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«土木工程材料»宁波大学建筑工程与环境学院2004年3月本章主要内容第六章烧结砖1砖(1学时）1.1烧结普通砖1.2蒸压灰砂砖1.3烧结空心砖1.4烧结多孔砖2砌块及墙体材料的发展(1学时）2.1砌块的定义与分类2.2砌块的性能与应用2.3新型墙体材料的发展3砌筑石材(0.5学时）3.1砌筑石材的分类3.2砌筑石材的性质与技术要求6.1烧结普通砖•烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原材料，经焙烧而成的尺寸为240×115×53㎜直角六面体块材。•粘土质材料在一定温度下，其中的铝硅酸盐矿物部分熔融，冷却后将其余矿物颗粒粘结成一体，保持砖坯的形体，并具有一定的物理、力学性能。这一工艺称为“烧结”或“焙烧”。烧结普通砖俗称小砖、标准砖、实心砖等。第一节烧结普通砖氧化气氛下可得红砖，还原气氛下可得青砖。按主要原料分为粘土砖（N）、页岩砖（Y）、煤矸砖（M）和粉煤灰砖（F），目前主要是粘土砖，但粘土砖耗用大量农田，且生产中会逸放氟、硫等有害气体，能耗高，需限制生产，并逐步淘汰，不少城市已经禁止使用。•按照GB/T5101-1998《烧结普通砖》的规定，根据抗压强度可分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级；且强度和抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂等项指标划分为三个等级：优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）。（1）尺寸允许偏差•烧结普通砖的尺寸允许偏差应符合表6-1的规定（样本数为２０块）。表6-1烧结普通砖尺寸允许偏差（㎜）优等品一等品合格品公称尺寸样本平均偏差样本极差≦样本平均偏差样本极差≦样本平均偏差样本极差≦240±2.08±2.58±3.08115±1.56±2.06±2.5753±1.54±1.65±2.06（2）外观质量烧结普通砖的优等品颜色应基本一致，一等品和合格品颜色无要求。其他外观质量应符合教材表6.3的规定。（3）强度等级烧结普通砖强度应符合表6—3的规定。强度实验按GB/T2542进行，抽取１０块砖试样进行抗压强度试验，根据试验结果，按平均值一标准值方法（变异系数δ≦0.21时）或平均值一最小值方法（变异系数δ＞0.21时）评定砖的强度等级。标准差S按下式计算：101291iiffS）（式中fi——单块试样抗压强度测定值，精确至0.01MPa。样本量ｎ＝10时的强度标准值（fk）按下式计算：Sffk8.1强度变异系数（δ）按下式计算：fS式中δ——砖强度变异系数，精确至0.01MPa；S——10块试样抗压强度标准差，精确至0.01MPa。f一一10块试样的抗压强度平均值，精确至0.1MPa。表6—3烧结普通砖强度等级划分规定（MPa）变异系数δ≦0.21变异系数δ＞0.21强度等级抗压强度平均值f强度标准值fk≥单块最小抗压强度值fmin≥ＭＵ3030.022.025.0ＭＵ2525.018.022.0ＭＵ2020.014.016.0ＭＵ1515.010.012.0ＭＵ1010.06.57.5（4）烧结普通砖的缺陷指标•当生产烧结砖的原料中含有有害杂质或生产工艺不当时，均可造成烧结砖的质量缺陷，影响砖的耐久性。主要缺陷及耐久性指标有：•1）烧结砖的泛霜•成因：当生产烧结砖的原料中含有可溶性无机盐时，会隐含在成品烧结砖的内部，砖吸水后再次干燥时，水分会向外迁移，这些可溶性盐随水渗到砖的表面，水分蒸发后便留下白色粉末状的盐，形成白霜，这就是泛霜现象。后果：泛霜严重时，由于大量盐类的溶出和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落，内部孔隙率增大，抗冻性显著下降。国家标准规定优等砖不得有泛霜现象，合格砖不得严重泛霜。烧结普通砖的盐析现象请观察图5-3，分析烧结普通砖表面产生白霜的原因及其后果。•砖内可溶性盐，如硫酸钠等在砖的使用过程中的盐析现象称为泛霜。