第11章砌筑材料

會(huì)計(jì)學(xué)1第11章砌筑材料燒土制品原料黏土的組成：層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸鹽（mSiO2.nAl2O3.xH2O）為主，其中SiO2和Al2O3的含量分別為55%～65%和10%～15%，常見的黏土礦物：高嶺石、蒙脫石、水云母等。雜質(zhì)：石英、長石、碳酸鹽、鐵質(zhì)礦物、有機(jī)質(zhì)雜質(zhì)。雜質(zhì)直接影響制品的性質(zhì)，例如，細(xì)分散的褐鐵礦和碳酸鹽會(huì)降低黏土的耐火度（焙燒溫度）；塊狀的碳酸鈣焙燒后形成石灰雜質(zhì)，使制品發(fā)生石灰爆裂黏土物質(zhì)：粒徑小于0.005mm的片狀顆粒，使黏土獲得較高的可塑性，決定了成品性能。第1頁/共35頁黏土的種類按雜質(zhì)含量、耐火度以及用途不同，分為：高嶺土：雜質(zhì)含量極少，為純凈黏土，不含氧化鐵等染色雜質(zhì)。焙燒后呈白色，耐火度高達(dá)1730～1770℃，多用于制造瓷器。耐火黏土（火泥）。雜質(zhì)含量小于10%，焙燒后呈淡黃色至黃色，耐火度在1580℃以上，是生產(chǎn)耐火材料，內(nèi)墻面磚及耐火、耐酸陶瓷制品的原料。難熔黏土（陶土）。雜質(zhì)含量為10%～15%，焙燒后呈淡灰、淡黃至紅色，耐火度為1350～1580℃，是生產(chǎn)地磚、外墻面磚及精陶制品的原料。易熔黏土（磚土、砂質(zhì)黏土）。雜質(zhì)含量高達(dá)25%，耐火度低于1350℃，是生產(chǎn)黏土磚瓦及粗陶制品的原料。在氧化氣氛中焙燒時(shí)，因高價(jià)氧化鐵的存在呈紅色，在還原氣氛中焙燒時(shí)，因低價(jià)氧化鐵的存在而呈青色。第2頁/共35頁黏土成為石質(zhì)材料的過程焙燒初期，黏土中自由水分逐漸蒸發(fā)，當(dāng)溫度達(dá)到110℃時(shí)，自由水分完全排出，黏土失去可塑性。溫度500～700℃時(shí)，有機(jī)物燒盡，粘土礦物及其它礦物的結(jié)晶水脫出，隨后黏土礦物發(fā)生分解。繼續(xù)加熱到1000℃以上時(shí)，已分解出的各種氧化物將重新結(jié)合生成硅酸鹽礦物。黏土中的易熔化合物開始形成熔融體（液相），一定數(shù)量的熔融體包裹未熔的顆粒，并填充顆粒之間的空隙，冷卻后便轉(zhuǎn)變?yōu)槭|(zhì)材料。隨著熔融體數(shù)量的增加，焙燒黏土中的開口孔隙減少，吸水率降低，強(qiáng)度、耐水性及抗凍性等提高。第3頁/共35頁黏土的燒結(jié)性黏土在焙燒過程中變得密實(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◤?qiáng)度的石質(zhì)材料的性質(zhì)，稱為黏土的燒結(jié)性。燒結(jié)范圍:易熔黏土耐火度很低，燒結(jié)范圍也很窄，只有50～100℃，耐火黏土的燒結(jié)范圍高達(dá)400℃第4頁/共35頁工業(yè)廢渣頁巖：含有大量黏土礦物，可用來代替黏土生產(chǎn)燒土制品。由于頁巖粉磨細(xì)度不如黏土，故坯料中所需水分少，有利于坯體干燥，干燥時(shí)制品體積收縮較小煤矸石：熱值較高的粘土質(zhì)煤矸石，節(jié)約燃料。粉煤灰：部分代替黏土。