可砌筑成鋸齒狀墻面的裝配型混凝土砌塊研究與應(yīng)用

□ 朱正國(guó) 梁國(guó)攀 莫偉萍

1 引言

在房屋建筑中，墻體抹灰是一項(xiàng)重要的施工項(xiàng)目，墻面裝修工程也被譽(yù)為“面子工程”，其抹灰施工質(zhì)量影響整個(gè)建筑的外觀和內(nèi)飾效果，若是效果不好則會(huì)影響人們生活起居的舒適性以及建筑物本身的壽命。而墻面抹灰施工中常由于設(shè)計(jì)、施工、材料等各種問(wèn)題，導(dǎo)致墻體抹灰后期出現(xiàn)裂縫、空鼓等質(zhì)量通病，需要再消耗大量的人力物力進(jìn)行維護(hù)和返修。長(zhǎng)期以來(lái)，建筑墻體抹灰的開(kāi)裂和空鼓等質(zhì)量通病一直困擾著工程技術(shù)人員和抹灰操作工人[1]。

針對(duì)墻體抹灰的開(kāi)裂和空鼓的質(zhì)量通病，現(xiàn)有施工中常用預(yù)防措施有：抹灰之前，在砂漿中摻入黏結(jié)劑；或通過(guò)對(duì)墻面甩漿（抹灰前實(shí)現(xiàn)將水泥漿均勻噴灑在墻面），使墻面變得粗糙，增加墻面砌塊與抹灰砂漿的黏結(jié)力和摩擦力（如圖1）；或者附加鋼絲網(wǎng)片增加砂漿和墻面的結(jié)合力來(lái)抗滑移（如圖2）。這些做法雖然在一定程度上能夠解決墻面抹灰空鼓和開(kāi)裂的問(wèn)題，但大大增加了墻體抹灰施工的人工和材料成本。

圖1 抹灰前墻面甩漿處理

圖2 抹灰前墻面掛網(wǎng)

2 墻體抹灰開(kāi)裂和空鼓的機(jī)理分析

在現(xiàn)行的框架房屋建筑填充墻體施工中，墻面抹灰施工前，先砌筑填充墻體。填充墻體的材料大多是采用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)方體（尺寸規(guī)格：390mm×190mm×190mm）的普通混凝土小型空心砌塊。該類型的砌塊墻體表面平整、垂直，符合規(guī)范的要求，但對(duì)后期的墻體抹灰施工造成十分不利的影響。如圖3所示，單位面積內(nèi)的抹灰砂漿，在豎向上，需要利用砂漿和墻面的黏結(jié)力來(lái)克服砂漿的重力。由抹灰砂漿受力分析可知，砂漿受到墻面的黏結(jié)合力∑F和砂漿受到的重力G并不是作用在一條直線上，無(wú)法構(gòu)成砂漿的豎向靜力平衡，并會(huì)形成一個(gè)背離墻面的不利轉(zhuǎn)動(dòng)力偶m，導(dǎo)致抹灰砂漿的滑移和脫落。另外，如圖4所示，砂漿硬化前，與墻面的黏結(jié)力非常有限，抹灰時(shí)，砂漿層外側(cè)極易產(chǎn)生向下滑移，出現(xiàn)開(kāi)裂。而且，在墻體抹灰的實(shí)踐中，抹灰使用的砂漿一般要求在4h以內(nèi)用完，但在4h的時(shí)間里，砂漿的和易性和黏結(jié)性前后會(huì)發(fā)生較大的差異。在抹灰過(guò)程中，因?yàn)閴γ娴钠秸痛怪保偌由仙皾{的和易性與黏結(jié)性能逐漸降低，砂漿與墻面的黏結(jié)力克服不了砂漿的重力，所以才造成砂漿的滑移、墮灰，以及工人反復(fù)修補(bǔ)、砂漿浪費(fèi)等現(xiàn)象，并且極易造成墻面后期開(kāi)裂、空鼓等質(zhì)量通病。長(zhǎng)期以來(lái)，人們將墻面的抹灰開(kāi)裂和空鼓的主要原因，主觀歸結(jié)于抹灰砂漿的硬化收縮以及墻面清潔度不夠，實(shí)屬誤區(qū)。抹灰砂漿的受力不平衡才是真正的誘因。

