節(jié)能型燒結(jié)空心磚（砌塊）強(qiáng)度檢測與砌筑的探討

肖元柄，冉莉，沈培榮

（重慶市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站檢測中心，重慶 400050）

1 概述

1.1 燒結(jié)空心磚是節(jié)能的墻體材料

研究表明，燒結(jié)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(jié)磚墻體的“建筑耗能”（即建材耗能）較高（例如，燒結(jié)實(shí)心磚墻體的“建筑耗能”是混凝土墻體的3.12倍，燒結(jié)空心磚墻體的“建筑耗能”也達(dá)混凝土墻體的1.845倍），但是燒結(jié)磚尤其是燒結(jié)空心磚（空洞率達(dá)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(dǎo)熱系數(shù)比燒結(jié)磚大，鋼筋混凝土和素混凝土墻體的傳熱系數(shù) （W/m·k）比燒結(jié)磚墻高，是燒結(jié)實(shí)心磚的2.15倍，是孔洞率25%～28%的燒結(jié)多孔磚3.0倍左右。傳熱系數(shù)大，散熱快，為了控制室內(nèi)溫度，必須消耗大量能量。建筑物在長達(dá)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(jié)實(shí)心磚圍護(hù)墻體的2倍以上，是燒結(jié)多孔磚圍護(hù)墻體的3倍左右。空洞率達(dá)40%以上的燒結(jié)空心磚圍護(hù)墻體耗能更少，采用空洞率達(dá)40%以上的燒結(jié)空心磚（砌塊）的圍護(hù)墻體的建筑物，其綜合節(jié)能效果更顯著。建筑物維護(hù)墻體采用燒結(jié)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(zāi)隱患。燒結(jié)空心磚可以充分利用工業(yè)廢碴煤矸石和頁巖等生產(chǎn)，這是燒結(jié)空心磚之所以應(yīng)用日益廣泛的根本原因。

1.2 燒結(jié)空心磚強(qiáng)度檢測和砌筑的問題

因具有良好的節(jié)能效果，燒結(jié)空心磚被廣泛用于工程。但目前燒結(jié)空心磚的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)尚不齊全，除《燒結(jié)空心磚和空心砌塊》（GB13545-2003）規(guī)定了質(zhì)量指標(biāo)，強(qiáng)度以大面抗壓強(qiáng)度結(jié)果表示，試驗(yàn)按GB/T2542規(guī)定進(jìn)行外，重慶許多磚廠生產(chǎn)的“節(jié)能型燒結(jié)空心磚”都是按各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前國家、行業(yè)、地方均無《節(jié)能型燒結(jié)空心磚》的專門標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量指標(biāo)和強(qiáng)度檢測要求也不完全相同。這給節(jié)能型燒結(jié)空心磚的質(zhì)量控制造成一定的困惑。首先企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)控制產(chǎn)品出廠的依據(jù)，但缺乏社會公信力，如要將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為工程質(zhì)量驗(yàn)收依據(jù)，需要得到有關(guān)質(zhì)量監(jiān)督部門和建設(shè)方的認(rèn)可；其次，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不一，使得“節(jié)能型燒結(jié)空心磚（砌塊）”強(qiáng)度檢測結(jié)果可能出現(xiàn)異議。有時送檢委托單填寫的“檢測依據(jù)”不準(zhǔn)確，要求頂面（孔洞豎向）砌筑按《燒結(jié)空心磚和空心砌塊》（GB13545-2003）檢測；有的填按《砌墻磚試驗(yàn)方法》（GB/T2542）檢測；還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，節(jié)能型燒結(jié)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(jié)果評定磚的強(qiáng)度等級。因?yàn)椴煌軌好娴目箟簭?qiáng)度相差懸殊，可能得出合格與不合格的兩個相反結(jié)論。因?qū)ζ鲋嬉?guī)定不清楚，施工現(xiàn)場采用3個砌筑面（頂面、側(cè)面、大面）都有可能，為準(zhǔn)確判定節(jié)能型燒結(jié)空心磚（砌塊）的強(qiáng)度等級和充分發(fā)揮燒結(jié)空心磚的節(jié)能效果和承載力，我們就燒結(jié)空心磚的檢測和砌筑作一些探討。

2 燒結(jié)空心磚不同受壓面抗壓強(qiáng)度差異

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

圖1 Ⅰ號樣磚

圖2 Ⅱ號樣磚

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

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

表2 Ⅱ號樣磚不同受壓面實(shí)測抗壓強(qiáng)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(qiáng)度結(jié)果說明:

（1）每種磚3個不同受壓面的抗壓強(qiáng)度存在顯著差別，頂面抗壓強(qiáng)度最高、側(cè)面次之、大面最低。大面抗壓強(qiáng)度低于MU2.5。如果產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)得到設(shè)計或監(jiān)理的認(rèn)可。

