砌块:混凝土砌体及其替代品

	密实砌体骨料块
	轻质砌体骨料块
	充气砌体混凝土或“空气混凝土”块
	蜂窝状粘土砌体(Ziegel)块
	麻砌体块
	未烧制的粘土砌块
	绝缘混凝土(ICF)砌块

混凝土块

尽管历史记载罗马人、希腊人甚至埃及人都使用过混凝土砌块(组成金字塔的两吨重的砌块被认为是一种原始的混凝土形式)，但现代类型的砌块在19世纪中期左右才首次被浇筑出来，尽管数量不多。1827年，约瑟夫·阿斯皮丁设计出了我们今天仍能认出的基本混合物。这种混合物用木模具浇铸，由石灰石粉和粘土与水混合而成。



在20世纪早期，积木制造成为一个成熟的工业。英国最早制造的砖块是用水泥和当地可获得的集料混合制成的，通常是工业过程的废料，如微风(从煤气厂和焦炉中回收的煤渣，源自法语“braise”，意为“热煤”)和熟料(高炉炉渣)。

由于使用方便和便宜，这些早期轻质砌块作为内部隔墙很受欢迎，但只是由于空腔墙的发展和战后大规模住房项目的出现，该行业才急剧扩大。

空腔墙在20世纪20年代被采用(由房屋建筑商Costains带头)，因为尽管建造成本略高，但其公认的优势是，该技术成功地克服了传统上困扰固体砖石墙建筑的渗水问题。早期的腔墙在两个叶片上都使用了砖，但随着使用更便宜的替代品的经济效益变得明显，从20世纪50年代起，混凝土块基本上取代了砖作为内部叶片。

今天，混凝土块的广泛用途体现在其在整个建筑的使用中，从基础墙，通过空腔墙，整体墙，隔断墙，分隔墙，并作为“梁和块”地板的组成部分。混凝土块的优势性能反映在其强度、绝缘和减音性能的无数变化。

混凝土块类型:“密集”、“轻质”、“充气”

密集的聚合块

从20世纪40年代开始使用，密集骨料块是建筑工业的主力。其独特的耐久性和强度特性使其成为所有类型承重墙的理想和成本效益解决方案。密集骨料混凝土块由水泥、沙子和骨料制成。

典型热导率:0.70 - 1.28 W/mK

轻骨料块

轻质砌块体积更大，但强度比致密砌块低，用于内部和外部的墙壁，在这些地方，荷载受到稍微更多的限制，或作为梁和块地板的填充砌块。与致密集料块相比，它们的主要优势来自于较高的绝缘性能和较轻的单位重量。更轻的块可以通过更容易的操作和更大的单元节省时间和材料成本。与其他块类型相同的单元大小。

轻质砌块由水泥和各种天然或人造膨胀集料之一制成，包括:颗粒/泡沫高炉炉渣、膨胀粘土或页岩、炉底灰(FBA)、燃料灰粉(PFA)或较不常见的浮石(一种火山材料)。骨料的密度通常与块体的强度成正比，因此，例如“超轻”骨料，如膨胀粘土和浮石，用于其优良的热性能，具有相对较低的抗压强度。

•典型导热系数:0.25 - 0.60 W/mK

加气混凝土或“空气混凝土”块

加气混凝土于1923年在瑞典首次生产，自20世纪60年代以来在英国使用(当时被称为“蜂窝”或“气体”混凝土块)，充气混凝土或“空气混凝土”块是混凝土块家族中最轻的。充气块的区别在于其执行双重结构/绝缘功能的能力。尽管限于低层建筑和隔断的结构应用，以及高层建筑幕墙的组成部分，充气块可以执行与致密和轻质块类似的功能范围。这些积木由水泥、石灰、沙子、燃料灰粉(PFA)和水制成。PFA与沙子和水混合形成泥浆。然后加热，然后与水泥、石灰和少量硫酸铝粉混合。铝与石灰发生反应，形成氢气气泡。当混合物膨胀成“蛋糕”时，氢气扩散并被空气所取代。当混合物部分凝固后，它被切成块状，并被转移到一个高压蒸压罐中，在那里它被高压蒸汽固化以发展强度。