第5頁/共35頁燒土制品生產(chǎn)工藝簡介坯料調(diào)制：破壞原料的原始結(jié)構(gòu)，粉碎大塊原料，剔除有害雜質(zhì)，組分調(diào)整，加入適量水分拌和，制成均勻，適合成型的坯料。制品成型：塑壓法（含水率15%～25%），擠泥機(jī)擠出后切割，燒結(jié)普通磚、多孔磚、空心磚。模壓法（半干壓法含水率8%～12%）（干壓法含水率4%～6%），壓力機(jī)上成型，黏土平瓦，外墻面磚、地磚。注漿法：（含水率40%），注入模型后干燥。形狀復(fù)雜、薄壁制品，衛(wèi)生陶瓷，內(nèi)墻面磚。第6頁/共35頁生產(chǎn)工藝生坯干燥：降至含水率8%～10%焙燒：生坯實(shí)現(xiàn)自由水分脫出，結(jié)晶水脫出、黏土礦物分解、形成硅酸鹽礦物和熔融體等過程。生產(chǎn)多孔制品時(shí)，為使其具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，又有足夠的孔隙率，燒成溫度宜控制在稍高于開始燒結(jié)溫度，約為900～950℃，當(dāng)生產(chǎn)密實(shí)制品時(shí)，燒成溫度宜控制在略低于燒結(jié)極限（耐火度），使所得制品密實(shí)而又不坍流變形。第7頁/共35頁

欠火：因燒成溫度過低或時(shí)間過短，坯料未能達(dá)到燒結(jié)狀態(tài)的，稱為欠火。欠火制品通常顏色較淺，呈黃皮或黑心，敲擊聲啞，孔隙率很大，強(qiáng)度低，耐久性差。過火：因燒成溫度過高使坯體坍流變形的，稱為過火。欠火制品通常顏色較深，外形有彎曲變形或壓陷、黏底等質(zhì)量問題，敲擊聲脆，密實(shí)度大，強(qiáng)度高，耐久性好。第8頁/共35頁上釉在干燥后的生坯上施以釉料，然后焙燒，內(nèi)墻面磚，琉璃瓦。在制品焙燒的最后階段，在窯的燃燒室內(nèi)投入食鹽，其蒸氣被制品表面吸收生成易熔物，從而形成釉層，陶土排水管上的釉層。第9頁/共35頁

燒結(jié)磚1.燒結(jié)普通磚

燒結(jié)普通磚是以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原材料，經(jīng)焙燒而成的尺寸為240×115×53㎜直角六面體塊材。粘土質(zhì)材料在一定溫度下，其中的鋁硅酸鹽礦物部分熔融，冷卻后將其余礦物顆粒粘結(jié)成一體，保持磚坯的形體，并具有一定的物理、力學(xué)性能。這一工藝稱為“燒結(jié)”或“焙燒”。燒結(jié)普通磚俗稱小磚、標(biāo)準(zhǔn)磚、實(shí)心磚等。第10頁/共35頁外觀質(zhì)量、泛霜和石灰爆裂等分為優(yōu)等品（Ａ）、一等品（Ｂ）和合格品（Ｃ）三個(gè)質(zhì)量等級(jí)。各等級(jí)磚的具體技術(shù)要求如下：燒結(jié)普通磚根據(jù)抗壓強(qiáng)度分為ＭＵ30、ＭＵ25、ＭＵ20、ＭＵ15、ＭＵ10五個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。強(qiáng)度和抗風(fēng)化性能合格的磚，根據(jù)尺寸偏差、（1）尺寸允許偏差燒結(jié)普通磚的尺寸允許偏差應(yīng)符合下表的規(guī)定（樣本數(shù)為２０塊）。第11頁/共35頁（2）外觀質(zhì)量燒結(jié)普通磚的優(yōu)等品顏色應(yīng)基本一致，一等品和合格品顏色無要求。