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1、第10章砌 筑 材 料,墙体材料和屋面材料,墙体材料：砖、砌块、板材屋面：瓦、板材,烧土制品原料,黏土的组成：层状结晶结构的含水铝硅酸盐（mSiO2.nAl2O3.xH2O）为主，其中SiO2和Al2O3的含量分别为55%65%和10%15%，常见的黏土矿物：高岭石、蒙脱石、水云母等。杂质：石英、长石、碳酸盐、铁质矿物、有机质杂质。杂质直接影响制品的性质，例如，细分散的褐铁矿和碳酸盐会降低黏土的耐火度（焙烧温度）；块状的碳酸钙焙烧后形成石灰杂质，使制品发生石灰爆裂黏土物质：粒径小于0.005mm的片状颗粒，使黏土获得较高的可塑性，决定了成品性能。,黏土的种类,按杂质含量、耐火度以及用途不同，分
2、为：高岭土：杂质含量极少，为纯净黏土，不含氧化铁等染色杂质。焙烧后呈白色，耐火度高达17301770，多用于制造瓷器。耐火黏土（火泥）。杂质含量小于10%，焙烧后呈淡黄色至黄色，耐火度在1580 以上，是生产耐火材料，内墙面砖及耐火、耐酸陶瓷制品的原料。难熔黏土（陶土）。杂质含量为10%15%，焙烧后呈淡灰、淡黄至红色，耐火度为1350 1580，是生产地砖、外墙面砖及精陶制品的原料。易熔黏土（砖土、砂质黏土）。杂质含量高达25%，耐火度低于1350，是生产黏土砖瓦及粗陶制品的原料。在氧化气氛中焙烧时，因高价氧化铁的存在呈红色，在还原气氛中焙烧时，因低价氧化铁的存在而呈青色。,黏土成为石质材料
3、的过程,焙烧初期，黏土中自由水分逐渐蒸发，当温度达到110时，自由水分完全排出，黏土失去可塑性。温度500700 时，有机物烧尽，粘土矿物及其它矿物的结晶水脱出，随后黏土矿物发生分解。继续加热到1000 以上时，已分解出的各种氧化物将重新结合生成硅酸盐矿物。黏土中的易熔化合物开始形成熔融体（液相），一定数量的熔融体包裹未熔的颗粒，并填充颗粒之间的空隙，冷却后便转变为石质材料。随着熔融体数量的增加，焙烧黏土中的开口孔隙减少，吸水率降低，强度、耐水性及抗冻性等提高。,黏土的烧结性,黏土在焙烧过程中变得密实，转变为具有一定强度的石质材料的性质，称为黏土的烧结性。烧结范围:易熔黏土耐火度很低，烧结范围
4、也很窄，只有50100，耐火黏土的烧结范围高达400,工业废渣,页岩：含有大量黏土矿物，可用来代替黏土生产烧土制品。由于页岩粉磨细度不如黏土，故坯料中所需水分少，有利于坯体干燥，干燥时制品体积收缩较小煤矸石：热值较高的粘土质煤矸石，节约燃料。粉煤灰：部分代替黏土。,烧土制品生产工艺简介,坯料调制：破坏原料的原始结构，粉碎大块原料，剔除有害杂质，组分调整，加入适量水分拌和，制成均匀，适合成型的坯料。制品成型：塑压法（含水率15%25%），挤泥机挤出后切割，烧结普通砖、多孔砖、空心砖。模压法（半干压法含水率8%12%）（干压法含水率4%6%），压力机上成型，黏土平瓦，外墙面砖、地砖。注浆法：（含水
5、率40%），注入模型后干燥。形状复杂、薄壁制品，卫生陶瓷，内墙面砖。,生产工艺,生坯干燥：降至含水率8%10%焙烧：生坯实现自由水分脱出，结晶水脱出、黏土矿物分解、形成硅酸盐矿物和熔融体等过程。生产多孔制品时，为使其具有相当的强度，又有足够的孔隙率，烧成温度宜控制在稍高于开始烧结温度，约为900950，当生产密实制品时，烧成温度宜控制在略低于烧结极限（耐火度），使所得制品密实而又不坍流变形。,欠火：因烧成温度过低或时间过短，坯料未能达到烧结状态的，称为欠火。欠火制品通常颜色较浅，呈黄皮或黑心，敲击声哑，孔隙率很大，强度低，耐久性差。过火：因烧成温度过高使坯体坍流变形的，称为过火。欠火制品通常颜
6、色较深，外形有弯曲变形或压陷、黏底等质量问题，敲击声脆，密实度大，强度高，耐久性好。,上釉,在干燥后的生坯上施以釉料，然后焙烧，内墙面砖，琉璃瓦。在制品焙烧的最后阶段，在窑的燃烧室内投入食盐，其蒸气被制品表面吸收生成易熔物，从而形成釉层，陶土排水管上的釉层。,烧结砖 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24011553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。,外观质量、泛
