第11章砌体材料和屋面材料

土木工程材料----土木工程第11章砌体材料和屋面材料2013年版历史的启迪

嵩岳寺塔是中国现存最早的砖塔，该塔建于北魏孝明帝正光元年（公元520年），距今已有1480年的历史。

整个塔室上下贯通，呈圆筒状。全塔刚劲雄伟，轻快秀丽，建筑工艺极为精巧。该塔虽高大挺拔，但却是用砖和黄泥粘砌而成，塔砖小而且薄，历经千余年风霜雨露侵蚀而依然坚固不坏，至今保存完好，充分证明我国古代建筑工艺之高妙。嵩岳寺塔无论在建筑艺术上，还是在建筑材料及技术方面，都是中国和世界古代建筑史上的一件珍品。

中国现存最早的砖塔1简介砌体材料也称砌筑材料，指可用于砌筑房屋、桥梁、道路、水利等工程的材料；砖；砌块；板材；石材屋面材料指用于屋面，主要起防水作用，同时可兼有保温、隔热等功能的材料。2烧结镁铬砖烧结空心砖3烧结普通砖定义烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料经焙烧而成的普通砖。优缺点缺点：生产时能耗大；占用耕地；尺寸较小，不利于生产施工。优点：价格低；原料来源广泛；易生产。4（2）标准尺寸：

烧结普通砖的标准外行尺寸为240*115*53毫米，在加上10毫米砌筑灰缝，4块砖长或8块砖宽、16块砖厚均为1米。1立方米砌体需砖512块。

5（3）烧结普通砖的分类：根据使用的原料不同，烧结普通砖可分为：烧结粘土砖（符号为N）；烧结页岩砖（符号为Y）；烧结煤矸石砖（符号为M）；烧结粉煤灰砖（符号为F）；6（4）烧结砖的生产简介：

其中焙烧是关键，所以一定要控制好的温度jt（950oC~1050oC），否则容易产生欠火砖和过火砖。？思考：欠火砖和过火砖的简单鉴定方法。7欠火砖和过火砖的简单鉴定方法如下：欠火砖的特点：色浅、断面包心（黑色或白色）、声哑、孔隙率大、强度低、耐久性差；国标规定欠火砖为不合格品；过火砖的特点：色深、声脆而响、较密实、强度高、耐久性好，但容易出现弯曲变形；国标规定过火砖中的变形砖为不合格品；8（5）烧结普通砖的技术要求：根据规范（GB5101-2003）规定，烧结普通砖的技术要求主要包括外观指标、强度性能和耐久性能三方面的内容；根据不同的技术要求，把砖分为:优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）；a)外观指标：尺寸偏差、弯曲程度、缺棱掉角和裂纹等。各种产品的外观质量应满足规范要求9烧结普通砖尺寸允许偏差表（mm)10表6—2烧结普通砖外观质量要求（mm）

项目

优等品

一等品

合格品

两条面高度差不大于

2

3

5

弯曲不大于

2

3

5

杂质凸出高度不大于

2

3

5

缺棱掉角的三个破坏尺寸不得同时大于

15

20

30

裂纹长度不大于

a．大面上宽度方向及其延伸至条面的长度

50

60

100

ｂ．大面上长度方向及其延伸至顶面的长度或条顶面上水平裂纹的长度

80

80

120

完整面不得少于

一条面和

一顶面

一条面和

一顶面

—

颜色

基本一致

—

—

表7-111b)强度等级：按抗压强度分为五个等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU1012表7-213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，砖的抗风化性满足表9-5的，可不做冻融试验。c)耐久性：

主要指砖的抗风化性能，是指砖在长期受到风、雨、冻融等综合条件下，抵抗破坏的能力。凡开口孔隙率小、水饱和系数小的烧结制品，抗风化能力强。

14泛霜：也称起霜，是砖在使用过程中的盐析现象，砖内过量的可溶盐受潮吸水而溶解，随水分蒸发而沉积在砖的表面，形成白色粉末附着物，影响建筑物的美观。对于优等砖，不允许出现泛霜，合格砖不得严重泛霜。

石灰爆裂：石灰爆裂是指砖坯中夹杂有石灰石，焙烧后转变成生石灰，砖吸水后，由于石灰逐渐熟化而膨胀产生的爆裂现象。对于优等品砖，不允许出现最大破坏尺寸大于2毫米的爆裂区域；对于合格品砖，要求不允许出现破坏尺寸大于15毫米的爆裂区域。15观察与讨论讨论11.1砖

烧结普通砖的盐析现象

请观察右图，分析烧结普通砖表面产生白霜的原因及其后果。理解为何烧结普通砖的技术要求中规定优等品无泛霜，合格品不允许出现严重泛霜。普通砖表面的白霜16

烧结普通砖的盐析现象

讨论砖的使用过程中的盐析现象称为泛霜。由于砖内含有硫酸钠等可溶性盐，这些可溶性盐受潮吸水溶解后，随水分蒸发向砖表面迁移，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。17(6)烧结普通砖的产品标记：采用产品名称、规格、品种、强度等级、质量等级和标准号的顺序来编写的：如：18（7）烧结普通砖的应用：作为传统的墙体材料，可用来砌筑建筑物的内外墙体、柱、拱以及烟窗等；烧结粘土实心砖的缺点：

毁坏耕田；耗能；由于普通烧结砖具有毁田制砖、耗能等缺点，随着我国人口的增加，耕地的减少，我国对实心粘土砖的生产将有所限制。思考：采用的解决办法是什么？19现象原因分析(1)含可溶性盐较高的烧结粘土砖寿命较短

图A和图B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。图A烧结粘土砖墙图B花岗岩石墙20原因分析(1)含可溶性盐较高的烧结粘土砖寿命较短

