第11章砌體材料和屋面材料

土木工程材料----土木工程第11章砌體材料和屋面材料2013年版歷史的啟迪

嵩岳寺塔是中國現(xiàn)存最早的磚塔，該塔建于北魏孝明帝正光元年（公元520年），距今已有1480年的歷史。

整個(gè)塔室上下貫通，呈圓筒狀。全塔剛勁雄偉，輕快秀麗，建筑工藝極為精巧。該塔雖高大挺拔，但卻是用磚和黃泥粘砌而成，塔磚小而且薄，歷經(jīng)千余年風(fēng)霜雨露侵蝕而依然堅(jiān)固不壞，至今保存完好，充分證明我國古代建筑工藝之高妙。嵩岳寺塔無論在建筑藝術(shù)上，還是在建筑材料及技術(shù)方面，都是中國和世界古代建筑史上的一件珍品。

中國現(xiàn)存最早的磚塔1簡介砌體材料也稱砌筑材料，指可用于砌筑房屋、橋梁、道路、水利等工程的材料；磚；砌塊；板材；石材屋面材料指用于屋面，主要起防水作用，同時(shí)可兼有保溫、隔熱等功能的材料。2燒結(jié)鎂鉻磚燒結(jié)空心磚3燒結(jié)普通磚定義燒結(jié)普通磚是以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原料經(jīng)焙燒而成的普通磚。優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：生產(chǎn)時(shí)能耗大；占用耕地；尺寸較小，不利于生產(chǎn)施工。優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低；原料來源廣泛；易生產(chǎn)。4（2）標(biāo)準(zhǔn)尺寸：

燒結(jié)普通磚的標(biāo)準(zhǔn)外行尺寸為240*115*53毫米，在加上10毫米砌筑灰縫，4塊磚長或8塊磚寬、16塊磚厚均為1米。1立方米砌體需磚512塊。

5（3）燒結(jié)普通磚的分類：根據(jù)使用的原料不同，燒結(jié)普通磚可分為：燒結(jié)粘土磚（符號(hào)為N）；燒結(jié)頁巖磚（符號(hào)為Y）；燒結(jié)煤矸石磚（符號(hào)為M）；燒結(jié)粉煤灰磚（符號(hào)為F）；6（4）燒結(jié)磚的生產(chǎn)簡介：

其中焙燒是關(guān)鍵，所以一定要控制好的溫度jt（950oC~1050oC），否則容易產(chǎn)生欠火磚和過火磚。？思考：欠火磚和過火磚的簡單鑒定方法。7欠火磚和過火磚的簡單鑒定方法如下：欠火磚的特點(diǎn)：色淺、斷面包心（黑色或白色）、聲啞、孔隙率大、強(qiáng)度低、耐久性差；國標(biāo)規(guī)定欠火磚為不合格品；過火磚的特點(diǎn)：色深、聲脆而響、較密實(shí)、強(qiáng)度高、耐久性好，但容易出現(xiàn)彎曲變形；國標(biāo)規(guī)定過火磚中的變形磚為不合格品；8（5）燒結(jié)普通磚的技術(shù)要求：根據(jù)規(guī)范（GB5101-2003）規(guī)定，燒結(jié)普通磚的技術(shù)要求主要包括外觀指標(biāo)、強(qiáng)度性能和耐久性能三方面的內(nèi)容；根據(jù)不同的技術(shù)要求，把磚分為:優(yōu)等品（A）、一等品（B）和合格品（C）；a)外觀指標(biāo)：尺寸偏差、彎曲程度、缺棱掉角和裂紋等。各種產(chǎn)品的外觀質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)范要求9燒結(jié)普通磚尺寸允許偏差表（mm)10表6—2燒結(jié)普通磚外觀質(zhì)量要求（mm）

項(xiàng)目

優(yōu)等品

一等品

合格品

兩條面高度差不大于

2

3

5

彎曲不大于

2

3

5

雜質(zhì)凸出高度不大于

2

3

5

缺棱掉角的三個(gè)破壞尺寸不得同時(shí)大于

15

20

30

裂紋長度不大于

a．大面上寬度方向及其延伸至條面的長度

50

60

100

ｂ．大面上長度方向及其延伸至頂面的長度或條頂面上水平裂紋的長度

80

80

120

完整面不得少于

一條面和

一頂面

一條面和

一頂面

—

顏色

基本一致

—

—

表7-111b)強(qiáng)度等級(jí)：按抗壓強(qiáng)度分為五個(gè)等級(jí)：MU30、MU25、MU20、MU15、MU1012表7-213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)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)，磚的抗風(fēng)化性滿足表9-5的，可不做凍融試驗(yàn)。c)耐久性：

主要指磚的抗風(fēng)化性能，是指磚在長期受到風(fēng)、雨、凍融等綜合條件下，抵抗破壞的能力。凡開口孔隙率小、水飽和系數(shù)小的燒結(jié)制品，抗風(fēng)化能力強(qiáng)。