其他外觀質(zhì)量應(yīng)符合表11—3的規(guī)定。第12頁/共35頁（3）強(qiáng)度等級(jí)燒結(jié)普通磚強(qiáng)度應(yīng)符合表11—1的規(guī)定。強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)按GB/T2542進(jìn)行，抽?。保皦K磚試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，按平均值一標(biāo)準(zhǔn)值方法（變異系數(shù)δ≦0.21時(shí)）或平均值一最小值方法（變異系數(shù)δ＞0.21時(shí)）評(píng)定磚的強(qiáng)度等級(jí)。第13頁/共35頁第14頁/共35頁第15頁/共35頁（4）燒結(jié)普通磚的缺陷指標(biāo)當(dāng)生產(chǎn)燒結(jié)磚的原料中含有有害雜質(zhì)或生產(chǎn)工藝不當(dāng)時(shí)，均可造成燒結(jié)磚的質(zhì)量缺陷，影響磚的耐久性。主要缺陷及耐久性指標(biāo)有：1）燒結(jié)磚的泛霜當(dāng)生產(chǎn)燒結(jié)磚的原料中含有可溶性無機(jī)鹽時(shí)，會(huì)隱含在成品燒結(jié)磚的內(nèi)部，磚吸水后再次干燥時(shí)，水分會(huì)向外遷移，這些可溶性鹽隨水滲到磚的表面，水分蒸發(fā)后便留下白色粉末狀的鹽，形成白霜，這就是泛霜現(xiàn)象。泛霜嚴(yán)重時(shí)，由于大量鹽類的溶出和結(jié)晶膨脹會(huì)造成磚砌體表面粉化及剝落，內(nèi)部孔隙率增大，抗凍性顯著下降。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定優(yōu)等磚不得有泛霜現(xiàn)象，合格磚不得嚴(yán)重泛霜。第16頁/共35頁２）燒結(jié)磚的石灰爆裂有時(shí)生產(chǎn)燒結(jié)磚的原料中夾有石灰石等雜物，經(jīng)焙燒后磚內(nèi)形成了顆粒狀的石灰塊等物質(zhì)。處于干燥條件下時(shí)，這些雜質(zhì)不會(huì)影響磚的性能，一旦吸水后，就會(huì)產(chǎn)生局部體積膨脹，導(dǎo)致磚體開裂甚至崩潰。石灰爆裂不僅造成磚體的外觀缺陷和強(qiáng)度降低，還可能造成對(duì)砌體的嚴(yán)重危害。3）欠火磚與過火磚燒結(jié)磚的形成是磚坯經(jīng)高溫焙燒，使部分物質(zhì)熔融，冷凝后將未經(jīng)熔融的顆粒粘結(jié)在一起成為整體。當(dāng)焙燒溫度不足時(shí)，熔融物太少，難以充滿磚體內(nèi)部，粘結(jié)不牢，這種磚稱為欠火磚。欠火磚孔隙率大，強(qiáng)度低，抗凍性差，外觀顏色較淺，為有缺陷磚。當(dāng)焙燒溫度過高時(shí)，磚內(nèi)熔融物過多，造成高溫下的磚體變軟，此時(shí)磚在點(diǎn)支撐下易產(chǎn)生彎曲變形，這種磚為過火磚。它也屬于有缺陷磚。欠火磚與過火磚均為不合格產(chǎn)品。第17頁/共35頁（5）燒結(jié)磚的耐久性燒結(jié)磚的耐久性除了磚的泛霜和石灰爆裂性外，還包括抗風(fēng)化性能。磚的抗風(fēng)化性能用抗凍融試驗(yàn)或吸水率試驗(yàn)來衡量。