圖3 墻面抹灰砂漿受力圖

圖4 抹灰砂漿受力不平衡造成的抹灰層開(kāi)裂和空鼓

實(shí)踐證明，一些高層房屋的混凝土剪力墻墻體抹灰更容易產(chǎn)生墻面開(kāi)裂和空鼓。其根本原因在于原現(xiàn)澆混凝土墻體表面過(guò)于平整、光滑，抹灰砂漿前期難以與墻面發(fā)生有效黏結(jié)，克服不了抹灰砂漿的自重影響，導(dǎo)致后期極易形成墻面的空鼓和開(kāi)裂。業(yè)主驗(yàn)收房屋時(shí)，經(jīng)常要求施工單位返工和修復(fù)，如圖5所示。

圖5 墻面抹灰的后期開(kāi)裂和空鼓

鑒于目前對(duì)墻體抹灰質(zhì)量控制的施工難度和不利因素，本文從墻體抹灰的基本面—墻面入手，深入分析墻面抹灰開(kāi)裂和空鼓的根本原因，并創(chuàng)新性地提出一種裝配型的混凝土空心砌塊，可砌筑成鋸齒狀的墻面，能徹底從源頭上解決墻體抹灰的質(zhì)量通病。

3 裝配型砌塊的方案設(shè)計(jì)

本文所述裝配型砌塊是在能完全滿足現(xiàn)行的墻體砌筑施工技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，不改變現(xiàn)有的砌塊制作材料強(qiáng)度配比，只在砌塊的外形上做出局部相應(yīng)的改變，尺寸規(guī)格如圖6所示，砌塊截面采用“梯形”截面的方式，砌塊上口比下底寬2cm，即每側(cè)上下寬度相差1cm，如圖6（c）所示。

圖6 裝配型砌塊尺寸設(shè)計(jì)即效果圖

如圖7（a）所示，相鄰的兩層砌塊能通過(guò)凹槽和凸起進(jìn)行裝配組砌，結(jié)合砂漿嵌固成墻體，在水平接縫處，每側(cè)有1cm錯(cuò)臺(tái)，從而形成鋸齒狀墻面，該墻面不會(huì)影響墻體的整體垂直度和平整度。相鄰的兩匹磚縫錯(cuò)臺(tái)對(duì)后期的墻面抹灰砂漿層，在每層砌塊的側(cè)面直接產(chǎn)生豎向向上的襯托反力n，可有效克服抹灰砂漿的豎向重力g，從力學(xué)角度解決了抹灰砂漿豎向受力平衡的問(wèn)題，如圖7（b）。此時(shí)，砂漿不會(huì)再產(chǎn)生相對(duì)墻面的滑移，砂漿與墻面的抗滑移黏結(jié)不會(huì)產(chǎn)生，墻面砂漿的自重完全由每層砌塊凸起的邊緣承擔(dān)，外界大氣壓力F能使抹灰砂漿與墻面貼緊，形成砂漿的封閉吸附，從而徹底地克服了抹灰砂漿的滑移和脫落，從根本上消除了導(dǎo)致抹灰砂漿開(kāi)裂和空鼓的“受力不平衡”的誘因。

圖7 裝配型砌塊組砌墻體及墻面抹灰示意圖

4 裝配型砌塊的試驗(yàn)與實(shí)踐

前期，筆者先按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行磚模設(shè)計(jì)與制作，并預(yù)制出裝配型砌塊20塊，進(jìn)行了試驗(yàn)墻體的砌筑和抹灰驗(yàn)證。試驗(yàn)證明抹灰砂漿與墻面黏結(jié)牢固，不會(huì)產(chǎn)生砂漿的滑移、開(kāi)裂和空鼓，且墻體的砌筑和墻面抹灰施工操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量可靠，完全滿足規(guī)范驗(yàn)收要求。該裝配型砌塊已獲得了實(shí)用新型專利授權(quán)（專利號(hào)：ZL201721589284.8）。

