裝配灌漿模板砌塊設(shè)計(jì)及砌筑工法*

信 任 馬榮冰 盧志鵬 馬景才

（1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055；2.西安市航空基地新舟置業(yè)有限公司，陜西 西安 710089）

砌體結(jié)構(gòu)是作為我國(guó)最早或最古老的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，在我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。然而其施工工藝復(fù)雜、技術(shù)環(huán)節(jié)煩冗、建造效率低下[1]，且由于工人的差異性導(dǎo)致施工質(zhì)量參差不齊，種種因素導(dǎo)致我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)村鎮(zhèn)砌體建筑質(zhì)量難以過(guò)關(guān)、震害嚴(yán)重，給其可持續(xù)發(fā)展與宜居改造帶來(lái)了極大的阻礙[2]。

隨著社會(huì)的發(fā)展，砌體結(jié)構(gòu)以大力發(fā)展輕質(zhì)高強(qiáng)材料、積極開(kāi)發(fā)節(jié)能環(huán)保型建筑材料、繼續(xù)加強(qiáng)配筋砌體和預(yù)應(yīng)力砌體的研究以及加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的模型理論研究為發(fā)展趨勢(shì)[3]。《國(guó)家建筑技術(shù)政策》中指出減少燒結(jié)磚的使用，要因地制宜地發(fā)展砌塊材料，包括加氣混凝土砌塊、新型夾心保溫砌塊、自保溫砌塊等。砌塊應(yīng)向高空心化、高強(qiáng)輕質(zhì)和功能復(fù)合化、裝飾化、系列化的方向發(fā)展。

裝配灌漿模板砌塊是一種新型建造技術(shù)與結(jié)構(gòu)體系，它以簡(jiǎn)化建造技術(shù)為導(dǎo)向，以克服砌體結(jié)構(gòu)固有頑疾為目標(biāo)，可以像“搭積木”一樣完成裝配建造，適應(yīng)裝配式建筑發(fā)展潮流。它不僅保留了傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)就地取材，造價(jià)低廉的特點(diǎn)，而且從根本上改變了原有“一灰一磚”的砌筑工藝、改善了施工條件、降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并確保施工質(zhì)量可靠，在改變?cè)衅鲶w結(jié)構(gòu)破壞模式[4]的同時(shí)，縮短了工期，降低了成本。

為了滿(mǎn)足我國(guó)眾多地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)裝配模板砌塊的應(yīng)用與推廣，切實(shí)為新時(shí)代下村鎮(zhèn)建設(shè)提供全新、可靠、便捷、經(jīng)濟(jì)的建設(shè)思路，本文從多角度出發(fā)，設(shè)計(jì)一種可用于現(xiàn)場(chǎng)裝配的模板砌塊，并介紹其現(xiàn)場(chǎng)裝配的施工工藝。

1 塊型設(shè)計(jì)

模板砌塊采用開(kāi)放式大孔洞外板+梁肋形式（如圖1所示），其中包括砌塊外模板、縱橫相對(duì)凹凸卯榫接口、水平梁肋以及砌塊內(nèi)部空腔。其設(shè)計(jì)考慮到現(xiàn)場(chǎng)拼裝、施工便捷、鋼筋布置、模板厚度、水平梁肋、灌漿寬度、脫模以及運(yùn)輸?shù)跹b等多方面因素。

圖1 模板砌塊

①砌塊尺寸：模板砌塊應(yīng)盡可能放大，設(shè)計(jì)為480mm×250mm×240mm，研究表明拼接縫隙會(huì)對(duì)墻體熱工性能造成一定的影響，故盡可能減少縫隙是提高保溫隔熱性能有效手段[5]，然而模板砌塊尺寸偏大則會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)拼接和運(yùn)輸困難。本模板砌塊體積適中，可以緩解交通運(yùn)輸與吊裝困難的問(wèn)題，提高了模板砌塊便捷性實(shí)用性，為當(dāng)前我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)提供了一種新的選擇。