14泛霜：也稱起霜，是磚在使用過程中的鹽析現(xiàn)象，磚內(nèi)過量的可溶鹽受潮吸水而溶解，隨水分蒸發(fā)而沉積在磚的表面，形成白色粉末附著物，影響建筑物的美觀。對(duì)于優(yōu)等磚，不允許出現(xiàn)泛霜，合格磚不得嚴(yán)重泛霜。

石灰爆裂：石灰爆裂是指磚坯中夾雜有石灰石，焙燒后轉(zhuǎn)變成生石灰，磚吸水后，由于石灰逐漸熟化而膨脹產(chǎn)生的爆裂現(xiàn)象。對(duì)于優(yōu)等品磚，不允許出現(xiàn)最大破壞尺寸大于2毫米的爆裂區(qū)域；對(duì)于合格品磚，要求不允許出現(xiàn)破壞尺寸大于15毫米的爆裂區(qū)域。15觀察與討論討論11.1磚

燒結(jié)普通磚的鹽析現(xiàn)象

請(qǐng)觀察右圖，分析燒結(jié)普通磚表面產(chǎn)生白霜的原因及其后果。理解為何燒結(jié)普通磚的技術(shù)要求中規(guī)定優(yōu)等品無泛霜，合格品不允許出現(xiàn)嚴(yán)重泛霜。普通磚表面的白霜16

燒結(jié)普通磚的鹽析現(xiàn)象

討論磚的使用過程中的鹽析現(xiàn)象稱為泛霜。由于磚內(nèi)含有硫酸鈉等可溶性鹽，這些可溶性鹽受潮吸水溶解后，隨水分蒸發(fā)向磚表面遷移，并在過飽和下結(jié)晶析出，產(chǎn)生膨脹，從而使磚表面結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致磚的強(qiáng)度降低。泛霜還會(huì)導(dǎo)致磚面與砂漿抹面層剝離。17(6)燒結(jié)普通磚的產(chǎn)品標(biāo)記：采用產(chǎn)品名稱、規(guī)格、品種、強(qiáng)度等級(jí)、質(zhì)量等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)的順序來編寫的：如：18（7）燒結(jié)普通磚的應(yīng)用：作為傳統(tǒng)的墻體材料，可用來砌筑建筑物的內(nèi)外墻體、柱、拱以及煙窗等；燒結(jié)粘土實(shí)心磚的缺點(diǎn)：

毀壞耕田；耗能；由于普通燒結(jié)磚具有毀田制磚、耗能等缺點(diǎn)，隨著我國人口的增加，耕地的減少，我國對(duì)實(shí)心粘土磚的生產(chǎn)將有所限制。思考：采用的解決辦法是什么？19現(xiàn)象原因分析(1)含可溶性鹽較高的燒結(jié)粘土磚壽命較短

圖A和圖B是海南某地?zé)Y(jié)粘土磚墻和花崗巖石墻。幾年后燒結(jié)粘土磚墻出現(xiàn)明顯腐蝕，而花崗巖石墻無此現(xiàn)象。圖A燒結(jié)粘土磚墻圖B花崗巖石墻20原因分析(1)含可溶性鹽較高的燒結(jié)粘土磚壽命較短

海南等沿海地區(qū)氣候潮濕，而且空氣中含較多的鹽、堿等腐蝕介質(zhì)，因此部分含可溶性鹽較高的燒結(jié)粘土磚出現(xiàn)鹽析，并導(dǎo)致磚的使用壽命縮短。而花崗巖表觀密度大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、孔隙率小、吸水率低，耐鹽堿腐蝕能力強(qiáng)，耐久性好。212.燒結(jié)多孔磚、空心磚空心磚的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約粘土原料，減輕墻體的自重，適合高層建筑的使用；節(jié)約燃料，降低成本；改善墻體的絕熱和吸聲性能，提高了建筑物的綜合性能；提高工效可達(dá)40%；22燒結(jié)空心磚定義:燒結(jié)空心磚和空心砌塊是以粘土、頁巖、煤矸石為主要原料，經(jīng)焙燒而成的主要用于非承重部位的空心磚和空心砌塊?？锥绰省?5％，孔的尺寸大而少的磚磚和砌塊的長度、寬度、高度尺寸：1.290、190、140、90mm。2.240、180(175)、115mm。根據(jù)大面抗壓強(qiáng)度、條面抗壓強(qiáng)度分5.0、3.0、2.0三個(gè)等級(jí)其強(qiáng)度見下表。23砌筑時(shí)此面向上24燒結(jié)空心磚和空心砌塊力學(xué)性能強(qiáng)度等級(jí)大面抗壓強(qiáng)度(MPa)條面抗壓強(qiáng)度(MPa)平均值不小于單塊最小值不小于平均值不小于單塊最小值不小于5.05.03.73.42.33.03.02.22.21.42.02.01.41.60.925燒結(jié)多孔磚燒結(jié)多孔磚是以粘土、頁巖、煤殲石為主要原料，經(jīng)焙燒而成的主要用于承重部位的多孔磚。孔洞率≥15%，孔小而多外形為直角六面體，其規(guī)格尺寸見下表。代號(hào)長(mm)寬(mm)高(mm)M19019090P2401159026砌筑時(shí)此面向上27燒結(jié)多孔磚燒結(jié)多孔磚力學(xué)性能