后期，筆者在原設(shè)計(jì)砌塊和磚?；A(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)，如圖8、圖9所示，并與校企合作企業(yè)共同研發(fā)，進(jìn)行整磚和半磚的生產(chǎn)。該新型砌塊在廣西貴港市“中嘉景苑工程項(xiàng)目”“盛世天禧工程項(xiàng)目”等3個(gè)高層項(xiàng)目中的墻體填充施工及抹灰進(jìn)行了推廣應(yīng)用，并獲得2019年廣西區(qū)級(jí)工法認(rèn)證（工法編號(hào)：GXGF090-2019）。

該砌塊按照現(xiàn)有的常用混凝土空心砌塊MU7.5的制作配合比[2]（水泥269kg/m3，砂236kg/m3，粉煤灰288kg/m3，碎石339kg/m3，爐渣629kg/m3，水140 kg/m3；w/c：0.6）進(jìn)行制作，并采集材料樣品進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，符合《普通混凝土小型空心砌塊規(guī)范》強(qiáng)度要求。

圖8 整磚磚模設(shè)計(jì)

圖9 半磚磚模設(shè)計(jì)

圖10 砌塊生產(chǎn)及養(yǎng)護(hù)

該混凝土砌塊采用自然養(yǎng)護(hù)，如圖10所示。養(yǎng)護(hù)28d后，即可用于砌筑墻體。本砌塊的砌筑方法與現(xiàn)有的其他填充墻體砌筑方式相同，但操作更加簡(jiǎn)易，相鄰的兩皮砌塊之間可以通過(guò)卡槽進(jìn)行座漿裝配組砌，更加容易使砌塊之間對(duì)中，另外也更加方便安置拉結(jié)筋，使之不易偏位，如圖11所示。墻面兩側(cè)在每層磚的水平灰縫處均勻形成一道局部外凸1cm錯(cuò)臺(tái)，墻面整體呈現(xiàn)規(guī)則的鋸齒狀，且能保證墻面的整體垂直和平整，如圖12所示。

圖11 砌塊砌筑墻體

圖12 鋸齒狀墻面

圖13 試驗(yàn)墻體墻面抹灰鋸齒狀斷面

墻體砌筑完畢，7d后對(duì)頂部進(jìn)行斜砌塞縫，便可以直接進(jìn)行墻面抹灰作業(yè)，無(wú)須對(duì)墻面基層進(jìn)行甩漿或掛網(wǎng)處理。由于相鄰兩匹磚的每側(cè)水平磚縫位置，上凹下凸相差1cm，即鋸齒狀的深度為1cm，而一般抹灰厚度為2cm，足以覆蓋原墻面的灰縫鋸齒，形成統(tǒng)一的平整的墻面。并且，抹灰時(shí)不需分層，工人只需將灰餅厚度控制在2cm，一次性上灰，再用刮尺整平墻面即可。抹灰過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)掉灰、滑灰現(xiàn)象，從而大大提高抹灰施工效率和質(zhì)量。如圖13所示，抹灰砂漿和鋸齒狀墻面有效結(jié)合，后期墻面無(wú)任何空鼓和開(kāi)裂現(xiàn)象發(fā)生。

該砌塊在項(xiàng)目樣板工程墻體砌筑和抹灰施工過(guò)程中，得到了作業(yè)工人的一致好評(píng)，稱“該砌塊砌墻好施工、抹灰不易掉、節(jié)省勞動(dòng)量、磚體之間鑲嵌度好、整體穩(wěn)固性增強(qiáng)”。近一年來(lái)，該裝配型混凝土空心砌塊墻體抹灰后、墻面從未發(fā)生開(kāi)裂和空鼓現(xiàn)象，有效解決了抹灰質(zhì)量通病問(wèn)題。為此，施工單位舉辦了公司觀摩會(huì)，邀請(qǐng)當(dāng)?shù)刈》砍青l(xiāng)建設(shè)管理部門和建設(shè)單位參觀，得到了業(yè)主和當(dāng)?shù)亟ü懿块T的一致肯定和高度贊賞。

