節(jié)能型燒結空心磚（砌塊）強度檢測與砌筑的探討

肖元柄，冉莉，沈培榮

（重慶市建設工程質量監(jiān)督總站檢測中心，重慶 400050）

1 概述

1.1 燒結空心磚是節(jié)能的墻體材料

研究表明，燒結空心磚是節(jié)能的墻體材料。建筑物耗能由“建筑耗能”和“使用耗能”兩部分組成，雖然燒結磚墻體的“建筑耗能”（即建材耗能）較高（例如，燒結實心磚墻體的“建筑耗能”是混凝土墻體的3.12倍，燒結空心磚墻體的“建筑耗能”也達混凝土墻體的1.845倍），但是燒結磚尤其是燒結空心磚（空洞率達40%以上）墻體在使用階段“使用耗能”比混凝土和鋼筋混凝土墻體小。因混凝土和鋼筋的導熱系數比燒結磚大，鋼筋混凝土和素混凝土墻體的傳熱系數 （W/m·k）比燒結磚墻高，是燒結實心磚的2.15倍，是孔洞率25%～28%的燒結多孔磚3.0倍左右。傳熱系數大，散熱快，為了控制室內溫度，必須消耗大量能量。建筑物在長達幾十年的使用時間里，鋼筋混凝土墻體建筑物“使用耗能”是燒結實心磚圍護墻體的2倍以上，是燒結多孔磚圍護墻體的3倍左右?？斩绰蔬_40%以上的燒結空心磚圍護墻體耗能更少，采用空洞率達40%以上的燒結空心磚（砌塊）的圍護墻體的建筑物，其綜合節(jié)能效果更顯著。建筑物維護墻體采用燒結空心磚砌筑，可省略混凝土外墻施工聚苯泡沫板等保溫層，避免麻煩和火災隱患。燒結空心磚可以充分利用工業(yè)廢碴煤矸石和頁巖等生產，這是燒結空心磚之所以應用日益廣泛的根本原因。

1.2 燒結空心磚強度檢測和砌筑的問題

因具有良好的節(jié)能效果，燒結空心磚被廣泛用于工程。但目前燒結空心磚的產品標準尚不齊全，除《燒結空心磚和空心砌塊》（GB13545-2003）規(guī)定了質量指標，強度以大面抗壓強度結果表示，試驗按GB/T2542規(guī)定進行外，重慶許多磚廠生產的“節(jié)能型燒結空心磚”都是按各自的企業(yè)標準。目前國家、行業(yè)、地方均無《節(jié)能型燒結空心磚》的專門標準，各企業(yè)標準的質量指標和強度檢測要求也不完全相同。這給節(jié)能型燒結空心磚的質量控制造成一定的困惑。首先企業(yè)標準是企業(yè)控制產品出廠的依據，但缺乏社會公信力，如要將企業(yè)標準作為工程質量驗收依據，需要得到有關質量監(jiān)督部門和建設方的認可；其次，企業(yè)標準規(guī)定不一，使得“節(jié)能型燒結空心磚（砌塊）”強度檢測結果可能出現(xiàn)異議。有時送檢委托單填寫的“檢測依據”不準確，要求頂面（孔洞豎向）砌筑按《燒結空心磚和空心砌塊》（GB13545-2003）檢測；有的填按《砌墻磚試驗方法》（GB/T2542）檢測；還有企業(yè)標準中規(guī)定，節(jié)能型燒結空心磚有兩個砌筑面（頂面、大面），檢測時不知道到底該以哪個面的抗壓結果評定磚的強度等級。因為不同受壓面的抗壓強度相差懸殊，可能得出合格與不合格的兩個相反結論。因對砌筑面規(guī)定不清楚，施工現(xiàn)場采用3個砌筑面（頂面、側面、大面）都有可能，為準確判定節(jié)能型燒結空心磚（砌塊）的強度等級和充分發(fā)揮燒結空心磚的節(jié)能效果和承載力，我們就燒結空心磚的檢測和砌筑作一些探討。

2 燒結空心磚不同受壓面抗壓強度差異

在檢測中我們發(fā)現(xiàn):對燒結空心磚采用不同受壓面測得的抗壓強度不同，且相差懸殊。為了解燒結空心磚抗壓面對強度的影響，對兩種孔洞結構不同的節(jié)能型燒結空心磚進行對比試驗。樣磚編號分別為:Ⅰ號、Ⅱ號。孔洞結構詳見圖1、圖2。

圖1 Ⅰ號樣磚

圖2 Ⅱ號樣磚

每種磚隨機抽取30塊，再分為3組（每組10塊），分別按大面、頂面、側面采用坐漿法制作抗壓試件，試件成型養(yǎng)護3d后按《砌墻磚試驗方法》（GB/T2542-2003）進行強度檢測。強度按GB13545-2003評定等級。其測試結果如表1、表2。

表1 Ⅰ號樣磚不同受壓面實測抗壓強度（n=10）規(guī)格:240mm×200 mm×190mm

表2 Ⅱ號樣磚不同受壓面實測抗壓強度 (n=10)規(guī)格:240mm×200 mm×190mm

以上兩種磚不同受壓面所測抗壓強度結果說明:

（1）每種磚3個不同受壓面的抗壓強度存在顯著差別，頂面抗壓強度最高、側面次之、大面最低。大面抗壓強度低于MU2.5。如果產品說明書規(guī)定頂面砌筑，施工時改為大面砌筑，墻體的承載力將大大降低。因此施工時若要改變產品說明規(guī)定的砌筑面，必須評估砌筑面改變后墻體承載力的變化，應得到設計或監(jiān)理的認可。

