土木工程材料7墻體材料和屋面材料改

1、,,土木工程材料Building and Construction Material,土木與交通工程學(xué)院材料工程系,,,北京建筑工程學(xué)院,,7 墻體材料和屋面材料,,7.1 墻體材料,,古建筑的墻體材料,,7.1 墻體材料,,墻體材料是建筑工程中用量較大的材料之一，目前常用的墻體材料，有磚、砌塊、板材三類。 磚類可分為粘土磚、頁巖磚、灰砂磚、煤矸石磚、粉煤灰磚和爐渣磚等； 砌塊類可分為混凝土砌塊、硅酸鹽砌塊、加氣混凝土砌塊、石

2、膏砌塊等； 板材類可分為混凝土板、石膏板、加氣混凝土板、玻纖水泥板、植物纖維板和各種復(fù)合板等。,,7.1.1 磚,,按孔洞率大小分為： 實(shí)心磚、多孔磚、空心磚按生產(chǎn)工藝可分為： 燒結(jié)類 燒結(jié)普通磚 燒結(jié)多孔磚、燒結(jié)空心磚 非燒結(jié)類,,燒結(jié)普通磚（fired common brick）,燒結(jié)普通磚（按原料分） 燒結(jié)粘土磚（N） 燒結(jié)頁巖磚（Y）

3、 燒結(jié)煤矸石磚（M） 燒結(jié)粉煤灰磚（F）,原料及生產(chǎn)工藝凡以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰等為主要原料，經(jīng)焙燒而成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的實(shí)心磚，稱為燒結(jié)普通磚。,燒結(jié)粘土磚,,,按所用主要原料，燒結(jié)普通磚可分為粘土磚(N)、頁巖磚、煤矸石磚(M)和粉煤灰磚(F)等幾種，目前在我國廣大鄉(xiāng)村和小城鎮(zhèn)粘土磚仍然占有很大的比例；從節(jié)約粘土資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境及利用工業(yè)廢渣等方面考慮，非粘土磚已經(jīng)和正在得到快速發(fā)展。在燒結(jié)磚的生產(chǎn)過程中，磚的焙燒溫度

4、要適當(dāng)，以免出現(xiàn)欠火磚或過火磚。欠火磚由于燒成溫度過低，孔隙率很大，故強(qiáng)度低，耐久性差。過火磚由于燒成溫度過高，密實(shí)度高，但產(chǎn)生彎曲變形，造成外形尺寸極不規(guī)整。欠火磚強(qiáng)度低，吸水率大，耐久性差。,,,近年來，我國普遍采用了內(nèi)燃燒磚法。它是將煤碴、低品位粉煤灰等可燃工業(yè)廢渣以適量比例摻入制坯粘土原料中作為內(nèi)燃料，當(dāng)磚焙燒到一定溫度時，內(nèi)燃料在坯體內(nèi)也進(jìn)行燃燒，這樣燒成的磚叫內(nèi)燃磚。如此，可節(jié)省大量外投煤，節(jié)約原料粘土5％~10％，強(qiáng)度提高

5、20％左右，表觀密度減小，導(dǎo)熱系數(shù)降低，并可變廢為寶，減少環(huán)境污染。當(dāng)磚坯在氧化氣氛中燒成出窯，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)的紅色高價氧化鐵(Fe203)還原成青灰色的低價氧化鐵(FeO)，即制得青磚。青磚的強(qiáng)度比紅磚高，耐久性強(qiáng)，但價格較貴。,,,,《燒結(jié)普通磚》(GB5101—1998) 技術(shù)要求 形狀、尺寸及允許偏差 燒結(jié)普通磚為矩形體，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸為 :

