LZ型混合纖維聚苯顆粒再生保溫混凝土砌塊設(shè)計(jì)研究*

孫 明，胡揚(yáng)陽，黃 蓉

（湖南科技學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

1 研究背景

隨著國民生活水平的不斷提高，其對于建筑材料節(jié)能環(huán)保性能的要求也越來越高。自保溫混凝土砌塊是一種集圍護(hù)、分隔和保溫功能為一體的建筑材料，作為墻體的主要組成部分，能夠有效地降低房內(nèi)外熱量的交換，為人們提供更加舒適的居住環(huán)境。

現(xiàn)在市場上常用的自保溫混凝土砌塊中，蒸壓加氣混凝土砌塊因密度小、保溫性能好、便于施工而流行于建筑市場，但是這種砌塊容易因?yàn)楦稍锸湛s變形和溫度變形等問題而開裂，影響施工質(zhì)量[1-2]?；炷翃A芯秸稈砌塊將小麥秸稈和玉米秸稈作為砌塊內(nèi)部的原材料，是一種綠色環(huán)保的建筑材料，但是理論計(jì)算和工地實(shí)測的傳熱系數(shù)差異較大，制造質(zhì)量不穩(wěn)定，難以滿足現(xiàn)行規(guī)范的節(jié)能要求[3]。

同時(shí)，隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展，裝配式建筑得到了越來越廣泛的應(yīng)用，為了滿足自動砌墻機(jī)的工業(yè)化使用需求，選擇比長方體造型更適合機(jī)械拼裝的幾何互鎖型砌塊。通過砌塊間的互鎖扣合作用取代豎向灰縫，從而實(shí)現(xiàn)提高砌筑效率、縮短施工周期的工業(yè)化目的[4]。但是，幾何互鎖結(jié)構(gòu)由于形狀不規(guī)則，容易出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，降低砌塊承載能力，所以要求材料本身具備足夠的強(qiáng)度?；旌侠w維聚苯顆粒再生保溫混凝土的出現(xiàn)，為制造自保溫互鎖型砌塊提供了支持。

混合纖維聚苯顆粒再生保溫混凝土，是將聚苯乙烯顆粒與再生混凝土混合攪拌均勻，制成低導(dǎo)熱系數(shù)的保溫砌塊。通過摻入鋼纖維提高砌塊抗拉強(qiáng)度和變形能力，再加入聚丙烯纖維改善砌塊的抗裂性能，有效抑制砌塊內(nèi)部裂縫的發(fā)生與擴(kuò)展，進(jìn)而提升砌塊的強(qiáng)度與耐久性。因此，形狀和拼裝樣式設(shè)計(jì)成為混合纖維聚苯顆粒再生保溫混凝土互鎖型砌塊研制的重點(diǎn)。

2 砌塊形態(tài)設(shè)計(jì)

混合纖維聚苯顆粒再生保溫混凝土砌塊以強(qiáng)度為42.5的普通硅酸鹽水泥、再生骨料、聚丙烯纖維、鋼纖維、聚苯乙烯顆粒為主要組成材料制作，包括L型砌塊和Z型砌塊，如圖1所示。L型砌塊包括一體成型的L-豎塊和L-橫塊，L-豎塊和L-橫塊相互垂直。Z型砌塊包括一體成型的Z-豎塊、第一Z-橫塊和第二Z-橫塊，第一Z-橫塊垂直設(shè)置在Z-豎塊上端的一側(cè)，第二Z-橫塊垂直設(shè)置在Z-豎塊下端的另一側(cè)。當(dāng)L型砌塊位于Z型砌塊前端時(shí)，第一Z-橫塊搭在L-橫塊上，兩者拼合為一體；當(dāng)L型砌塊位于Z型砌塊尾部時(shí)，L型砌塊旋轉(zhuǎn)180°后，將L-橫塊搭在Z型砌塊上方拼合為一體；當(dāng)多個(gè)Z型砌塊依次拼接時(shí)，后一塊的Z型砌塊的第一Z-橫塊搭在前一塊的Z型砌塊的第二Z-橫塊上拼合為一體。采用“LZ”組合形狀，密封性好，咬合度高，通過L型砌塊和Z型砌塊互相鑲嵌，使二者相互作用，從而保證了安裝過程中相鄰砌塊之間的整體性，工藝簡單，降低了對工人砌筑技術(shù)的要求，提高了砌墻效率。

圖1 Z型砌塊和L型砌塊示意圖

L-豎塊的高度與L-橫塊和第一Z-橫塊的厚度之和相等，Z-豎塊的高度與第一Z-橫塊和第二Z-橫塊的厚度之和相等，L-豎塊的高度與Z-豎塊的高度相等，L-橫塊的長度與第一Z-橫塊和第二Z-橫塊的長度相等，L-豎塊、L-橫塊、Z-豎塊、第一Z-橫塊和第二Z-橫塊的寬度均相等。這樣能讓L型砌塊和Z型砌塊合縫隙拼接，L型砌塊和Z型砌塊的上下表面處于同一水平面，拼接得到的墻面平整。