这些可溶性盐受潮吸水溶解后，随水份蒸发向砖表面迁移，并在过饱和下结晶析出，产生膨胀，从而使砖表面结构疏松，导致砖的强度降低。泛霜还会导致砖面与砂浆抹面层剥离。图5-3普通砖表面的白霜含可溶性盐较高的烧结粘土砖寿命较短图5-4和图5-5是海南某地烧结粘土砖墙和花岗岩石墙。几年后烧结粘土砖墙出现明显腐蚀，而花岗岩石墙无此现象。请分析原因。图5-4烧结粘土砖墙图5-5花岗岩石墙•海南等沿海地区气候潮湿，而且空气中含较多盐、碱等腐蚀介质，因此部分含可溶性盐较高的烧结黏土砖出现盐析，并导致砖的使用寿命缩短。而花岗岩表现密度大、内部结构致密、孔隙率小、吸水率低，耐盐碱腐蚀能力强，耐久性好。２）烧结砖的石灰爆裂成因：有时生产烧结砖的原料中夹有石灰石等杂物，经焙烧后砖内形成了颗粒状的石灰块等物质。后果：处于干燥条件下时，这些杂质不会影响砖的性能，一旦吸水后，就会产生局部体积膨胀？，导致砖体开裂甚至崩溃。石灰爆裂不仅造成砖体的外观缺陷和强度降低，还可能造成对砌体的严重危害。3）欠火砖与过火砖烧结砖的形成是砖坯经高温焙烧，使部分物质熔融，冷凝后将未经熔融的颗粒粘结成为整体。欠火砖成因：当焙烧温度不足时，熔融物太少，难以充满砖体内部，粘结不牢。特征：强度低，孔隙率大，抗冻性差，外观颜色较浅、敲击时声哑。过火砖成因：当焙烧温度过高时，砖内熔融物过多，造成高温下的砖体变软，此时砖在点支撑下易产生弯曲变形。它也属于有缺陷砖。特征：外形极不规则、色深、敲击时声清脆欠火砖与过火砖均为不合格产品。5）烧结砖的耐久性•烧结砖的耐久性除了砖的泛霜和石灰爆裂性外，还包括抗风化性能。•砖的抗风化性能用抗冻融试验或吸水率试验来衡量。•标准GBS101一2000规定，黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、新疆等五省、区必须进行冻融试验；其他地区，砖的吸水率满足表6—4的，可不做冻融试验。•为什么材料吸水率对于抗冻性能很重要？某砖混结构浸水后倒塌某县城于1997年7月8号至10日遭受洪灾，某住宅楼底部单车库进水，12日上午倒塌，墙体破坏后部分呈粉末状，该楼为五层半砖砌体承重结构。在残存北纵墙基础上随机抽取20块砖试验进行试验。自然状态下实测抗压强度平均值为5.85MPa，低于设计要求的MU10砖抗压强度。从砖厂成品堆中随机抽取了砖测试，抗压强度十分离散，高的达21.8MPa，低的仅5.1MPa。请对其砌体材料进行分析讨论。•①砖的质量差。设计要求使用MU10砖，而在施工时使用的砖大部分为MU7.5，现场检测结果砖的强度低于MU7.5。该砖厂土质不好，砖匀质性差。②砖的软化系数小，且被积水浸泡过，强度大幅度下降，故部分砖破坏后呈粉末状。③砌筑砂浆强度低，无粘结力。6.1.2蒸压灰砂砖•以石灰和砂为主要原料，允许掺入颜料和掺加剂，经坯料制备，压机成型，蒸压养护而成的实心灰砂砖。根据其抗压强度和抗折强度分MU25,MU20,MU15,MU10四级。•其中MU25,MU20,MU15的砖可用于基础及其它建筑；MU10的砖仅可用于防潮层以上的建筑。灰砂砖不得用于长期受热20℃以上、受急冷急热和又酸性介质侵蚀的建筑部位。图5-1蒸压灰砂砖图5-2烧结空心砖6.1.3烧结空心砖烧结空心砖是以粘土﹑页岩或煤矸石为主要原料经焙烧而成的顶面有孔洞的砖，孔的尺寸大而数量少，其孔洞率一般可达15％以上，用于非承重部位。GB13545－92《烧结空心砖和空心砖块》把空心砖分为优等品（A）、一等品（B）和合格品三个产品等级。烧结空心砖自重较轻，强度较低。6.1.4烧结多孔砖烧结多孔砖是以粘土﹑页岩或煤矸石为主要原料经焙烧而成主要用于承重部位的多孔砖。主要原料与烧结空心砖相同，但为大面有孔洞的砖，孔的尺寸小而数量多，其孔洞率不小于15％，用于承重部位。使用时孔洞垂直于承压面。灰砂砖墙体裂缝新疆某石油基地库房砌筑采用蒸压灰砂砖，由于工期紧，灰砂砖亦紧俏。出厂四天的灰砂砖即砌筑。8月完工，后发现墙体有较多垂直裂缝，至11月底裂缝基本固定。•①首先是砖出厂到上墙时间太短，灰砂砖出釜后含水量随时间而减少，20多天后才基本稳定。出釜时间太短必然导致灰砂砖干缩大。②气温影响。砌筑时气温很高，而几个月后气温明显下降，从而温差导致温度变形。