6、 240mm×115mm× 53mm考慮10mm厚的砌筑縫，則1m3磚砌體需用磚512塊。 外觀質(zhì)量：兩條面高度差、雜質(zhì)突出高度、彎曲、缺棱掉角、裂紋和完整面等。強(qiáng)度等級：燒結(jié)普通磚根據(jù)抗壓強(qiáng)度分為 MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0五個強(qiáng)度等級。取10塊磚試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)途眯裕喊箖鲂浴⒎核?、石灰爆裂、抗風(fēng)化性能等指標(biāo)判定。,,,實(shí)心粘土磚的弊端 實(shí)心粘土磚生產(chǎn)過

7、程的兩個特點(diǎn)： 粘土——挖土毀田； 燒成——耗能高、排放氣體廢棄物多； 實(shí)心粘土磚使用過程的特點(diǎn)： 熱容小，導(dǎo)熱系數(shù)大，保溫效果差。 2003年6月30日止160個城市不再使用實(shí)心粘土磚 傳統(tǒng)墻體材料多用實(shí)心粘土磚，長期以來使用量占墻體材料的主體。然而實(shí)心粘土磚是不可持續(xù)發(fā)展材料，正在要被空心磚或砌塊、新型墻體材料所替代。,,,二、燒結(jié)多孔磚（fired perfo

8、rated brick）,以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成主要用于承重部位的多孔磚，可用于砌筑六層以下建筑物的承重墻。,,多孔磚根據(jù)抗壓強(qiáng)度分為MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0五個強(qiáng)度等級。 強(qiáng)度和抗風(fēng)化性能合格的磚，根據(jù)尺寸偏差、外觀質(zhì)量、孔型及孔洞排列、泛霜、石灰爆裂分為優(yōu)等品(A)、一等品（B）和合格品(C)三個產(chǎn)品等級。 多孔磚孔多而小，表觀密度為1350~1480kg/m3，用于砌筑

9、墻體的承重用磚，使用時孔洞垂直于承壓面。,,三、燒結(jié)空心磚（fired hollow brick）,空心磚是以粘土、頁巖、煤矸石等為主要原料，經(jīng)過原料處理、成型、燒結(jié)制成的主要用于建筑物非承重部位的墻材。,可節(jié)省大量的土地用土和燒磚燃料，減輕運(yùn)輸重量。減輕制磚和砌筑時的勞動強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度。減輕建筑物自重，加高建筑層數(shù)，降低造價。,,非承重水平孔燒結(jié)空心磚的孔數(shù)少，孔徑大，孔洞率高，其表觀密度為800~1100kg/m3，這種空

10、心磚具有良好的熱絕緣性能，在多層建筑中用于隔斷或框架結(jié)構(gòu)的非承重填充墻，使用時孔洞平行于承壓面。,,四、非燒結(jié)磚（non-fired brick）,沒有經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的磚稱為非燒結(jié)磚，如蒸養(yǎng)磚、免燒免蒸磚等。目前土木工程中應(yīng)用較多的是蒸養(yǎng)磚，它是以石灰、電石廢渣等鈣質(zhì)材料和砂、粉煤灰、爐渣等硅質(zhì)材料經(jīng)擠壓成型，在常壓或高壓下蒸養(yǎng)而制成的磚。其主要品種有灰砂磚、粉煤灰磚、爐渣磚。,,灰砂磚（sand-lime brick）屬于非燒結(jié)磚。是

11、以石灰、砂子為原料，經(jīng)配料、拌和、壓制成型和蒸壓養(yǎng)護(hù)而制成。用料中石灰約占10%~20%?；疑按u的表觀密度比燒結(jié)普通磚小，保溫性能比燒結(jié)普通磚好。但由于灰砂磚中的某些水化產(chǎn)物不耐酸，也不耐熱，所以不得用于長期受熱或急冷急熱交替作用及有酸性介質(zhì)侵蝕的建筑部位，也不宜用于受流水沖刷的部位。抗剪能力較普通實(shí)心粘土磚差。,,墻體不開裂的(安全)干縮量是一定的。湖南大學(xué)的研究結(jié)果表明：對紅磚及灰砂磚試驗(yàn)得出的結(jié)論相同即砌筑安全干縮為萬分之一。超