（2）兩種磚對應側面的強度也存在較大差別。Ⅰ號樣磚各受壓面均比Ⅱ號樣磚對應的面低，因為除磚體本身強度可能有差別外，主要是兩種磚的孔洞結構不同。Ⅰ號樣磚的孔洞尺寸比Ⅱ號樣磚大，尤其中部孔更大，且右側面中部有一較深凹槽。

（3）燒結空心磚的產品標準必須標明砌筑面，且必須與強度檢測面相同。一種磚不宜規(guī)定兩個及兩個以上砌筑面，否則應以強度最低的面作為強度檢測的抗壓面。

3 孔洞結構決定燒結空心磚的節(jié)能效果

燒結多孔磚、燒結空心磚具備較好的保溫性能，是因為孔洞中相對靜止的空氣阻斷了熱流通道，熱量只能從磚的一個面經曲折而狹小的磚體中的肋和壁艱難前行。實踐證明，矩形（條形）孔的多孔磚和空心磚比圓形孔的保溫性能好，有規(guī)則錯位排列的多孔磚、空心磚的保溫性能更好，因為后者的熱流通道更曲折、更狹小，熱流通過更困難。

根據以上節(jié)能機理，節(jié)能型燒結空心磚均采用矩形條孔（孔長大于等于孔寬的3倍）、磚體中孔洞采用單向錯位排列的結構設計。為降低能耗，2012年4月1日實施的《燒結多孔磚和多孔砌塊》（GB13544-2011）取消了圓形和其他孔型，規(guī)定采用矩形孔或矩形條孔，以改善和提高節(jié)能效果。

4 孔洞結構決定了燒結空心磚的不同側面抗壓強度

為降低能耗，燒結空心磚（包括節(jié)能型）采用了矩形條孔（孔長大于等于孔寬的3倍）、磚體中孔洞采用單向錯位排列的結構設計。該孔洞結構是導致燒結空心磚3個不同面抗壓強度產生巨大差異的根本原因。

因為當燒結空心磚（砌塊）頂面受壓時，磚內條形孔的軸線與壓力方向平行，所有條形孔壁（肋）均可承受壓力；兩樣磚中孔洞都是采用單向錯位排列，垂直于大面的肋（孔洞壁）錯位排列。當大面受壓時，側面的邊孔壁可直接將壓力傳遞到底面，中間孔壁因為錯位，孔壁（橫肋）在受彎狀態(tài)下傳遞壓力，抗壓承載力大大降低；垂直于側面的肋（孔洞壁）左右對齊，未錯位，與大面平行孔壁連貫成近似直線型肋，當側面受壓時，直接傳遞壓力。

承受壓力的孔壁有效截面積與整個受壓截面積的比值為頂面受壓時最大，側面受壓時次之，大面受壓時最小。且大面受壓時，只有靠側面邊孔壁可直接上下傳遞壓力，中部其它橫向孔壁承受彎曲作用，抗彎承載力遠小于軸向抗壓承載力。所以，頂面抗壓強度最高，側面次之，大面最小。磚的孔洞結構決定了磚不同受壓面的抗壓強度。因此必須按照產品標準規(guī)定的面砌筑和檢測。

為什么《燒結空心磚和空心砌塊》（GB13545-2003）規(guī)定:用大面抗壓砌筑和檢測抗壓強度？因為該磚孔洞排列與側面平行，而與大面平行方向空洞是錯位排列。這種空洞設計與目前重慶地區(qū)的節(jié)能型燒結空心磚的孔結構布置不同（圖3）。

圖3 普通燒結空心磚

5 宜將《燒結保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）作為節(jié)能型燒結空心磚的產品標準

“節(jié)能型燒結空心磚”實際就是燒結空心磚，節(jié)能機理相同，是利用薄壁多孔（條形）洞單向錯位排列結構，依靠孔洞中相對靜止的空氣阻斷了熱流通道，減少熱量失散，起到一定保溫作用，降低能耗。因此“節(jié)能型燒結空心磚”也是保溫磚（砌塊）的一種。目前國家、行業(yè)、地方無“節(jié)能型燒結空心磚和空心砌塊”專用的標準。企業(yè)標準作為檢測依據缺乏公信力，還必須獲得有關部門認可。因此，筆者建議，將《燒結保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）作為“節(jié)能型燒結空心磚”的產品標準。

GB26538-2011明確規(guī)定，試件制作按GB/T2542規(guī)定進行，其受壓面為實際使用承壓面。該規(guī)定與 《墻體材料應用統(tǒng)一技術規(guī)范》（GB50574-2010）10.2.1規(guī)定相同:“塊體材料抗壓試驗時，加載方向與其在砌體中所受重力方向一致?！币虼?，磚廠應在產品說明書中標明砌筑面及強度等級。

6 結語

根據以上討論，筆者認為:

（1）節(jié)能型燒結空心磚（砌塊）是燒結空心磚的一種，節(jié)能機理完全相同，也是燒結保溫磚（保溫砌塊）的一種產品，目前國家無專門標準的情況下，建議將《燒結保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）作為“節(jié)能型燒結空心磚”產品標準。

（2）建議生產廠必須在產品說明書中標明磚（砌塊）砌筑面，如有兩個以上砌筑面，必須以抗壓強度最小面的強度確定其強度等級。

（3）節(jié)能型燒結空心磚（砌塊）檢測依據采用《燒結保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）時，在委托書中應標明砌筑面——即抗壓強度檢測面。

（4）施工時，燒結空心磚必須按產品說明規(guī)定面砌筑。

[1]曹世璞.燒結磚是節(jié)能的墻體材料[J].磚瓦，2012（10）.