③灰砂砖表面光滑，砂浆与砖的粘结程度低。需要说明的是灰砂砖砌体的抗剪强度普遍低于普通粘土砖。6.2.1砌块的定义与分类砌块是砌筑用的人造块材。砌块系列中主规格的长度、宽度或高度有一项或一项以上分别大于365mm、240mm或115mm。但高度不大于长度或宽度的六倍，长度不超过高度的三倍。砌块按其尺寸规格分为小型砌块、中型砌块和大型砌块；按用途分为承重砌块和非承重砌块；按孔洞设置状况分为空心砌块（空心率≥25％）和实心砌块（空心率＜25第二节砌块及墙体材料的发展图5-6陶粒混凝土小型空心砌块图5-7钢丝网架聚苯乙烯夹芯板6.2.2常用砌块的性能与应用(1)蒸压加气混凝土砌块为发气剂，经过切割、蒸压养护等工艺制成的，多孔、块状墙体材料称蒸压加气混凝土砌块。蒸压加气混凝土砌块的特性为多孔轻质、保温隔热性能好、加工性能好，但其干缩较大。使用不当，墙体会产生裂纹。(2)普通混凝土小型空心砌块普通混凝土小型空心砌块是以水泥、砂、碎石和砾石为原料，加水搅拌、振动加压或冲击成型，再经养护制成的一种墙体材料，其空心率不小于25％。普通混凝土小型空心砌块可用于多层建筑的内外墙。(3)其他砌块轻集料混凝土小型空心砌块、粉煤灰砌块、粉煤灰小型空心砌块、石膏砌块等。6.2.3重要而难度大的问题，发展新型墙体材料不仅是取代实心粘土砖的问题，首要是保护环境、节约资源、能源。另外是满足建筑结构体系的发展，包括抗震以及多功能。还有是给传统建筑行业带来变革性新工艺，摆脱人海式施工，采用工厂化、现代化、集约化施工。新型墙体材料正朝着大型化、轻质化、节能化、利废化、复合化、装饰化以及集约化等方面发展。墙体材料除砖与砌块外，还有墙用板材粘土砖与加气混凝土砌块吸水率的比较将粘土砖与加气混凝土砌块分别在水中浸泡2min后，再分别敲开，观察新断面中孔的大小、形状分布及水渗入的程度，请分析其吸水率不同的原因。图5-8粘土砖吸水图5-9加气混凝土砌块吸水•从新断面可见，水已渗入实心粘土砖内部，而仅渗入加气混凝土砌块表面。之所以有这样的差异，是其孔结构不同造成的。加气混凝土砌块为多孔结构，其孔是封闭的、不连通的小孔，故水难以渗入到其内部。实心粘土砖虽也是多孔结构，但其孔径大，且有大量连通孔存在。封闭不连通的小孔可以有效的阻止水的渗透；孔径大且存在连通孔则为水的渗透提供了条件。钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板图5-10为某复合墙板的宏观构造图，请讨论各层材料的作用。从图5-10中可见，该墙板由四种不同的材料构成，分别是：装饰层、水泥砂浆面层、钢筋网肋片和聚苯乙烯。各层分别有不同的作用。装饰层起到美观的效果；水泥砂浆面层作为钢筋网肋片和装饰层之间的过渡，可抹平钢筋网肋片，使装饰层平整易施工；钢筋网肋片提供墙体所需要的强度；聚苯乙烯芯材由于轻质，可降低墙体重量，同时由于多孔，可起到保温的作用。各种材料综合作用，使墙体材料具备高的性能。图5-10钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板•石材是最古老的土木工程材料之一，藏量丰富、分布很广，便于就地取材，坚固耐用，砌筑石材广泛用于砌墙和造桥。世界上许多的古建筑都是由石材砌筑而成，不少古石建筑至今仍保存完好。广州圣心教堂如全国重点保护文物的赵州桥、广州圣心教堂等都是以石材砌筑而成。但天然石材加工困难，自重大，开采和运输不够方便。第三节砌筑石材6.3.1砌筑石材的分类(1)按岩石的形成分类根据组成砌筑石材的岩石形成地质条件不同，砌筑石材可分为岩浆岩石材、沉积岩石材和变质岩石材。•(2)按外形分类岩石经加工成块状或散粒状则称为石料。石料按其加工后的外形规则程度分为料石和毛石，两者形貌如图5-13：①料石：砌筑用料石，按其加工面的平整程度可分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石四种。料石外形规则，截面的宽度、高度不小于200mm，长度不宜大于厚度的4倍。料石根据加工程度分别用于建筑物的外部装饰、勒脚、台阶、砌体、石拱等。图5-13用料石砌筑的门拱•②毛石：砌体用毛石呈块状，其中部厚度不应