5 裝配型混凝土砌塊的優(yōu)勢(shì)

本文所述的裝配型混凝土空心砌塊的原材料和配合比與現(xiàn)有的混凝土空心砌塊完全相同。通過(guò)試驗(yàn)和實(shí)踐應(yīng)用可以看出，與現(xiàn)有的砌塊及所砌墻體相比，本文所述的裝配型砌塊具備以下突出優(yōu)勢(shì)：

（1）采用此項(xiàng)裝配型砌塊，相對(duì)于現(xiàn)有的墻體組砌方式，本砌塊更加方便墻體施工的組砌，利用該砌塊本身具有的上凹下凸的特點(diǎn)，通過(guò)嵌固組砌的方式，砌筑工人很容易做到砌塊的對(duì)中，并保證墻面的整體垂直度，從而可以減少“三匹一吊，五匹一靠”的次數(shù)，提高砌筑工效；另外，能大大方便墻體拉結(jié)筋的安裝定位，提高墻體的整體抗震性能。

（2）利用此項(xiàng)裝配型砌塊可組砌成鋸齒狀的墻面，每層砌塊凹凸相差10mm，從而形成一道鋸齒狀外托，在墻面每道磚縫處可提供均勻向上的反力，克服抹灰砂漿的滑移，從而有效防止抹灰過(guò)程中砂漿的脫落、墮灰，增加墻面與抹灰砂漿的結(jié)合力，徹底根除墻體后期出現(xiàn)空鼓的質(zhì)量缺陷，提高抹灰工藝的質(zhì)量，減少砂漿的浪費(fèi)，減少單位面積內(nèi)工人抹灰操作的次數(shù)，提高抹灰工效。

（3）利用此項(xiàng)裝配型砌塊組砌墻體，能實(shí)現(xiàn)砂漿和墻體的有效結(jié)合，完全可以省去抹灰前墻面的“錨漿”“掛網(wǎng)”等基層處理環(huán)節(jié)，減少施工工藝環(huán)節(jié)，大大節(jié)省抹灰工料成本。

6 結(jié)論及展望

綜上所述，本文所述的裝配型混凝土空心砌塊，創(chuàng)新性地提出利用砌塊自身的特點(diǎn)，裝配組砌出鋸齒狀墻面，從靜力學(xué)平衡角度，克服了抹灰砂漿因自重產(chǎn)生的滑移和脫落，從源頭上徹底解決了長(zhǎng)期以來(lái)墻面抹灰開(kāi)裂和空鼓的質(zhì)量通病，為建筑墻體砌筑以及抹灰施工提供了一項(xiàng)較為先進(jìn)的保質(zhì)、節(jié)能、提效措施和方案，工程應(yīng)用和推廣價(jià)值可觀。

另外，按照本文所述的利用鋸齒狀墻面能消除抹灰砂漿滑移的方式，可推廣到高層房屋建筑的混凝土剪力墻墻面抹灰施工。澆筑剪力墻混凝土之前，只需將剪力墻模板內(nèi)側(cè)面事先處理成反向鋸齒狀，拆模后，混凝土的表面即可形成類似本文所述的鋸齒狀墻面，從而實(shí)現(xiàn)與本文所述砌塊組砌成的墻體具有同樣抹灰效果。

其次，目前市場(chǎng)上的抹灰砂漿大多是使用河砂，現(xiàn)如今的河砂產(chǎn)量日漸稀少。而用人工砂（石子加工的副產(chǎn)品，顆粒大多呈片狀）制備的砂漿和現(xiàn)行砌塊砌筑的墻面抹灰結(jié)合難度更大，所以人工砂砂漿抹灰無(wú)法應(yīng)用和推廣。本文所述的砌塊組砌的鋸齒狀墻面能為抹灰砂漿提供豎向支撐力，可為人工砂砂漿抹灰應(yīng)用開(kāi)拓新的使用空間，形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。