②縱橫相對(duì)凹凸卯榫接口：該卯榫拼接接口，分別設(shè)置于砌塊外模板四周，形狀采用梯形對(duì)接，2組相反的梯形對(duì)向拼接就完成了模板砌塊結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)拼裝，消除了傳統(tǒng)鎖扣因砌體精度不足造成無(wú)法正確裝配、誤差累積的問(wèn)題，又恰到好處的避免了傳統(tǒng)抹灰砌筑工藝。其特點(diǎn)降低了對(duì)砌筑工工種的要求，普通工人都可以施工操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短工期。

③砌塊外模板：外模板厚度應(yīng)適中，偏薄內(nèi)部灌漿時(shí)可能會(huì)隨混凝土張力而破壞，且外模板偏薄卯榫接口尺寸變小，不易設(shè)置；偏厚會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部灌漿厚度減小，墻體承載力隨之下降。

④水平梁肋：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到其個(gè)數(shù)、位置、厚度、寬度等。水平梁肋的個(gè)數(shù)不宜過(guò)多，數(shù)量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致灌漿存在較大阻礙，影響施工質(zhì)量，且較多內(nèi)部梁肋的存在使得鋼模具制作與砌塊脫模存在困難；梁肋的位置也有要求，應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置，且上部預(yù)留一定距離，方便橫向鋼筋布置以及砌塊脫模；在水平梁肋與外模板連接采用一定弧度的倒圓角設(shè)計(jì)，美觀的同時(shí)便于砌塊脫模；水平梁肋寬度，厚度應(yīng)適中，避免灌漿張力使其破壞，影響施工。

⑤內(nèi)部空腔：內(nèi)部空腔厚度為140mm，可以穿筋灌漿，其效果類(lèi)似于相同厚度的剪力墻。鋼筋布置根據(jù)大量文獻(xiàn)深入的研究以及現(xiàn)場(chǎng)施工積累的經(jīng)驗(yàn),將固定孔位的鋼筋布置改變?yōu)殚_(kāi)放式孔位的鋼筋布置，目的是不限制鋼筋位置，可根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整，避免因模板砌塊精度不足，或施工偏差造成鋼筋偏移而無(wú)法對(duì)孔施工，影響施工進(jìn)度。兩側(cè)不設(shè)側(cè)板使其變?yōu)殚_(kāi)放式的模板砌塊，除了鋼筋，依據(jù)不同的承載力需求還可選擇不同的加強(qiáng)材料，土工格柵，鋼絲網(wǎng)等。兩側(cè)不做限制也有利于混凝土的流動(dòng)與整體性。

2 材料選擇

2.1 我國(guó)固廢現(xiàn)狀

我國(guó)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾與尾礦廢渣等，處理這些固廢需要大量的人力、物力和財(cái)力。目前固廢垃圾普遍采取堆放和掩埋的方式進(jìn)行處理，其綜合利用率不足5%[6]。固廢垃圾長(zhǎng)期堆存，不僅占用大量土地，而且對(duì)土壤、河流、植被、大氣造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)危害。“十四五”期間，我國(guó)推進(jìn)大宗固廢綜合利用綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)源頭減量，守住環(huán)境底線(xiàn)，創(chuàng)新固廢應(yīng)用模式，因此如何將固廢垃圾“變廢為寶、變廢為利”是行業(yè)專(zhuān)家關(guān)注的焦點(diǎn)[7]。

2.2 材料來(lái)源及應(yīng)用

裝配式模板砌塊原材料來(lái)源廣泛，主要有廢舊破碎的EPS顆粒、建筑陶粒、電廠粉煤灰、鐵尾礦、硅粉和脫硫石膏等等。這些無(wú)機(jī)固廢材料易于獲取，且成本不高，可廣泛回收。本設(shè)計(jì)將常見(jiàn)的固廢材料與混凝土按照不同的配比制作成試驗(yàn)試件，對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)熱與力學(xué)性能試驗(yàn)，力求從中得出熱工與力學(xué)同樣優(yōu)質(zhì)的材料配比，加工處理后制成綠色保溫模板砌塊，以此實(shí)現(xiàn)垃圾資源化利用。

