模数多孔砖砌块砖的块型设计

■ 何水清 He Shuiqin

0 前言

建筑围护结构的传热阻是提高保温性能、降低采暖能耗的主要考量，对墙体砌块的设计及其砌筑时的工艺已成为保障提高建筑围护结构传热阻的关键。我国建筑材料业的研究机构与厂家通过数十年的探索已研发出各种材料类型的新型节能墙体砌块，如内、外保温复合墙体的板材，多孔空心砖，加气混凝土砖及模数多孔砌块砖等块型。其中，模数多孔砌块砖型被列为国家节能墙体新材料行列，已成为住宅建筑围护结构的主要部品。

1 模数多孔砌块砖的设计

砌块砖型直接与制砖生产制作与工艺技术要求有关，同时也涉及到建筑体系的标准化。标准化是组织现代化生产的重要手段,，是科学管理的重要组成部分。而模数化则是标准化的手段之一，通过模数化设计使产品得到最大化的使用。砌块砖型的模数化设计不仅涉及到砌块砖形状的优化，也涉及到建筑材料的热工、声学等物理性能，更涉及到建筑结构力学、材料抗震强度及砌筑工艺等。

砌块砖型模数化是通过现行模数制对砌块砖长、宽、高尺度进行合理的体型设计，使砌块砖型能满足建筑设计的标准化要求。砌块砖型适应建筑设计的多元性要求，采用模数化的数列进级变化对砌块砖设计成尺度上的系列产品，还应在不影响强度条件下节约材料设计成多孔形状的砖型。在建材业中，模数多孔砌块砖常称为模数砖。模数砖具有小而多的竖孔，常用于承重部位，若孔洞率达到15%以上的称为模数多孔砖。

实践证明，模数砌块的砖型尺度以长∶宽∶高即4∶2∶1最为合理，模数多孔砌块砖在建材业中称为4M∶2M∶1M。之外，还有较常用的尺度是3M∶2M∶1M，3M∶1M∶1M及2M∶1M∶1M的砖型。

2 模数多孔砌块的砖型

模数多孔砌块砖有2M、3M、4M等系列产品。在砌筑工艺的要求上，砖的构造尺寸加上砌筑灰缝的厚度10mm，则4M∶2M∶1M的模数砖块构造尺寸即为390mm×190mm×190mm，而半模配块尺寸为190mm×90mm×40mm。

2.1 主砖

DM1常用于砌筑240mm厚的内、外墙，也可以砌筑190mm厚的内墙，是一种块型大而施工效率高的主要砌块砖。

DM2是常用于多层住宅建筑的砖混结构砌墙，是在模数多孔砌块砖中用量最多的砖型。在南方常用以砌筑190mm的内、外墙，而在北方用以砌筑内墙用途的较多。实践证明，对于小开间住宅建筑采用190mm厚的墙比用240mm厚的墙用砖可节约20.8%，达到省工省料且扩大室内空间的效果。

DM3是砌筑140mm厚的墙，也可以用于砌筑190mm厚的墙。在建设新农村的三层以下住宅建筑较为经济合理，同时也可用于多层住宅建筑的分隔和分户墙。

DM4由于砖块型体小，一般常用于砌筑90mm分隔墙，也可砌筑190mm、290mm、390mm厚的墙。但不如块型大的砌块砖好用，工作效率较低。

2.2 二砖组合

DM2、4可用于砌筑90mm、190mm、290mm、390mm厚的墙。

DM1、4常用于砌筑90mm、240mm、340mm厚的墙。

DM2、3可砌筑140mm、190mm、340mm厚的墙。

DM3、4—可砌筑90mm、140mm、240mm厚的墙。

这四种DM二砖组合的砖型在建筑施工砌筑工艺上有较多的选择搭配方法，能到达节能的效果。

2.3 三砖组合

DM2、3、4可砌筑 90mm、140mm、190mm、240mm、290mm、340mm、390mm厚的墙。

DM1、2、4可砌筑140mm 、190mm、240mm、340mm、390mm厚的墙。

DM1、3、4常用于砌筑 90mm 、140mm、240mm、340mm厚的墙。

其中DM1.3.4砌块砖型在建筑施工中使用于最多的块型大的砖块，既能提高工效也能达到节能的效果。

3 模数多孔砌块砖的孔形设计

模数多孔砖的孔形常设计成圆孔和矩形孔。圆孔砖的受力性能较好，易于生产，多用于内墙承重或保温隔热要求不高的外墙；矩形孔砖保温隔热性能较好，常用于外墙保温兼承重。根据《多孔砖墙体建筑构造》（96SJ101）和《多孔砖墙体结构构造》（96SG612）国家建筑标准设计图集选用的有190、290等系列的模数多孔砖。