強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折荷重(kN)平均值不小于單塊最小值不小于平均值不小于單塊最小值不小于3030.022.013.59.02525.018.011.57.52020.014.09.56.01515.010.07.54.51010.06.05.53.07.57.54.54.52.528蒸壓灰砂磚蒸壓灰砂磚是以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成的實(shí)心砂磚。公稱尺寸240*115*53（mm3）強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，強(qiáng)度等級(jí)分為25、20、15、10級(jí)。29蒸壓灰砂磚力學(xué)性能強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)平均值不小于單塊值不小于平均值不小于單塊值不小于2525.020.05.04.02020.016.04.03.21515.012.03.32.61010.08.02.52.030現(xiàn)象(3)灰砂磚墻體裂縫原因分析新疆某石油基地庫房砌筑采用蒸壓灰砂磚，由于工期緊，灰砂磚亦緊俏。出廠四天的灰砂磚即砌筑。8月完工，后發(fā)現(xiàn)墻體有較多垂直裂縫，至11月底裂縫基本固定。31原因分析(3)灰砂磚墻體裂縫①首先是磚出廠到上墻時(shí)間太短，灰砂磚出釜后含水量隨時(shí)間而減少，20多天后才基本穩(wěn)定。出釜時(shí)間太短必然導(dǎo)致灰砂磚干縮大。

②氣溫影響。砌筑時(shí)氣溫很高，而幾個(gè)月后氣溫明顯下降，因溫差導(dǎo)致溫度變形。

③灰砂磚表面光滑，砂漿與磚的粘結(jié)程度低。需要說明的是灰砂磚砌體的抗剪強(qiáng)度普遍低于普通粘土磚。32創(chuàng)新能力培養(yǎng)提高灰砂磚與砂漿粘結(jié)強(qiáng)度問題現(xiàn)一般生產(chǎn)的灰砂磚表面光滑，與普通砌筑砂漿的粘結(jié)不夠理想。請(qǐng)討論解決此問題可有哪些途徑。創(chuàng)造性思維點(diǎn)撥33

創(chuàng)造性思維點(diǎn)撥提高灰砂磚與砂漿粘結(jié)強(qiáng)度問題創(chuàng)造思維其中的一種典型形式為發(fā)散與集中思維。在創(chuàng)造過程中，經(jīng)二者多次循環(huán)，直至解決問題。光滑灰砂磚與砂漿粘結(jié)不牢的問題，既可從磚及砂漿分別考慮，亦可雙管齊下。

A.灰砂磚表面的改進(jìn)，如壓磚模具改為有表面波紋，使磚表面略粗糙；

B.生產(chǎn)粘結(jié)力更強(qiáng)的砂漿。34粉煤灰磚353.煤渣磚煤渣磚是以煤渣為主要原料加入適量石灰、石膏等材料，經(jīng)混合、壓制成型、整齊或蒸壓養(yǎng)護(hù)而制成的實(shí)心磚。3611.2.1砌塊的定義與分類

砌塊是砌筑用的人造塊材。砌塊系列中主規(guī)格的長度、寬度或高度有一項(xiàng)或一項(xiàng)以上分別大于365mm、240mm或115mm。但高度不大于長度或?qū)挾鹊?倍，長度不超過高度的3倍。砌塊按其尺寸規(guī)格分為小型砌塊、中型砌塊和大型砌塊；按用途分為承重砌塊和非承重砌塊；按孔洞設(shè)置狀況分為空心砌塊（空心率≥25％）和實(shí)心砌塊（空心率＜25％）。陶粒混凝土小型空心砌塊

鋼絲網(wǎng)架聚苯乙烯夾芯板

3711.1.2砌塊按用途分按空心率分按材質(zhì)分砌塊承重砌塊非承重砌塊實(shí)心砌塊空心砌塊硅酸鹽砌塊輕骨料混凝土砌塊普通混凝土砌塊38砌塊的定義與分類砌塊是用于砌筑的人造塊材小砌塊、中砌塊、大砌塊按其空心率分空心砌塊和實(shí)心砌塊砌按其所用主要原料及生產(chǎn)工藝命名如水泥混凝土砌塊、加氣混凝土砌塊3911.2.2常用砌塊的性能與應(yīng)用蒸壓加氣混凝土砌塊普通混凝土小型空心砌塊40

11.2.2常用砌塊的性能與應(yīng)用1.

