装配灌浆模板砌块设计及砌筑工法*

信 任 马荣冰 卢志鹏 马景才

（1.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055；2.西安市航空基地新舟置业有限公司，陕西 西安 710089）

砌体结构是作为我国最早或最古老的建筑结构形式之一，在我国城镇化建设中发挥着重要作用。然而其施工工艺复杂、技术环节烦冗、建造效率低下[1]，且由于工人的差异性导致施工质量参差不齐，种种因素导致我国绝大多数地区村镇砌体建筑质量难以过关、震害严重，给其可持续发展与宜居改造带来了极大的阻碍[2]。

随着社会的发展，砌体结构以大力发展轻质高强材料、积极开发节能环保型建筑材料、继续加强配筋砌体和预应力砌体的研究以及加强砌体结构的模型理论研究为发展趋势[3]。《国家建筑技术政策》中指出减少烧结砖的使用，要因地制宜地发展砌块材料，包括加气混凝土砌块、新型夹心保温砌块、自保温砌块等。砌块应向高空心化、高强轻质和功能复合化、装饰化、系列化的方向发展。

装配灌浆模板砌块是一种新型建造技术与结构体系，它以简化建造技术为导向，以克服砌体结构固有顽疾为目标，可以像“搭积木”一样完成装配建造，适应装配式建筑发展潮流。它不仅保留了传统砌体结构就地取材，造价低廉的特点，而且从根本上改变了原有“一灰一砖”的砌筑工艺、改善了施工条件、降低了工人劳动强度，并确保施工质量可靠，在改变原有砌体结构破坏模式[4]的同时，缩短了工期，降低了成本。

为了满足我国众多地区现场装配模板砌块的应用与推广，切实为新时代下村镇建设提供全新、可靠、便捷、经济的建设思路，本文从多角度出发，设计一种可用于现场装配的模板砌块，并介绍其现场装配的施工工艺。

1 块型设计

模板砌块采用开放式大孔洞外板+梁肋形式（如图1所示），其中包括砌块外模板、纵横相对凹凸卯榫接口、水平梁肋以及砌块内部空腔。其设计考虑到现场拼装、施工便捷、钢筋布置、模板厚度、水平梁肋、灌浆宽度、脱模以及运输吊装等多方面因素。

图1 模板砌块

①砌块尺寸：模板砌块应尽可能放大，设计为480mm×250mm×240mm，研究表明拼接缝隙会对墙体热工性能造成一定的影响，故尽可能减少缝隙是提高保温隔热性能有效手段[5]，然而模板砌块尺寸偏大则会导致现场拼接和运输困难。本模板砌块体积适中，可以缓解交通运输与吊装困难的问题，提高了模板砌块便捷性实用性，为当前我国乡镇建设提供了一种新的选择。

②纵横相对凹凸卯榫接口：该卯榫拼接接口，分别设置于砌块外模板四周，形状采用梯形对接，2组相反的梯形对向拼接就完成了模板砌块结构的现场拼装，消除了传统锁扣因砌体精度不足造成无法正确装配、误差累积的问题，又恰到好处的避免了传统抹灰砌筑工艺。其特点降低了对砌筑工工种的要求，普通工人都可以施工操作，降低了劳动强度，缩短工期。

③砌块外模板：外模板厚度应适中，偏薄内部灌浆时可能会随混凝土张力而破坏，且外模板偏薄卯榫接口尺寸变小，不易设置；偏厚会导致内部灌浆厚度减小，墙体承载力随之下降。

④水平梁肋：设计时应考虑到其个数、位置、厚度、宽度等。水平梁肋的个数不宜过多，数量过多会导致灌浆存在较大阻碍，影响施工质量，且较多内部梁肋的存在使得钢模具制作与砌块脱模存在困难；梁肋的位置也有要求，应对称布置，且上部预留一定距离，方便横向钢筋布置以及砌块脱模；在水平梁肋与外模板连接采用一定弧度的倒圆角设计，美观的同时便于砌块脱模；水平梁肋宽度，厚度应适中，避免灌浆张力使其破坏，影响施工。