12、過此值則會因收縮導(dǎo)致墻體開裂。而紅磚因?yàn)楹实淖兓鸬母煽s比較小。因此用剛出窯的灰砂磚（含水率高）砌墻會因干縮導(dǎo)致墻體開裂，用放置一個月的灰砂磚砌墻則因灰砂磚的干縮不會引起墻體開裂。,,【案例】灰砂磚墻體嚴(yán)重開裂事故概述： 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。分析： 由于灰砂磚供應(yīng)緊張，磚出廠到上墻時間太短，而且在使

13、用前猛澆水，灰砂磚含水量大，其水分揮發(fā)速率較普通黏土磚慢，20多天后才基本穩(wěn)定，灰砂磚砌筑前后干縮變形大。此外施工時值7、8月間，砌筑時氣溫高，砌筑后氣溫明顯下降，溫差亦導(dǎo)致溫度變形，從而造成大面積開裂。,,7.1.2 砌塊,砌塊是在建筑工程中用于砌筑墻體的尺寸較大的塊狀材料。目前，我國以中、小型砌塊使用較多，砌塊所用的原料主要是混凝土、輕骨料混凝土和加氣混凝土。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

14、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％）。,,砌塊（building block）,,,水泥混凝土砌塊粉煤灰硅酸鹽混凝土砌塊石膏砌塊燒結(jié)砌塊蒸養(yǎng)（壓）砌塊免燒砌塊,按主要原料命名,按生產(chǎn)工藝命名,,,常見砌塊,混凝土小型空心砌塊； 粉煤灰硅酸鹽中型砌塊； 加氣混凝土砌塊； ……,,混凝土小型空心砌塊（common concrete small hollow block）

15、,水泥、粗細(xì)骨料、水——振動成型、經(jīng)養(yǎng)護(hù)而成。骨料采用普通骨料（碎石/卵石、砂子）、輕骨料（陶粒、煤渣、浮石等）。分承重與非承重砌塊兩類?？箟簭?qiáng)度MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5、MU3.5六個等級。用途：低層和中層建筑的內(nèi)墻和外墻，承重墻不得用砌塊與磚混合砌筑。,,粉煤灰硅酸鹽中型砌塊（fly ash middle hollow block）,粉煤灰、石灰、石膏和骨料、水——振動成型、蒸汽養(yǎng)護(hù)。主規(guī)格： 88

16、0×380×240mm、880×430×240mm表觀密度：1300~1500kg/m3用途：用于一般工業(yè)與民用建筑的墻體和基礎(chǔ)。不宜用于有酸性介質(zhì)侵蝕的建筑部位，也不宜用于經(jīng)常處于高溫影響下的建筑物。,,加氣混凝土砌塊（aerated concrete block）,鈣質(zhì)原料、硅質(zhì)原料、石灰（水泥、礦渣、粉煤灰、砂）+ 加氣劑 + 少量調(diào)節(jié)劑 → 配料、攪拌、澆注成型、切割 → 蒸壓養(yǎng)護(hù) →

17、 多種輕質(zhì)砌塊。 3Ca(OH)2 + 2Al + 6H2O → C3AH6 + 3H2↑按表觀密度分03、04、05、06、07、08等級別 （300、400、500、600、700、800kg/m3）。,,加氣混凝土砌塊的性質(zhì)和應(yīng)用,性質(zhì)： a.質(zhì)輕，其表觀密度僅為粘土磚的1/3，作為墻體材料可使建筑物自重減輕2/5~1/2。 b.保溫隔熱。 c.可加工性能好，利廢。應(yīng)用： 可作多層建筑的承重墻和