標(biāo)準(zhǔn)GBS101一2000規(guī)定，黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、新疆等五省、區(qū)必須進(jìn)行凍融試驗(yàn)；其他地區(qū)，磚的吸水率滿足表11—4的，可不做凍融試驗(yàn)。第18頁/共35頁2.燒結(jié)多孔磚和空心磚（1）燒結(jié)多孔磚燒結(jié)多孔磚通常指磚內(nèi)孔徑不大于22ｍｍ，孔洞率不小于15％的燒結(jié)磚。外型尺寸可為長度（L）290、240、190㎜，寬度（B）240、190、180、175、140、115㎜,高度（H）90㎜的不同組合而成。燒結(jié)多孔磚內(nèi)的孔洞尺寸小而數(shù)量多，孔洞分布在大面尚且均勻合理，非孔部分磚體較密實(shí)，所以強(qiáng)度較高。工程中使用時(shí)常以孔洞垂直于承壓面，以充分利用磚的抗壓強(qiáng)度。燒結(jié)多孔磚根據(jù)10塊的抗壓強(qiáng)度分為ＭＵ30、ＭＵ25、ＭＵ20、ＭＵ15、ＭＵ10五個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。第19頁/共35頁（2）燒結(jié)空心磚燒結(jié)空心磚是指孔洞率大于１５％，孔尺寸大而孔數(shù)量少的磚。燒結(jié)空心磚的尺寸一般較大，空洞通常平行于承壓面，抗壓強(qiáng)度較低。根據(jù)空心磚（含空洞）的表觀密度劃分為800、900、1100㎏/m3三個(gè)等級(jí)的空心磚。每個(gè)密度級(jí)別根據(jù)外觀質(zhì)量、強(qiáng)度等級(jí)、尺寸偏差和物理性能，又分為優(yōu)等品（Ａ）、一等品（Ｂ）與合格品（Ｃ）三個(gè)等級(jí)。第20頁/共35頁非燒結(jié)磚蒸壓灰砂磚蒸養(yǎng)粉煤灰磚爐渣磚第21頁/共35頁砌塊砌塊是用于砌筑工程的人造塊材，砌塊與磚的主要區(qū)別是，砌塊的長度大于365ｍｍ或?qū)挾却笥?40ｍｍ或高度大于115ｍｍ。工程中常用的砌塊有：水泥混凝土砌塊、輕集料混凝土砌塊、爐渣砌塊、粉煤灰砌塊及其它硅酸鹽砌塊、水泥混凝土鋪地磚等。第22頁/共35頁（1）混凝土空心砌塊

工程中常用的混凝土空心砌塊尺寸一般為３９０×１９０×１９０ｍｍ、２９０×１９０×１９０ｍｍ和１９０×１９０×１９０ｍｍ，孔洞率一般為３５％～６０％。強(qiáng)度等級(jí)分別為ＭＵ3.5、ＭＵ5.0、ＭＵ7.5、ＭＵ10、ＭＵ15.0和ＭＵ20.0六個(gè)等級(jí)。按其尺寸偏差和外觀質(zhì)量分為優(yōu)等品（Ａ）、一等品（Ｂ）及合格品（Ｃ）三個(gè)等級(jí)。第23頁/共35頁混凝土砌塊使用前，應(yīng)首先檢驗(yàn)外觀質(zhì)量和尺寸偏差，合格后再檢驗(yàn)其抗壓強(qiáng)度及相對(duì)含水率。必要時(shí)檢驗(yàn)其抗?jié)B性和抗凍性。其中相對(duì)含水率是指砌塊的實(shí)際含水率與其最大吸水率之比。當(dāng)混凝土砌塊使用輕集料時(shí)，空心砌塊的重量大為減輕，按其表觀密度（含孔洞）有500～1000kg／ｍ3不等。常用的輕集科有陶粒、煤渣、自燃煤矸石和膨脹珍珠巖等。第24頁/共35頁（2）蒸壓加氣混凝土砌塊（ＡＣＢ）蒸壓加氣混凝土砌塊是用鈣質(zhì)材料（如水泥、石灰）和硅質(zhì)材料（如砂子、粉煤灰、礦渣）的配料中加入鋁粉作加氣劑，經(jīng)加水?dāng)嚢?