⑤内部空腔：内部空腔厚度为140mm，可以穿筋灌浆，其效果类似于相同厚度的剪力墙。钢筋布置根据大量文献深入的研究以及现场施工积累的经验,将固定孔位的钢筋布置改变为开放式孔位的钢筋布置，目的是不限制钢筋位置，可根据实际需要灵活调整，避免因模板砌块精度不足，或施工偏差造成钢筋偏移而无法对孔施工，影响施工进度。两侧不设侧板使其变为开放式的模板砌块，除了钢筋，依据不同的承载力需求还可选择不同的加强材料，土工格栅，钢丝网等。两侧不做限制也有利于混凝土的流动与整体性。

2 材料选择

2.1 我国固废现状

我国每年都会产生大量的建筑垃圾与尾矿废渣等，处理这些固废需要大量的人力、物力和财力。目前固废垃圾普遍采取堆放和掩埋的方式进行处理，其综合利用率不足5%[6]。固废垃圾长期堆存，不仅占用大量土地，而且对土壤、河流、植被、大气造成严重的环境污染和生态危害。“十四五”期间，我国推进大宗固废综合利用绿色发展，实现源头减量，守住环境底线，创新固废应用模式，因此如何将固废垃圾“变废为宝、变废为利”是行业专家关注的焦点[7]。

2.2 材料来源及应用

装配式模板砌块原材料来源广泛，主要有废旧破碎的EPS颗粒、建筑陶粒、电厂粉煤灰、铁尾矿、硅粉和脱硫石膏等等。这些无机固废材料易于获取，且成本不高，可广泛回收。本设计将常见的固废材料与混凝土按照不同的配比制作成试验试件，对其进行导热与力学性能试验，力求从中得出热工与力学同样优质的材料配比，加工处理后制成绿色保温模板砌块，以此实现垃圾资源化利用。

灌浆材料的选择可以是商品混凝土，也可以是建筑垃圾制成的再生混凝土，这使得废旧再生的理念再次得以实现。灌浆料与外模板强度可根据实际需要灵活调整，可匹配各式各样的建筑形式与层高，从乡村到城镇，该模板砌块均可胜任，这增加了新型模板砌块与新型城镇建设的契合度，有利于新型模板砌块体系的推广应用。

2.3 无机保温材料优势

传统结构保温材料时结构层施工完成后，在结构层外围覆盖保温隔热层，其工序复杂，且经风化，保温层容易脱落，耐久性差。无机固废材料，它集保温隔热于一身，其外墙不必额外施工保温层，且其材料耐久性好，可以做到与建筑结构同周期，同寿命[8]。

3 装配工艺

随着工艺水平与施工进度要求的不断提高，传统现场砌筑的方法暴露出其不足之处，装配灌浆模板砌块墙体的施工秉承了传统砌体结构现场施工的做法，又与传统砌体的施工有所不同，形成了“装配，穿筋，灌浆”三步走的新型砌体砌筑技术。

进行墙体装配砌筑时，无须抹灰，靠模板两侧梯形凸起与凹槽简单装配对位。按照设计要求，砌筑一匹，绑扎一根水平钢筋，直到砌筑封顶。竖向钢筋应根据需要进行搭接，外伸长度不宜超过1m，否则将会导致模板装配时无法穿过钢筋进行装配。模板装配时，还需要随时检查水平度与垂直度，必要时对墙体砌筑砌块进行打磨，墙体允许偏差和检查方法见表1。

表+ 墙体的允许偏差和检验方法

在墙体灌芯之前，需要对装配的模板进行检查，对于缝隙较大处，宜提前摸层砂浆，防止灌浆时漏浆。

灌芯混凝土需有足够的流动性，保证灌满模板砌块内部的孔洞。每满贯500mm左右高度时，应振捣一次，直至墙体完成。振捣棒应采用小型插入式高频率振捣棒，直径小于30mm，完成灌芯后清理墙面并养护直到墙体达到规定强度。

4 结论与展望

为贯彻推行“乡村振兴战略”，有必要建立和推广应用新型装配式模板砌块结构体系。该体系定位于建造多层城乡民用建筑，为现代化乡镇建设提供一种新思路。

装配灌浆模板砌块降低了乡村装配式建筑的成本，保留了现场施工装配的工艺，其优点适用于广大乡镇地区，施工便捷、免浆砌筑、直接装配、工艺简单，暗梁暗柱可根据需要调整，免圈梁构造柱等可最大程度简化工艺，节省工期，节约成本。

模板砌块可广泛应用回收大量无机固废材料，并可兼顾一定的保温隔热性能，节约成本，响应了“十四五”推进大宗固废综合利用绿色发展的号召。