌筑工藝。這樣使190mm厚的磚與140mm厚的磚砌筑成340mm厚的墻體，其熱阻值相當500mm厚實心磚的保溫性能。若240mm厚的磚與140mm厚的磚砌筑組合成390mm厚的墻體，其熱阻值相當620mm厚的實心磚墻保溫性能。由于砌塊磚的體形較大，其中間的大孔對操作工很容易用手抓孔持磚作業(yè)，如DM1、DM2、DM3形體（表1 ）。

從熱工性能上分析，模數多孔磚砌塊磚的傳熱機理過程較復雜，要考慮坯體導熱、磚孔腔內空氣自然對流傳熱、磚孔壁間輻射換熱等傳熱因素的綜合條件下的作用。因此，模數多孔磚砌塊磚的熱阻值的數值計算有兩個特點：

（1）涉及導熱數值的計算，空腔的自然對流及壁表面輻射數值的計算；

（2）應用導熱、自然對流、輻射三種傳熱方式耦合的數值處理方法。

首先采用電模擬方法測出模數多孔磚的當量導熱系數，而對墻體熱阻值的測定，是在人工氣室中對實物砌體進行測定，其保溫效果如表2。

在2005年對夏季隔熱和冬季保溫進行試驗：

（1）冬季試驗用340mm厚的模數多孔磚墻體的總傳熱系數為1.22W/(m2·K),外墻熱阻值相當于500mm厚實心磚墻體的保溫性能。

（2）夏季隔熱試驗在室內自然通風工況下，用340mm厚的模數多孔砌塊磚（內外均未粉刷），外墻的內表面最高溫度低于室外計算溫度最高值（36.3℃）3 ℃,室內、外最高溫度的溫差在4.7℃ 。因此，可得出模數多孔砌塊磚用于外墻體的隔熱效果明顯，單一材料墻體就能夠達到節(jié)能30%～50%節(jié)能要求。

表1 DM1、DM2、DM3模數多孔磚性能

表2 模數多孔磚墻體保溫性能

5 模數多孔砌塊磚的應用

模數多孔砌塊磚經過長期使用已得到較滿意的效果。模數多孔砌塊磚墻體與常用的空心磚墻體相比，具有較多優(yōu)點：

（1）節(jié)省原材料，一般情況下可節(jié)約25%～30%。

（2）孔洞率較高，孔洞率可在29.6%～33.8%范圍內。

（3）內摻廢渣量較大，廢渣的摻量一般大于20%左右，而粉煤灰大于40%。

（4）保溫性能較好，340mm厚的模數多孔砌塊磚相當于500mm厚的實心磚的墻體保溫性能；390mm厚的模數多孔磚墻，相當于620mm厚的實心磚清水墻的保溫性能。

（5）強度較高，模數多孔砌塊磚的強度大于MU10，可用于內外墻承重。墻體的整體性和延伸性都很高，提高了抗震性能，能用于多層和高層住宅建筑。

（6）體輕塊大，減輕墻體自重，降低建筑成本費用。

（7）系數化程度高，施工中不用砍磚，提高砌筑效率。

（8）減少砌筑時的砂漿用量。