空心砌块高层建筑专用砂浆及注芯混凝土材料应用

李江华 邓朝飞

【摘要】城市的快速发展导致了土地资源的紧缺，在城市中急需建设数量更多的高层建筑来满足庞大的人口需要。在同样的占地面积下，高层建筑比传统建筑能容纳更多的人居住，节省了土地资源。但是高层建筑在高度上也远远超过了传统建筑，给建筑带来了安全的隐患。所以需要更高的技术水平来保证人们居住的安全。本文将讨论高层建筑的专用建材，即专用砌筑砂浆和混凝土的研发过程，及在建筑施工上的應用。

【关键词】高层建筑；混凝土；砌筑砂浆；应用

专用砌筑砂浆和注芯混凝土是高层建筑的新型材料，与高层建筑的其它结构相比，具有很高的经济优势和质量保证，是二十一世纪最受欢迎的建筑材料，越来越多的施工单位在进行高层建筑的施工中采用这种材料。专用砂浆和注芯混凝土的为新的建筑体系的研发打下了良好的基础，对新型建筑结构的稳步发展提供了必要的条件。

一、空心砌块、专用砂浆和注芯混凝土的应用现状

在国外先进国家，混凝土小型空心砌块（以下简称小型砌块）应用已很普及。美国用其砌筑的承重建筑已建到28层。虽然近年我国小型砌块发展迅速，但还局限用于非承重墙或不超过6层的建筑工程。应该讲高强小型砌块只有用于中高层（8～18层）建筑工程才能在与高层混凝土框架或框一剪结构的竞争中占有较大的优势。要实现小型砌块用于高层建筑，必须具备3个基本要素：高强小型砌块、高强专用砌筑砂浆（以下简称专用砂浆）和注芯混凝土。随着一批高强小型砌块生产线的引进，我国已能生产高强（MU10～MU2O）小型砌块，然而专用砂浆和注芯混凝土在我国的研究与开发尚属空白。经清华大学近2年的试验室工作（对砂浆、混凝土配比调试及材性试验），试制成功专用砂浆（DY一4）和注芯混凝土（DY一5），并于1996年6月通过部级鉴定，为小型砌块高层建筑提供了必备条件。

二、实验研究

1、专用砂浆

专用砂浆指满足小型砌块8～18层建筑砌筑要求的砂浆。考虑到小型砌块空心率高（45%）、布浆面窄、立缝高度大、表面光滑、吸水率小，因此研制的专用砂浆必须具有良好的粘结性、保水性及和易性，并做到配制方便、经济合理、性能优越。预定专用砂浆技术指标如下：

（1）根据《砌体结构设计规范》对混凝土小型空心砌块沿通缝抗剪强度（Mf）的平均值要达到：M10：Mf>0.218MPa；M15：Mf>0.267MPa；M20：Mf>0.309MPa；M25：Mf>0.345MPa；

（2）要求专用砂浆具有良好的施工性能，采用一般砌筑方法就能保证灰缝的饱满度，且灰缝能保证在8-15mm以内自由调整；

（3）专用砂浆其它各项指标：如抗折强度、抗拉强度、干缩率等均应满足混凝土空心砌块中高层建筑结构设计需要。

为了使专用砂浆具备良好的工作性能，减少施工中的水泥用量，我们将少量的外加剂与电厂煤灰混合磨成粉末，均匀掺入到专用砂浆中。经过大量试验表明，研制成的DY一4型砂浆有4个强度级别（M10，M15，M20，M25）。砂浆的工作性能如下：

（1）流动性：以砂浆稠度仪测定其沉入度来表示，控制值为6～8cm；

（2）保水性：以砂浆分层度表示，控制值为1cm左右；

（3）粘聚性：目前未找到切实可行的表征方法，仅以砌块抗剪强度及墙片破坏宏观确定。

砂浆良好的工作性能提高了砂浆与砌块粘结的饱满度（均大于80%）；经砌体双向抗剪试验，抗剪力均满足现行《规程》要求，并超过同类普通砂浆50%以上。其材性指标见表1。

2、注芯混凝土

注芯混凝土必须满足砌块砌筑的墙体高位灌孔需要，并最大限度提高砌体力学性能。注芯混凝土预定技术指标如下：

（1）良好的工作性：流动性坍落度要求大于20cm，混凝土浇灌能自由流动，充满砌块孔芯各个角落。

保水性：不分层、不离析、保证混凝土均匀。

（2）与砌块孔洞壁粘结良好，混凝土与砌块粘结成整体，共同承受荷载，并要求最大限度减少混凝土收缩量。

经大量试验，研制成的DY一5型注芯混凝土有4个强度级别（C20，C25，C30，C35），具有良好的流动性（坍落度大于20cm，坍落流动度大于35cm），浇灌后与砌块粘结良好。经破损试验，砌块与混凝土粘结极牢，未发现脱壳现象，取得了预期的效果。DY一5型注芯混凝土材性指标见表2。