3.1 190系列模数多孔砖

190系列模数多孔砖尺寸有：DM1(190mm×240mm×90mm)、DM2(190mm×190mm×90mm)、DM3(190mm×10mm×90mm)、DM4(190mm×90×90mm)。

3.2 290系列模数孔砖

290系列模数多孔砖尺寸有：DM1(290mm×240mm×90mm)、DM2(290mm×190mm×90mm)、DM3(290mm×10mm×90mm)、DM4(290mm×90×90mm)。

3.3 配砖

配砖尺寸有：(190mm×90×40mm)。

按照上述原则选定模数多孔砌块砖，还可采用190mm×290mm×90mm、190mm×340mm×90mm等的尺寸，而配砖也可采用140mm×90mm×90mm的尺寸。

4 隔热保温设计

系列化的模数多孔砌块砖型无论生产制造，还是设计、施工，都符合我国目前建筑建材业应用。但对孔型设计还得从生产工艺、热工性能及力学性等考虑。

按北京地区节能30%～50%的要求，外墙要达到500mm厚实心砖墙的保温性能。考虑到我国砌筑施工习惯，主砖横、竖都有的砌筑工艺。主砖设计为190mm×190mm×90mm的方砖形，孔型为T字型，方砖两个方向的导热系数相同；配砖设计成一字形长条形孔，规格为190mm×140mm×90mm，该砖是一个方向砌筑工艺。这样使190mm厚的砖与140mm厚的砖砌筑成340mm厚的墙体，其热阻值相当500mm厚实心砖的保温性能。若240mm厚的砖与140mm厚的砖砌筑组合成390mm厚的墙体，其热阻值相当620mm厚的实心砖墙保温性能。由于砌块砖的体形较大，其中间的大孔对操作工很容易用手抓孔持砖作业，如DM1、DM2、DM3形体（表1 ）。

从热工性能上分析，模数多孔砖砌块砖的传热机理过程较复杂，要考虑坯体导热、砖孔腔内空气自然对流传热、砖孔壁间辐射换热等传热因素的综合条件下的作用。因此，模数多孔砖砌块砖的热阻值的数值计算有两个特点：

（1）涉及导热数值的计算，空腔的自然对流及壁表面辐射数值的计算；

（2）应用导热、自然对流、辐射三种传热方式耦合的数值处理方法。

首先采用电模拟方法测出模数多孔砖的当量导热系数，而对墙体热阻值的测定，是在人工气室中对实物砌体进行测定，其保温效果如表2。

在2005年对夏季隔热和冬季保温进行试验：

（1）冬季试验用340mm厚的模数多孔砖墙体的总传热系数为1.22W/(m2·K),外墙热阻值相当于500mm厚实心砖墙体的保温性能。

（2）夏季隔热试验在室内自然通风工况下，用340mm厚的模数多孔砌块砖（内外均未粉刷），外墙的内表面最高温度低于室外计算温度最高值（36.3℃）3 ℃,室内、外最高温度的温差在4.7℃ 。因此，可得出模数多孔砌块砖用于外墙体的隔热效果明显，单一材料墙体就能够达到节能30%～50%节能要求。

表1 DM1、DM2、DM3模数多孔砖性能

表2 模数多孔砖墙体保温性能

5 模数多孔砌块砖的应用

模数多孔砌块砖经过长期使用已得到较满意的效果。模数多孔砌块砖墙体与常用的空心砖墙体相比，具有较多优点：

（1）节省原材料，一般情况下可节约25%～30%。

（2）孔洞率较高，孔洞率可在29.6%～33.8%范围内。

（3）内掺废渣量较大，废渣的掺量一般大于20%左右，而粉煤灰大于40%。

（4）保温性能较好，340mm厚的模数多孔砌块砖相当于500mm厚的实心砖的墙体保温性能；390mm厚的模数多孔砖墙，相当于620mm厚的实心砖清水墙的保温性能。

（5）强度较高，模数多孔砌块砖的强度大于MU10，可用于内外墙承重。墙体的整体性和延伸性都很高，提高了抗震性能，能用于多层和高层住宅建筑。

（6）体轻块大，减轻墙体自重，降低建筑成本费用。

（7）系数化程度高，施工中不用砍砖，提高砌筑效率。

（8）减少砌筑时的砂浆用量。