（2）兩種磚對應(yīng)側(cè)面的強(qiáng)度也存在較大差別。Ⅰ號樣磚各受壓面均比Ⅱ號樣磚對應(yīng)的面低，因?yàn)槌u體本身強(qiáng)度可能有差別外，主要是兩種磚的孔洞結(jié)構(gòu)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(cè)面中部有一較深凹槽。

（3）燒結(jié)空心磚的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)必須標(biāo)明砌筑面，且必須與強(qiáng)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(yīng)以強(qiáng)度最低的面作為強(qiáng)度檢測的抗壓面。

3 孔洞結(jié)構(gòu)決定燒結(jié)空心磚的節(jié)能效果

燒結(jié)多孔磚、燒結(jié)空心磚具備較好的保溫性能，是因?yàn)榭锥粗邢鄬o止的空氣阻斷了熱流通道，熱量只能從磚的一個面經(jīng)曲折而狹小的磚體中的肋和壁艱難前行。實(shí)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?yàn)楹笳叩臒崃魍ǖ栏邸⒏M小，熱流通過更困難。

根據(jù)以上節(jié)能機(jī)理，節(jié)能型燒結(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)計。為降低能耗，2012年4月1日實(shí)施的《燒結(jié)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(jié)構(gòu)決定了燒結(jié)空心磚的不同側(cè)面抗壓強(qiáng)度

為降低能耗，燒結(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)計。該孔洞結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致燒結(jié)空心磚3個不同面抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生巨大差異的根本原因。

因?yàn)楫?dāng)燒結(jié)空心磚（砌塊）頂面受壓時，磚內(nèi)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(dāng)大面受壓時，側(cè)面的邊孔壁可直接將壓力傳遞到底面，中間孔壁因?yàn)殄e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(cè)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(dāng)側(cè)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(cè)面受壓時次之，大面受壓時最小。且大面受壓時，只有靠側(cè)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(yuǎn)小于軸向抗壓承載力。所以，頂面抗壓強(qiáng)度最高，側(cè)面次之，大面最小。磚的孔洞結(jié)構(gòu)決定了磚不同受壓面的抗壓強(qiáng)度。因此必須按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的面砌筑和檢測。

為什么《燒結(jié)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(qiáng)度？因?yàn)樵摯u孔洞排列與側(cè)面平行，而與大面平行方向空洞是錯位排列。這種空洞設(shè)計與目前重慶地區(qū)的節(jié)能型燒結(jié)空心磚的孔結(jié)構(gòu)布置不同（圖3）。

圖3 普通燒結(jié)空心磚

5 宜將《燒結(jié)保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）作為節(jié)能型燒結(jié)空心磚的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

“節(jié)能型燒結(jié)空心磚”實(shí)際就是燒結(jié)空心磚，節(jié)能機(jī)理相同，是利用薄壁多孔（條形）洞單向錯位排列結(jié)構(gòu)，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(jié)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(jié)空心磚和空心砌塊”專用的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為檢測依據(jù)缺乏公信力，還必須獲得有關(guān)部門認(rèn)可。因此，筆者建議，將《燒結(jié)保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）作為“節(jié)能型燒結(jié)空心磚”的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

GB26538-2011明確規(guī)定，試件制作按GB/T2542規(guī)定進(jìn)行，其受壓面為實(shí)際使用承壓面。該規(guī)定與 《墻體材料應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范》（GB50574-2010）10.2.1規(guī)定相同:“塊體材料抗壓試驗(yàn)時，加載方向與其在砌體中所受重力方向一致。”因此，磚廠應(yīng)在產(chǎn)品說明書中標(biāo)明砌筑面及強(qiáng)度等級。

6 結(jié)語

根據(jù)以上討論，筆者認(rèn)為:

（1）節(jié)能型燒結(jié)空心磚（砌塊）是燒結(jié)空心磚的一種，節(jié)能機(jī)理完全相同，也是燒結(jié)保溫磚（保溫砌塊）的一種產(chǎn)品，目前國家無專門標(biāo)準(zhǔn)的情況下，建議將《燒結(jié)保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）作為“節(jié)能型燒結(jié)空心磚”產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

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

（3）節(jié)能型燒結(jié)空心磚（砌塊）檢測依據(jù)采用《燒結(jié)保溫磚和保溫砌塊》（GB26538-2011）時，在委托書中應(yīng)標(biāo)明砌筑面——即抗壓強(qiáng)度檢測面。

（4）施工時，燒結(jié)空心磚必須按產(chǎn)品說明規(guī)定面砌筑。

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