7、霜和石灰爆裂等分为优等品（）、一等品（）和合格品（）三个质量等级。各等级砖的具体技术要求如下：烧结普通砖根据抗压强度分为30、25、20、15、10五个强度等级。强度和抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、（1）尺寸允许偏差烧结普通砖的尺寸允许偏差应符合下表的规定（样本数为块）。,（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表113的规定。,（3）强度等级 烧结普通砖强度应符合表111的规定。强度实验按GB/T2542进行，抽取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0.21时）或平均值一最小值方法（变异系数0.21时
8、）评定砖的强度等级。,（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 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。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。,）烧结砖的石灰爆裂 有时生产烧结砖的原料中夹有石灰石等杂物，经焙烧后砖
9、内形成了颗粒状的石灰块等物质。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在一起成为整体。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，这种砖称为欠火砖。欠火砖孔隙率大，强度低，抗冻性差，外观颜色较浅，为有缺陷砖。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，这种砖为过火砖。它也属于有缺陷砖。欠火砖与过火砖均为不合格产品。,（
10、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114的，可不做冻融试验。,2.烧结多孔砖和空心砖（1）烧结多孔砖 烧结多孔砖通常指砖内孔径不大于22，孔洞率不小于15 的烧结砖。外型尺寸可为长度（L）290、240、190，宽度（B）240、190、180、175、140、115,高度（H）90的不同组合而成。烧结多孔砖内的孔洞尺寸小而数量多，孔洞分布在大面尚且均匀合理，非孔部分砖体较密实，所以强度较
11、高。工程中使用时常以孔洞垂直于承压面，以充分利用砖的抗压强度。烧结多孔砖根据10块的抗压强度分为30、25、20、15、10五个强度等级。,（2）烧结空心砖 烧结空心砖是指孔洞率大于，孔尺寸大而孔数量少的砖。烧结空心砖的尺寸一般较大，空洞通常平行于承压面，抗压强度较低。根据空心砖（含空洞）的表观密度划分为800、900、1100/m3三个等级的空心砖。每个密度级别根据外观质量、强度等级、尺寸偏差和物理性能，又分为优等品（）、一等品（）与合格品（）三个等级。,非烧结砖,蒸压灰砂砖蒸养粉煤灰砖炉渣砖,砌块 砌块是用于砌筑工程的人造块材，砌块与砖的主要区别是，砌块的长度大于365或宽度大于240或高
12、度大于115。工程中常用的砌块有：水泥混凝土砌块、轻集料混凝土砌块、炉渣砌块、粉煤灰砌块及其它硅酸盐砌块、水泥混凝土铺地砖等。,（1）混凝土空心砌块 工程中常用的混凝土空心砌块尺寸一般为、和，孔洞率一般为。强度等级分别为 3.5、5.0、7.5、10、15.0和20.0六个等级。按其尺寸偏差和外观质量分为优等品（）、一等品（）及合格品（）三个等级。,混凝土砌块使用前，应首先检验外观质量和尺寸偏差，合格后再检验其抗压强度及相对含水率。必要时检验其抗渗性和抗冻性。其中相对含水率是指砌块的实际含水率与其最大吸水率之比。当混凝土砌块使用轻集料时，空心砌块的重量大为减轻，按其表观密度（含孔洞）有5001