•典型导热系数:0.09 - 0.20 W/mK

混凝土块对环境的影响

全球变暖

在制造混凝土块过程中造成的主要环境影响来自于水泥的使用。水泥生产占全球二氧化碳排放量的5 - 7%(取决于来源)。40%的水泥排放是由于使用化石燃料(通常是煤)将水泥窑加热到1500°C，其余60%来自于石灰石在高温下的转化(“脱碳”)。

骨料开采

尽管约20%的砂石和砾石是从海底疏浚而来，但大多数团聚体来自陆地来源。土地总量的采石、加工和运输造成了资源的耗竭、景观的退化和水和能源的消耗。海洋开采持续引发关于近海疏浚的长期影响的辩论，特别是对海岸侵蚀、渔业和其他海洋生物的影响。

减轻对环境的影响

水泥的替代品

•水泥最有效的替代品是磨碎的高炉矿渣(GGBS)，它通常可以替代混凝土混合物中高达50%的硅酸盐水泥。

•粉煤灰(PFA)现在通常用作水泥替代品——15%是保持骨料块抗压强度的最佳选择，50%是充气块的最佳选择。

再生骨料(RA)和再生混凝土骨料(RCA)

市面上有回收骨料的产品，可以取代未经开采的骨料。在2002年为减少采石业对环境的影响而引入的“总量税”的推动下，混凝土行业转而考虑利用英国每年产生的3000万吨建筑和拆除废物(C&DW)中的一部分。RA的一种特殊类型是再生混凝土骨料(RCA)，其性能一般优于再生骨料，可替代混凝土中20%以上的原始骨料。

二次聚合

次级集料是其他开采或工业作业的副产品。二次集料，包括诸如煤矿废渣、瓷土废料、铸造砂和高炉渣等，在混凝土中使用时，减少了对天然集料的需求，同时也从垃圾填埋场转移了大量的废物。

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替代混凝土

蜂窝粘土块

蜂窝粘土块(通常被称为“Ziegel”)多年来一直是欧洲墙体建筑的常见组成部分。这些砌块既可以用作腔体墙的内叶，也可以用作外部承重结构的单一表皮。除了在墙体上的使用外，粘土蜂窝砌块也可以像混凝土砌块一样用于许多相同的应用。砌块采用垂直穿孔的细胞结构，减少了材料的数量和重量，同时提高了热性能。砌块通过干式垂直互锁和薄砂浆水平连接组装。

•典型导热系数:0.10 W/mK

麻块

麻块，虽然是市场上的新产品，但基于铸造或喷涂技术，已经有好几年了。这些块以承重或非承重格式提供。大麻块是用大麻与石灰和水泥粘合剂混合制成的。由于材料的生物复合性质，麻块的独特环境效益是碳的吸收，可以抵消建筑结构的其他部分。

•导热系数:0.36(结构)和0.11(热)W/mK

未燃烧的粘土块

在现代建筑中，用未烧制的粘土制成的砌块仍然很少见——尽管它们具有良好的环保资质。尽管仅限于非承重应用，但未烧制的粘土块适用于内部隔断和框架结构的填充物。

典型热导率:0.21 - 0.95 W/mK

绝缘混凝土形式(ICF)块

绝缘混凝土块由成型的水泥粘合再生木片组成。砌块交错形成墙体的模板。砌块腔内钢筋周围浇筑混凝土，使墙体结构稳定。完整的矿棉板提供额外的绝缘。作为单一表皮墙的基础，使用模板块的主要优势是施工速度与获得高热性能的潜力相结合。

•成型材料的典型热导率:0.083 W/mK

标准

骨料混凝土砌体单元的欧洲CEN标准规范是BS EN 771 - 3

进一步的信息

•混凝土块协会(CBA) - (www.cba-blocks.org.uk）
•空气混凝土产品协会(APA) - (www.aircrete.co.uk）

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