3、机理分析与探讨

在高强砂浆试验中，除进行大量试配、优化选型外，还对砂浆的工作机理进行分析与探讨。如对影响砌块与砂浆粘结力的主要因素，提高砂浆工作性的几项措施，外加剂在砂浆中吸附和分散作用、润滑作用、增粘作用，以及外加剂自身的分散性、可溶性，载体材料选择，砂浆整体的保水性等进行理论分析与探讨，为专用砂浆充分发挥各组分最佳状态与效果奠定了理论基础。

在注芯混凝土试验中，对水泥、粉煤灰、砂子、石子的选择，包括水泥用量、粉煤灰掺加比例、砂石粒径与砂率、外加剂组分、掺量及对注芯混凝土的收缩进行了机理分析（包括对水泥、混凝土的生成物微观分析）。在试验中，反复调整各材料组分，使注芯混凝土工作性能（流动性、粘结性）及强度达到合理经济组合，发挥最佳状态及效果。

4、砌体力学性能试验

在试验研究过程中，我们始终以专用砂浆沿砌体通缝抗剪强度作为重点，注芯混凝土的试验重点是满足高流动度的工作性能前提下，提高混凝土抗压强度及减少混凝土的收缩率。整个试验是系统完整的。由辽宁省建设科学研究院结构试验室承担砌块砌体力学性能试验，由沈阳建筑工程学院结构试验室承担不同尺寸比例的整个墙片低周往复荷载试验，取得了预期的效果。

三、经济分析、生产设计与应用

1、经济分析

我们把专用砂浆和注芯混凝土与普通的砂浆和混凝土进行了成本、性能上面的比较，结果如下：

（1）专用砂浆的密度小于普通砂浆，单位体积干料用量也比普通砂浆少，而且掺入了15%～20%粉煤灰，导致水泥用量减少，使得专用砂浆的成本降低。专用砂浆的工作性能良好，砌筑的灰缝小，使用效果显著，和普通砂浆相比具有很大的优势。

（2）注芯混凝土由于掺入了15%的干粉煤灰，所以降低了施工中水泥的用量，成本低于普通混凝土，有很大的经济价值。在进行高层建筑的施工时，由于空心砌块的孔洞中灌入了注芯混凝土，比其他的建筑结构的工程造价低了很多，得到施工部门和用户的一致好评。

通过结果对比我们可以发现，专用砂浆和注芯混凝土的应用节约了施工成本，减少了高层建筑施工的成本预算，而且在一定程度上提高了施工质量。

2、生產设计

我们将外加剂与粉煤灰掺到一起，磨成粉末后包装，进行大量生产，生产出粉末状的改性剂1号和改性剂2号。专用砂浆用的是改性剂1号，注芯混凝土用的是改性剂2号。在施工中按照要求进行改性剂的配比，然后掺入专用砂浆和注芯混凝土中，以降低施工的难度和保证施工的质量。

3、应用

1996年我国建设首栋用混凝土小型空心砌块建设的非框架体系的高层砌块楼，即辽宁省盘锦市国税局一栋（15层）砌块住宅楼，建筑面积7000m2，砂浆和混凝土全部采用DY一4专用砂浆及DY一5注芯混凝土。此外，它们还用于黑龙江大庆市数栋砌块建筑工程中，反映良好。

经过多年的实验研究，专用砂浆及注芯混凝土的生产技术已经日趋成熟，因其具备施工方便，材料性能好，价格低廉等特点，已经越来越普遍的应用于我国高层建筑的施工中，广受施工单位的喜爱。

四、小结

专用砂浆及注芯混凝土的应用给我国的高层建筑施工带来了新的革命。与普通的砂浆和混凝土相比，专用砂浆和注芯混凝土具有极大的成本优势，在性能上也更加优越，为高层建筑的施工质量提供可靠保证，具有很高的应用价值。随着科技的发展，对于建筑质量的要求越来越高，所以我们要不断加强对于新材料新技术的研究。建设高质量的高层建筑，增加人们对生活的满意度，对维护社会的安定团结有着重要作用。

参考文献：

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[2] 高连玉，王炎.专用砂浆是推广新型墙体材料、确保工程质量的关键[J].新型建筑材料.2011（10）.

[3] 李哲，冯娟，陶丽.EPS装饰构件专用砂浆研究[A].吉林省土木建筑学会2011年学术年会论文集[C].2011.

[4] 李俊文.砂子含泥量对砌筑粘结砂浆性能影响的研究[J].江西建材.2015（08）.

规范中专用砂浆是以Mb5---Mb25来表示强度等级的。另外，所引用的内容太旧了。