13、000 kg3不等。常用的轻集科有陶粒、煤渣、自燃煤矸石和膨胀珍珠岩等。,（2）蒸压加气混凝土砌块（）蒸压加气混凝土砌块是用钙质材料（如水泥、石灰）和硅质材料（如砂子、粉煤灰、矿渣）的配料中加入铝粉作加气剂，经加水搅拌、浇注成型、发气膨胀、预养切割，再经高压蒸汽养护而成的多孔硅酸盐砌块。,发气剂又称加气剂，是制造加气混凝土的关键材料。发气剂大多选用脱脂铝粉。掺入浆料中的铝粉，在碱性条件下产生化学反应：铝粉极细，产生的氢气形成许多小气泡，保留在很快凝固的混凝土中。这些大量的均匀分布的小气泡，使加气混凝土砌块具有许多优良特性。,建筑板材,预应力空心墙板玻璃纤维增强水泥多孔墙板轻质隔热夹芯板网塑空心
14、板纤维增强低碱度水泥建筑平板,屋面材料,黏土瓦混凝土瓦石棉水泥波瓦铁丝网水泥大波瓦塑料瓦金属波形瓦,例1：试解释制成红砖与青砖的原理。例2：何谓烧结普通砖的泛霜和石灰爆 裂？它们对建筑物有何影响？例3：如何识别欠火砖和过火砖？例4：某烧结普通砖试验，10块砖样的 抗压强度值分别为：14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8（MPa），试确定该砖的强度等级。,例1 试解释制成红砖与青砖的原理。焙烧是制砖最重要的环节。当砖坯在氧化气氛中烧成出窑，砖中的铁质形成了红色的Fe2O3，则制得红砖。若砖坯在氧化气氛中烧成后，再经浇水闷窑，使窑内形成还原
15、气氛，促使砖内的红色高阶氧化铁（Fe2O3）还原成青灰色的低价氧化铁(FeO)，即制得青砖。粘土砖焙烧温度为950左右烧出的砖色泽多为红色。这是由于砖中的着色矿物，如在氧化气氛中保温、冷却时，铁形成了呈红色的Fe2O3之故。而为获得青色，则焙烧开始阶段在氧化气氛中，达到焙烧温度后，封闭火门，隔绝空气流入，并配合从窑顶洇水入窑，产生大量水蒸汽，转变成缺氧环境，使砖在还原气氛里保温、冷却。这时，砖中形成的是呈青灰色的氧化铁(FeO)，制得青砖。,例2何谓烧结普通砖的泛霜和石灰爆裂？它们对建筑物有何影响？解 泛霜是指粘土原料中的可溶性盐类（如硫酸钠等），随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象，一般
16、为白色粉末，常在砖表面形成絮团状斑点。泛霜的砖用于建筑中的潮湿部位时，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。当原料土中夹杂有石灰质时，则烧砖时将被烧成过烧的石灰留在砖中。石灰有时也由掺入的内燃料（煤渣）带入。这些石灰在砖体内吸水消化时产生体积膨胀，导致砖发生胀裂破坏，这种现象称为石灰爆裂。,石灰爆裂对砖砌体影响较大，轻者影响外观，重者将使砖砌体强度降低直至破坏。砖中石灰质颗粒越大，含量越多，则对砖砌体强度影响越大。51012000规定，优等品砖不允许有泛霜现象，一等品砖不允许出现中等泛霜，合格品砖不允许出现严重泛霜。标准规定，优等品砖不允许出现
17、最大破坏尺寸大于2mm的爆裂区域；一等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于10 mm的爆裂区域，在 10 mm之间爆裂区域，每组砖样不得多于15处。,例3 如何识别欠火砖和过火砖？解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在一起成为整体。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，这种砖称为欠火砖。欠火砖，低温下焙烧，粘土颗粒间熔融物少，孔隙率大、强度低、吸水率大、耐久性差；过火砖由于烧成温度过高，产生软化变形，造成外形尺寸极不规整。欠火砖色浅、敲击时声哑，过火砖色较深、敲击时声清脆。,例4 某烧结普通砖试验，10块砖样的抗压强度值分别为：14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8（MPa），试确定该砖的强度等级。解计算10块试样的抗压强度平均值为：由表111，该砖的强度等级为 MU10。,