蒸壓加氣混凝土砌塊以鈣質(zhì)材料或硅質(zhì)材料為基本的原料，以鋁粉等為發(fā)氣劑，經(jīng)過切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工藝制成的多孔、塊狀墻體材料稱蒸壓加氣混凝土砌塊。

2.

普通混凝土小型空心砌塊普通混凝土小型空心砌塊是以水泥、砂、碎石和礫石為原料，加水?dāng)嚢?、振?dòng)加壓或沖擊成型，再經(jīng)養(yǎng)護(hù)制成的一種墻體材料，其空心率不小于25％。普通混凝土小型空心砌塊可用于多層建筑的內(nèi)外墻。3.

其他砌塊常用的建筑砌塊還有輕集料混凝土小型空心砌塊、粉煤灰砌塊、粉煤灰小型空心砌塊、石膏砌塊等。41蒸壓加氣混凝土砌塊的特性多孔性強(qiáng)度偏低，但是在砌體中強(qiáng)度利用系數(shù)很高彈性模量較小，但彈性系數(shù)較大徐變值較小干燥收縮大加氣混凝土吸水導(dǎo)濕性緩慢保溫性能與隔熱性能具有一定的耐熱和良好的耐火性能具有一定的吸聲能力，但隔聲性能較差長期性能和耐久性較好42

討論將粘土磚與加氣混凝土砌塊分別在水中浸泡2min后，再分別敲開，觀察新斷面中孔的大小、形狀分布及水滲入的程度，請(qǐng)分析其吸水率不同的原因。圖A粘土磚吸水圖B加氣混凝土砌塊吸水

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討論從新斷面可見，水已滲入實(shí)心粘土磚內(nèi)部，而僅滲入加氣混凝土砌塊表面。之所以有這樣的差異，是其孔結(jié)構(gòu)不同造成的。加氣混凝土砌塊為多孔結(jié)構(gòu)，其孔是封閉的、不連通的小孔，故水難以滲入到其內(nèi)部。實(shí)心粘土磚雖也是多孔結(jié)構(gòu)，但其孔徑大，且有大量連通孔存在。封閉不連通的小孔可以有效的阻止水的滲透；孔徑大且存在連通孔則為水的滲透提供了條件。44輕骨料混凝土小型空心砌塊由水泥、砂、輕粗骨料、水等經(jīng)攪拌成型而得。45混凝土中型空心砌塊中型砌塊的尺寸將近是小型砌塊的2倍46劈離砌塊鑿毛4711.1.3板材空心條板外形示意圖4811.1.3板材水泥類隔墻板預(yù)應(yīng)力混凝土空心墻板GRC輕質(zhì)多孔隔墻條板水泥木屑板4911.1.3板材石膏類輕質(zhì)條板板石膏空心條板紙面石膏板50石膏纖維板5111.1.3板材復(fù)合墻板網(wǎng)塑夾芯板52泰柏板輕型（彩鋼）夾心板53

討論(2)鋼絲網(wǎng)架水泥聚苯乙烯夾心板下圖為某復(fù)合墻板的宏觀構(gòu)造圖，請(qǐng)討論各層材料的作用。鋼絲網(wǎng)架水泥聚苯乙烯夾心板

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討論(2)鋼絲網(wǎng)架水泥聚苯乙烯夾心板從上圖中可見，該墻板由四種不同的材料構(gòu)成，分別是：裝飾層、水泥砂漿面層、鋼筋網(wǎng)肋片和聚苯乙烯。各層分別有不同的作用。裝飾層起到美觀的效果；水泥砂漿面層作為鋼筋網(wǎng)肋片和裝飾層之間的過渡，可抹平鋼筋網(wǎng)肋片，使裝飾層平整易施工；鋼筋網(wǎng)肋片提供墻體所需要的強(qiáng)度；聚苯乙烯芯材由于輕質(zhì)，可降低墻體重量，同時(shí)由于多孔，可起到保溫的作用。各種材料綜合作用，使墻體材料具備高的性能。5511.1.4砌筑用石材1．毛石毛石是指巖石經(jīng)爆破后所得形狀不規(guī)則的石塊。毛石有亂毛石和平毛石之分。2．料石料石是指由開采而得到的比較規(guī)則的六面體塊石，稍加鑿琢修整而成。按加工平整程度分，有毛料石、粗料石、半細(xì)料石和細(xì)料石。56工程實(shí)例分析趙州石橋

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河北趙州石橋建于1300多年前的隋代，橋長約51m，凈跨37m，拱圈的寬度在拱頂為9m，在拱腳處為9.6m。建造該橋的石材為石灰?guī)r，石質(zhì)