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(shí)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(huì)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(shí)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(gè)砌筑面（頂面、大面），檢測時(shí)不知道到底該以哪個(gè)面的抗壓結(jié)果評(píng)定磚的強(qiáng)度等級(jí)。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(gè)相反結(jié)論。因?qū)ζ鲋嬉?guī)定不清楚，施工現(xiàn)場采用3個(gè)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(jí)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(duì)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(duì)強(qiáng)度的影響，對(duì)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(duì)比試驗(yàn)。樣磚編號(hào)分別為:Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)。孔洞結(jié)構(gòu)詳見圖1、圖2。

圖1 Ⅰ號(hào)樣磚

圖2 Ⅱ號(hào)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(píng)定等級(jí)。其測試結(jié)果如表1、表2。

表1 Ⅰ號(hào)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(hào)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(gè)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(shí)改為大面砌筑，墻體的承載力將大大降低。因此施工時(shí)若要改變產(chǎn)品說明規(guī)定的砌筑面，必須評(píng)估砌筑面改變后墻體承載力的變化，應(yīng)得到設(shè)計(jì)或監(jiān)理的認(rèn)可。

（2）兩種磚對(duì)應(yīng)側(cè)面的強(qiáng)度也存在較大差別。Ⅰ號(hào)樣磚各受壓面均比Ⅱ號(hào)樣磚對(duì)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(hào)樣磚的孔洞尺寸比Ⅱ號(hào)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(gè)及兩個(gè)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?duì)靜止的空氣阻斷了熱流通道，熱量只能從磚的一個(gè)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(cuò)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(cuò)位排列的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(cuò)位排列的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該孔洞結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致燒結(jié)空心磚3個(gè)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(shí)，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(cuò)位排列，垂直于大面的肋（孔洞壁）錯(cuò)位排列。當(dāng)大面受壓時(shí)，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(cuò)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(duì)齊，未錯(cuò)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(shí)，直接傳遞壓力。

承受壓力的孔壁有效截面積與整個(gè)受壓截面積的比值為頂面受壓時(shí)最大，側(cè)面受壓時(shí)次之，大面受壓時(shí)最小。且大面受壓時(shí)，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(cuò)位排列。這種空洞設(shè)計(jì)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(cuò)位排列結(jié)構(gòu)，依靠孔洞中相對(duì)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(shí)，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(jí)。

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(gè)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(jí)。

（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(shí)，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(shí)，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）.