18、非承重外墻及內(nèi)隔墻，也可用于屋面保溫。 不得用于：建筑物基礎(chǔ)和處于浸水、高溫和有化學(xué)侵蝕的環(huán)境。,,砌塊房屋的裂縫 根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小型砌塊房屋的裂縫比磚砌體房屋多而且更為普遍，引起工程界的重視。砌塊房屋建成和使用后，由于種種原因可能出現(xiàn)各種各樣的墻體裂縫。從大的方面來說墻體裂縫可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類。在各種荷載直接作用下墻體產(chǎn)生的相應(yīng)形式的裂縫稱為受力裂縫。而由于砌體收縮、溫濕度變化、地基沉降不均勻等引起的裂縫稱

19、為非受力裂縫，又稱變形裂縫。,,【案例7-3】溫度差引起的裂縫概述 如圖7-1所示，某工程采用普通混凝土小型空心砌塊砌筑墻體，在頂層兩端砌體部位出現(xiàn)裂縫。圖 7-1分析 溫度變化，砌體產(chǎn)生伸縮。由于砌體長度過長，砌體在墻體上層部分因比基礎(chǔ)處受到約束小，伸縮變形較大，產(chǎn)生不均勻變形，從而引起開裂。,,7.1.3 墻用板材,,薄板,條板,輕型復(fù)合板,石膏板、纖維水泥板、蒸壓硅酸鈣板、水泥刨花板、水泥木屑板、建筑用紙面草板等；

20、石膏空心條板、加氣混凝土空心條板、玻璃纖維增強(qiáng)水泥空心條板、預(yù)應(yīng)力混凝土空心墻板、硅鎂加氣空心輕質(zhì)墻板等；鋼絲網(wǎng)架水泥夾芯板等。,,石膏類墻板 由于石膏具有防火、輕質(zhì)、隔聲、抗震性好等特點(diǎn)，石膏類板材在內(nèi)墻板中占有較大的比例。紙面石膏板 紙面石膏板以熟石膏為主要原料，摻入適量的添加劑和纖維作板芯，以特制的紙板做護(hù)面，連續(xù)成型、切割、干燥等工藝加工而成。。根據(jù)其使用性能分為普通紙面石膏板耐水紙面石膏板、耐火紙面石膏板三種。紙

21、面石膏板適用于建筑物的非承重墻、內(nèi)隔墻和吊頂，也可以用于活動房，民用住宅，商店、辦公樓等。,,纖維石膏板 纖維石膏板是以石膏為主要原料，以玻璃纖維 或紙筋等為增強(qiáng)材料，經(jīng)鋪漿、脫水、成型、烘干等加工而成。一般用于非承重內(nèi)隔墻、天棚吊頂、內(nèi)墻貼面等。石膏空心板 石膏空心板是以石膏為主要原料，加入少量增強(qiáng)纖維，并以水泥、石灰、粉煤灰等為輔助材料，經(jīng)澆筑成型、脫水烘干制成。適用于高層建筑、框架輕板建筑及其他各類建筑的非

22、承重內(nèi)隔墻。,,GRC板(Glass-fiber Reinforced Concrete Board),特點(diǎn)：具質(zhì)輕、強(qiáng)度高、隔熱、隔聲、不燃以及加工方便等優(yōu)點(diǎn)，主要用于內(nèi)隔墻。,膠結(jié)材料——低堿水泥增強(qiáng)材料——抗堿玻璃纖維網(wǎng)格布骨料——膨脹珍珠巖、爐渣、粉煤灰,,攪拌、澆注、振動成型、養(yǎng)護(hù)而成,起泡劑,防水劑,,預(yù)應(yīng)力混凝土空心墻板,,張拉、攪拌、擠壓、養(yǎng)護(hù)、放張、切割而成,高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線高標(biāo)號早強(qiáng)水泥砂石和水,使用