、澆注成型、發(fā)氣膨脹、預(yù)養(yǎng)切割，再經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的多孔硅酸鹽砌塊。第25頁/共35頁發(fā)氣劑又稱加氣劑，是制造加氣混凝土的關(guān)鍵材料。發(fā)氣劑大多選用脫脂鋁粉。摻入漿料中的鋁粉，在堿性條件下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)：鋁粉極細(xì)，產(chǎn)生的氫氣形成許多小氣泡，保留在很快凝固的混凝土中。這些大量的均勻分布的小氣泡，使加氣混凝土砌塊具有許多優(yōu)良特性。第26頁/共35頁建筑板材預(yù)應(yīng)力空心墻板玻璃纖維增強(qiáng)水泥——多孔墻板輕質(zhì)隔熱夾芯板網(wǎng)塑空心板纖維增強(qiáng)低堿度水泥建筑平板第27頁/共35頁屋面材料黏土瓦混凝土瓦石棉水泥波瓦鐵絲網(wǎng)水泥大波瓦塑料瓦金屬波形瓦第28頁/共35頁例1：試解釋制成紅磚與青磚的原理。例2：何謂燒結(jié)普通磚的泛霜和石灰爆裂？它們對(duì)建筑物有何影響？例3：如何識(shí)別欠火磚和過火磚？例4：某燒結(jié)普通磚試驗(yàn)，10塊磚樣的抗壓強(qiáng)度值分別為：14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8（MPa），試確定該磚的強(qiáng)度等級(jí)。第29頁/共35頁例1試解釋制成紅磚與青磚的原理。焙燒是制磚最重要的環(huán)節(jié)。當(dāng)磚坯在氧化氣氛中燒成出窯，磚中的鐵質(zhì)形成了紅色的Fe2O3，則制得紅磚。若磚坯在氧化氣氛中燒成后，再經(jīng)澆水悶窯，使窯內(nèi)形成還原氣氛，促使磚內(nèi)的紅色高階氧化鐵（Fe2O3）還原成青灰色的低價(jià)氧化鐵(FeO)，即制得青磚。粘土磚焙燒溫度為950℃左右燒出的磚色澤多為紅色。這是由于磚中的著色礦物，如在氧化氣氛中保溫、冷卻時(shí)，鐵形成了呈紅色的Fe2O3之故。而為獲得青色，則焙燒開始階段在氧化氣氛中，達(dá)到焙燒溫度后，封閉火門，隔絕空氣流入，并配合從窯頂洇水入窯，產(chǎn)生大量水蒸汽，轉(zhuǎn)變成缺氧環(huán)境，使磚在還原氣氛里保溫、冷卻。這時(shí)，磚中形成的是呈青灰色的氧化鐵(FeO)，制得青磚。第30頁/共35頁例2何謂燒結(jié)普通磚的泛霜和石灰爆裂？它們對(duì)建筑物有何影響？解泛霜是指粘土原料中的可溶性鹽類（如硫酸鈉等），隨著磚內(nèi)水分蒸發(fā)而在磚表面產(chǎn)生的鹽析現(xiàn)象，一般為白色粉末，常在磚表面形成絮團(tuán)狀斑點(diǎn)。泛霜的磚用于建筑中的潮濕部位時(shí)，由于大量鹽類的溶出和結(jié)晶膨脹會(huì)造成磚砌體表面粉化及剝落，內(nèi)部孔隙率增大，抗凍性顯著下降。當(dāng)原料土中夾雜有石灰質(zhì)時(shí)，則燒磚時(shí)將被燒成過燒的石灰留在磚中。石灰有時(shí)也由摻入的內(nèi)燃料（煤渣）帶入。這些石灰在磚體內(nèi)吸水消化時(shí)產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致磚發(fā)生脹裂破壞，這種現(xiàn)象稱為石灰爆裂。第3