3 榫卯細(xì)部設(shè)計(jì)

Z型砌塊包括砌塊凸榫和凹槽，凸榫為長方體形凸塊結(jié)構(gòu)，凹槽為長方體形槽體結(jié)構(gòu)，二者大小相等，砌塊側(cè)視圖如圖2所示。

圖2 砌塊側(cè)視圖

凸榫凸起設(shè)置在第一Z-橫塊遠(yuǎn)離Z-豎塊的一側(cè)，凹槽凹陷設(shè)置在Z-豎塊上端第一Z-橫塊的另一側(cè)，如圖2（b）所示。這樣兩塊Z型砌塊之間通過砌塊凸榫和凹槽連接為一體，即后一塊Z型砌塊的凸榫插入前一塊Z型砌塊的凹槽內(nèi)。位于Z型砌塊前端的L型砌塊為首部L型砌塊，如圖2（a）所示，位于Z型砌塊后端的L型砌塊為尾部L型砌塊，如圖2（c）所示。首部L型砌塊包括與Z型砌塊凸榫連接的L型砌塊凹槽，L型砌塊凹槽與Z型砌塊凹槽的形狀大小相同，凹槽凹陷設(shè)置在首部L型砌塊的L-豎塊上端靠近L-橫塊的一側(cè)；尾部L型砌塊包括與Z型砌塊凹槽連接的L型砌塊凸榫，凸榫與Z型砌塊凸榫的形狀大小相同，L型砌塊凸榫凸起的設(shè)置在尾部L型砌塊的L-橫塊遠(yuǎn)離L-豎塊的一側(cè)。這樣L型砌塊和Z型砌塊之間通過Z型砌塊凸榫和L型砌塊凹槽連接為一體，即后一塊Z型砌塊的第一Z型砌塊凸榫插入首部L型砌塊（前一塊L型砌塊）的第一L型砌塊凹槽內(nèi)，或者尾部L型砌塊（后一塊L型砌塊）的第一L型砌塊凸榫插入前一塊Z型砌塊的第二Z型砌塊凹槽內(nèi)。通過凸榫和凹槽的設(shè)置，砌塊之間嚴(yán)絲合縫，提高了密封性，防止了砌塊之間松動。

Z型砌塊還包括用于定位的Z型砌塊定位塊和Z型砌塊定位槽。定位塊為拱形凸塊結(jié)構(gòu)，定位槽為拱形槽體結(jié)構(gòu)，定位塊和定位槽的大小相等。Z型砌塊定位塊分別設(shè)置在第一Z-橫塊的上表面和第二Z-橫塊的上表面；定位槽分別設(shè)置在第一Z-橫塊的下表面和第二Z-橫塊的下表面，且與Z型砌塊定位塊互相對應(yīng)。

L型砌塊包括與Z型砌塊定位槽對應(yīng)的定位塊，定位塊與Z型砌塊定位塊的形狀大小相同，定位槽與Z型砌塊定位槽的形狀大小也相同，L型砌塊定位塊和L型砌塊定位槽與Z型砌塊定位塊和Z型砌塊定位槽相匹配，設(shè)置在L型砌塊的L-橫塊的上表面和下表面處。砌塊定位槽可使砌塊之間完美銜接在一起，使得在砌墻過程中形成均勻一致的灰縫，避免發(fā)生灰縫坍塌、不一致的問題[5]。

L型砌塊抹灰附著槽縱向設(shè)置在砌塊的L-豎塊兩側(cè)的外表面上；Z型砌塊抹灰附著槽縱向設(shè)置在砌塊的Z-豎塊兩側(cè)的外表面上。砌塊表面同時(shí)設(shè)有抹灰附著槽，提高了抹灰與墻體的附著度，避免了抹灰的剝離現(xiàn)象，提高了抹灰的效率。

4 結(jié)束語

通過對LZ型混合纖維聚苯顆粒再生保溫混凝土砌塊的形態(tài)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，運(yùn)用榫卯結(jié)構(gòu)強(qiáng)化砌塊之間的連接，砌筑而成的墻體密實(shí)精細(xì)、保溫性能好、抗剪能力更強(qiáng)，并為混合纖維聚苯顆粒再生保溫混凝土制品的推廣和應(yīng)用開拓市場。由于這種砌塊造型相對復(fù)雜，對生產(chǎn)廠家技術(shù)水平要求較高，還有必要對砌塊的生產(chǎn)和砌筑工藝進(jìn)行更為深入的研究。