23、時可按要求配以泡沫聚苯乙烯保溫層、外面飾層和防水層等。用于承重或非承重外墻板、內(nèi)墻板、樓板、層面板、陽臺等。,,,,,,,,,,,水泥砂漿,,,鋼絲網(wǎng),,,,,,,,鋼絲網(wǎng)水泥夾芯板,保溫材料（發(fā)泡聚苯乙烯或半硬質(zhì)巖棉板或玻纖板）,這種板具有保溫、隔音、防火、不腐蝕、耐拉性好、易剪裁、拼接，適用于房屋建筑的一般隔墻。,,,7.1.4 新型墻體材料,什么是新型墻體材料？ 長期以來小塊實(shí)心黏土磚在我國墻體材料產(chǎn)品構(gòu)成中占有絕對統(tǒng)治地

24、位，中國被稱為世界上小塊實(shí)心黏土磚的“王國”。各類節(jié)土、節(jié)能、利廢、改善建筑功能、有利于環(huán)保和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的墻體材料對于小塊實(shí)心黏土磚而言統(tǒng)稱為新型墻體材料。,,,國外目前主要墻體材料以混凝土砌塊紙面石膏板灰砂磚以空心制品為主，分素色和彩色加氣混凝土復(fù)合輕質(zhì)板,,,新型墻體材料發(fā)展的重點(diǎn),磚重點(diǎn)發(fā)展利用廢渣的高摻量、高空洞率、高保溫性能、高強(qiáng)度的承重多孔磚、外墻飾面的清水墻磚?；炷疗鰤K重點(diǎn)發(fā)展雙排孔或多排孔的保溫承

25、重砌塊、外墻飾面砌塊。板材機(jī)械化（擠壓式）生產(chǎn)的輕質(zhì)多孔條板、外墻復(fù)合保溫或帶飾面的裝配式板材、輕鋼結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系各種裝配式條板。,,7.2 屋面材料,瓦,復(fù)合板材,粘土瓦,混凝土瓦,石棉水泥瓦,鋼絲網(wǎng)水泥大波瓦,聚氯乙烯波紋瓦,玻璃鋼波形瓦,瀝青瓦,硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯防水保溫屋面板,膨脹珍珠巖保溫夾心屋面板,鋼纖維混凝土剛性屋面板,…………,保 溫,防 水,,,,,發(fā)泡聚氨酯防

26、水保溫屋面板,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.保護(hù)層2.封閉層3.保溫防水層4.保溫層5.粘結(jié)層6.結(jié)構(gòu)層,1.摻有UEA等的砂漿，厚20mm；2.防水涂料涂刷1-2遍；3.采用20-30mm厚現(xiàn)場發(fā)泡聚氨酯；4.聚苯乙烯板，厚度根據(jù)不同保溫要求決定；5.現(xiàn)場發(fā)泡聚氨酯，厚度10mm左右；6.可為空心板、網(wǎng)架板。,,,練習(xí),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

27、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氧化鐵(FeO)，即制得青磚。,,,2.如何識別欠火磚和過火磚？ 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，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，低溫下焙燒，粘土

28、顆粒間熔融物少，孔隙率大、強(qiáng)度低、吸水率大、耐久性差；過火磚由于燒成溫度過高，產(chǎn)生軟化變形，造成外形尺寸極不規(guī)整。欠火磚色淺、敲擊時聲啞，過火磚色較深、敲擊時聲清脆。,,,3.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。,解：10塊試樣的抗壓強(qiáng)度平均值為：,抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差,,,強(qiáng)度變異系數(shù)（δ）,單塊最小

29、抗壓強(qiáng)度值,由表6-3，該磚的強(qiáng)度等級為 MU10。,,,4.外墻磚的吸水率必須比內(nèi)墻磚_____5.未燒透的欠火磚為何不宜用于地下？,答案,小,答案,欠火磚空隙大，吸水率高，吸較多的水分后強(qiáng)度進(jìn)一步降低，故不宜用于地下。,,,練習(xí),6、砌筑有保溫要求的非承重墻時，宜選用______?。疗胀Y(jié)磚 B 燒結(jié)空心磚 C燒結(jié)多孔磚 D A+B7、隔熱要求高的非承重墻體應(yīng)優(yōu)先選用___