灌漿材料的選擇可以是商品混凝土，也可以是建筑垃圾制成的再生混凝土，這使得廢舊再生的理念再次得以實(shí)現(xiàn)。灌漿料與外模板強(qiáng)度可根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整，可匹配各式各樣的建筑形式與層高，從鄉(xiāng)村到城鎮(zhèn)，該模板砌塊均可勝任，這增加了新型模板砌塊與新型城鎮(zhèn)建設(shè)的契合度，有利于新型模板砌塊體系的推廣應(yīng)用。

2.3 無(wú)機(jī)保溫材料優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)保溫材料時(shí)結(jié)構(gòu)層施工完成后，在結(jié)構(gòu)層外圍覆蓋保溫隔熱層，其工序復(fù)雜，且經(jīng)風(fēng)化，保溫層容易脫落，耐久性差。無(wú)機(jī)固廢材料，它集保溫隔熱于一身，其外墻不必額外施工保溫層，且其材料耐久性好，可以做到與建筑結(jié)構(gòu)同周期，同壽命[8]。

3 裝配工藝

隨著工藝水平與施工進(jìn)度要求的不斷提高，傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)砌筑的方法暴露出其不足之處，裝配灌漿模板砌塊墻體的施工秉承了傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工的做法，又與傳統(tǒng)砌體的施工有所不同，形成了“裝配，穿筋，灌漿”三步走的新型砌體砌筑技術(shù)。

進(jìn)行墻體裝配砌筑時(shí)，無(wú)須抹灰，靠模板兩側(cè)梯形凸起與凹槽簡(jiǎn)單裝配對(duì)位。按照設(shè)計(jì)要求，砌筑一匹，綁扎一根水平鋼筋，直到砌筑封頂。豎向鋼筋應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行搭接，外伸長(zhǎng)度不宜超過(guò)1m，否則將會(huì)導(dǎo)致模板裝配時(shí)無(wú)法穿過(guò)鋼筋進(jìn)行裝配。模板裝配時(shí)，還需要隨時(shí)檢查水平度與垂直度，必要時(shí)對(duì)墻體砌筑砌塊進(jìn)行打磨，墻體允許偏差和檢查方法見(jiàn)表1。

表+ 墻體的允許偏差和檢驗(yàn)方法

在墻體灌芯之前，需要對(duì)裝配的模板進(jìn)行檢查，對(duì)于縫隙較大處，宜提前摸層砂漿，防止灌漿時(shí)漏漿。

灌芯混凝土需有足夠的流動(dòng)性，保證灌滿(mǎn)模板砌塊內(nèi)部的孔洞。每滿(mǎn)貫500mm左右高度時(shí)，應(yīng)振搗一次，直至墻體完成。振搗棒應(yīng)采用小型插入式高頻率振搗棒，直徑小于30mm，完成灌芯后清理墻面并養(yǎng)護(hù)直到墻體達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度。

4 結(jié)論與展望

為貫徹推行“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”，有必要建立和推廣應(yīng)用新型裝配式模板砌塊結(jié)構(gòu)體系。該體系定位于建造多層城鄉(xiāng)民用建筑，為現(xiàn)代化鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)提供一種新思路。

裝配灌漿模板砌塊降低了鄉(xiāng)村裝配式建筑的成本，保留了現(xiàn)場(chǎng)施工裝配的工藝，其優(yōu)點(diǎn)適用于廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，施工便捷、免漿砌筑、直接裝配、工藝簡(jiǎn)單，暗梁暗柱可根據(jù)需要調(diào)整，免圈梁構(gòu)造柱等可最大程度簡(jiǎn)化工藝，節(jié)省工期，節(jié)約成本。

模板砌塊可廣泛應(yīng)用回收大量無(wú)機(jī)固廢材料，并可兼顧一定的保溫隔熱性能，節(jié)約成本，響應(yīng)了“十四五”推進(jìn)大宗固廢綜合利用綠色發(fā)展的號(hào)召。