海南等沿海地区气候潮湿，而且空气中含较多的盐、碱等腐蚀介质，因此部分含可溶性盐较高的烧结粘土砖出现盐析，并导致砖的使用寿命缩短。而花岗岩表观密度大、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。212.烧结多孔砖、空心砖空心砖的优点：节约粘土原料，减轻墙体的自重，适合高层建筑的使用；节约燃料，降低成本；改善墙体的绝热和吸声性能，提高了建筑物的综合性能；提高工效可达40%；22烧结空心砖定义:烧结空心砖和空心砌块是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的主要用于非承重部位的空心砖和空心砌块。孔洞率≥35％，孔的尺寸大而少的砖砖和砌块的长度、宽度、高度尺寸：1.290、190、140、90mm。2.240、180(175)、115mm。根据大面抗压强度、条面抗压强度分5.0、3.0、2.0三个等级其强度见下表。23砌筑时此面向上24烧结空心砖和空心砌块力学性能强度等级大面抗压强度(MPa)条面抗压强度(MPa)平均值不小于单块最小值不小于平均值不小于单块最小值不小于5.05.03.73.42.33.03.02.22.21.42.02.01.41.60.925烧结多孔砖烧结多孔砖是以粘土、页岩、煤歼石为主要原料，经焙烧而成的主要用于承重部位的多孔砖。孔洞率≥15%，孔小而多外形为直角六面体，其规格尺寸见下表。代号长(mm)宽(mm)高(mm)M19019090P2401159026砌筑时此面向上27烧结多孔砖烧结多孔砖力学性能

强度等级抗压强度(MPa)抗折荷重(kN)平均值不小于单块最小值不小于平均值不小于单块最小值不小于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蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砂砖。公称尺寸240*115*53（mm3）强度等级根据抗压强度和抗折强度，强度等级分为25、20、15、10级。29蒸压灰砂砖力学性能强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)平均值不小于单块值不小于平均值不小于单块值不小于2525.020.05.04.02020.016.04.03.21515.012.03.32.61010.08.02.52.030现象(3)灰砂砖墙体裂缝原因分析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。31原因分析(3)灰砂砖墙体裂缝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，因温差导致温度变形。

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。32创新能力培养提高灰砂砖与砂浆粘结强度问题现一般生产的灰砂砖表面光滑，与普通砌筑砂浆的粘结不够理想。请讨论解决此问题可有哪些途径。创造性思维点拨33

创造性思维点拨提高灰砂砖与砂浆粘结强度问题创造思维其中的一种典型形式为发散与集中思维。在创造过程中，经二者多次循环，直至解决问题。光滑灰砂砖与砂浆粘结不牢的问题，既可从砖及砂浆分别考虑，亦可双管齐下。

A.灰砂砖表面的改进，如压砖模具改为有表面波纹，使砖表面略粗糙；

B.生产粘结力更强的砂浆。34粉煤灰砖353.煤渣砖煤渣砖是以煤渣为主要原料加入适量石灰、石膏等材料，经混合、压制成型、整齐或蒸压养护而制成的实心砖。3611.2.1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6倍，长度不超过高度的3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％）。陶粒混凝土小型空心砌块

钢丝网架聚苯乙烯夹芯板

3711.1.2砌块按用途分按空心率分按材质分砌块承重砌块非承重砌块实心砌块空心砌块硅酸盐砌块轻骨料混凝土砌块普通混凝土砌块38砌块的定义与分类砌块是用于砌筑的人造块材小砌块、中砌块、大砌块按其空心率分空心砌块和实心砌块砌按其所用主要原料及生产工艺命名如水泥混凝土砌块、加气混凝土砌块3911.2.2常用砌块的性能与应用蒸压加气混凝土砌块普通混凝土小型空心砌块40

11.2.2常用砌块的性能与应用1.

蒸压加气混凝土砌块以钙质材料或硅质材料为基本的原料，以铝粉等为发气剂，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。

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.

其他砌块常用的建筑砌块还有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。41蒸压加气混凝土砌块的特性多孔性强度偏低，但是在砌体中强度利用系数很高弹性模量较小，但弹性系数较大徐变值较小干燥收缩大加气混凝土吸水导湿性缓慢保温性能与隔热性能具有一定的耐热和良好的耐火性能具有一定的吸声能力，但隔声性能较差长期性能和耐久性较好42

讨论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A粘土砖吸水图B加气混凝土砌块吸水

43

讨论从新断面可见，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。44轻骨料混凝土小型空心砌块由水泥、砂、轻粗骨料、水等经搅拌成型而得。45混凝土中型空心砌块中型砌块的尺寸将近是小型砌块的2倍46劈离砌块凿毛4711.1.3板材空心条板外形示意图4811.1.3板材水泥类隔墙板预应力混凝土空心墙板GRC轻质多孔隔墙条板水泥木屑板4911.1.3板材石膏类轻质条板板石膏空心条板纸面石膏板50石膏纤维板5111.1.3板材复合墙板网塑夹芯板52泰柏板轻型（彩钢）夹心板53

讨论(2)钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板下图为某复合墙板的宏观构造图，请讨论各层材料的作用。钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板

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讨论(2)钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板从上图中可见，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。5511.1.4砌筑用石材1．毛石毛石是指岩石经爆破后所得形状不规则的石块。毛石有乱毛石和平毛石之分。2．料石料石是指由开采而得到的比较规则的六面体块石，稍加凿琢修整而成。按加工平整程度分，有毛料石、粗料石、半细料石和细料石。56工程实例分析赵州石桥

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河北赵州石桥建于1300多年前的隋代，桥长约51m，净跨37m，拱圈的宽度在拱顶为9m，在拱脚处为9.6m。建造该桥的石材为石灰岩，石质