砌体材料和屋面材料课件

第五章砌体材料和屋面材料1

学习要求：重点掌握烧结普通砖的性质与应用特点。熟悉烧结多孔砖、烧结空心砖、蒸压蒸养砖、石材与砌块的主要性质与应用特点。了解墙用板材和屋面材料的应用。2一、石材的形成与分类（地质分类法）第一节石材1.火成岩（岩浆岩）2.沉积岩

3.变质岩

（1）深成岩（2）喷出岩（3）火山岩（1）机械沉积岩（2）化学沉积岩（3）生物沉积岩3石材的表观密度与矿物组成及孔隙率有关。致密的石材如花岗岩和大理岩等，其表观密度接近于密度，约为2500～3100kg/m3。孔隙率较大的石材，如火山凝灰岩、浮石等，其表观密度较小，约为500～1700kg/m3。天然石材根据表观密度可分为轻质石材和重质石材。表观密度小于1800kg/m3的为轻质石材，一般用作墙体材料；表观密度大于1800kg/m3的为重质石材，可作为建筑物的基础、贴面、地面、房屋外墙、桥梁和水工构筑物等。5

（2）吸水性——石料在规定的试验条件下吸水的能力。工程上常采用吸水率和饱水率这两项指标表征。

1）吸水率——指在室内常温和常压条件下，石料试件最大的吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。2）饱水率——采用沸煮法或真空抽气法饱和试件，石料试件的最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。计算方法与吸水率相似，但饱水率＞吸水率。6石材的吸水性主要与其孔隙率和孔隙特征有关。孔隙特征相同的石材，孔隙率愈大，吸水率也愈高。深成岩以及许多变质岩孔隙率都很小，因而吸水率也很小。如花岗岩吸水率通常小于0.5%，而多孔贝类石灰岩吸水率可高达15%。石材吸水后强度降低，抗冻性变差，导热性增加，耐水性和耐久性下降。表观密度大的石材，孔隙率小，吸水率也小。7石材的耐水性以软化系数来表示。根据软化系数的大小，石材的耐水性分为高、中、低三等：软化系数大于0.9的石材为高耐水性石材；软化系数在0.70～0.90之间的石材为中耐水性石材；软化系数为0.60～0.70之间的石材为低耐水性石材。土木工程中使用的石材，软化系数应大于0.80。9（4）抗冻性抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的一个重要指标。

采用直接冻融法试验。

表征指标：

①质量损失率②耐冻系数（强度损失率）石材的抗冻性与吸水率大小有密切关系。一般吸水率大的石材，抗冻性能较差。另外，抗冻性还与石材吸水饱和程度、冻结温度和冻融次数有关。石材在水饱和状态下，经规定次数的冻融循环后，若无贯穿裂缝且重量损失不超过5%，强度损失不超过25%时，则为抗冻性合格。10

（5）耐火性石材的耐火性取决于其化学成分及矿物组成。由于各种造岩矿物热膨胀系数不同，受热后体积变化不一致，将产生内应力而导致石材崩裂破坏。另外，在高温下，造岩矿物会产生分解或晶型转变。如含有石膏的石材，在100℃以上时即开始破坏。含有石英和其他矿物结晶的石材，如花岗岩等，当温度在700℃以上时，由于石英受热膨胀，强度会迅速下降。11天然石材的抗压强度取决于岩石的矿物组成、结构、构造特征、胶结物质的种类及均匀性等。如花岗岩的主要造岩矿物是石英、长石、云母和少量暗色矿物，若石英含量高，则强度高；若云母含量高；则强度低。石材是非均质和各向异性的材料，而且是典型的脆性材料，其抗压强度高，抗拉强度比抗压强度低得多，约为抗压强度的1/10～1/20。13（7）硬度——以莫氏或肖氏硬度表示。它主要取决于组成岩石的矿物硬度与构造。凡由致密、坚硬的矿物所组成的岩石，其硬度较高；结晶质结构硬度高于玻璃质结构；构造紧密的岩石硬度也较高。岩石的硬度与抗压强度有很好的相关性，一般抗压强度高的其硬度也大。岩石的硬度越大，其耐磨性和抗刻划性能越好，但表面加工越困难。14（8）耐磨性——包括耐磨损性和耐磨耗性两个方面。耐磨损性以磨损度表示，它是石材受摩擦作用，其单位摩擦面积的质量损失的大小。耐磨耗性以磨耗度表示，它是石材同时受摩擦与冲击作用，其单位质量产生的质量损失的大小。石材的耐磨性与岩石组成矿物的硬度及岩石的结构和构造有一定的关系。一般而言，岩石强度高，构造致密，则耐磨性也较好。用于土木工程中的石材，应具有较好的耐磨性。15我国砌墙砖主要分为两类:第二节砖烧结砖：高温焙烧

形式：实心砖、多孔砖、空心砖、花格砖。

产品：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖等。非烧结砖：不经高温焙烧，蒸压、蒸养

产品：蒸压灰砂砖、蒸压(养)粉煤灰砖、炉渣砖等。17

——以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通实心砖。（1）生产工艺

流程：采土→配料调制→制坯→干燥→焙烧→成品。1.烧结普通砖一、烧结砖18注意：应控制好烧成温度，以免出现欠火砖或过火砖。欠火砖：烧成温度过低，孔隙率大，强度低，耐久性差。特点：色浅，声哑。过火砖：烧成温度过高，有弯曲变形，尺寸极不规整。特点：色较深、声清脆。颜色：红砖：砖坯在氧化气氛中焙烧制得。青砖：若砖坯在氧化气氛中烧成后，再经浇水闷窑，形成还原气氛，砖内红色高价氧化铁(Fe2O3)还原成青色的低价氧化铁（FeO），即制得。19烧结普通砖分为五个强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。②S——10块砖试样的抗压强度标准差，MPa计算参数：①——为10块砖试样的平均值，MPa③fi——单块砖的抗压强度值，MPa。④fk——烧结普通砖的抗压强度标准值，MPa⑤δ——变异系数21δ≤0.21，评定方法：采用抗压强度值平均值和强度标准值δ＞0.21，评定方法：采用抗压强度值平均值和单块测定抗压强度最小值强度等级评定：强度等级抗压强度平均值≥变异系数≤0.21变异系数＞0.21强度标准值≥单块最小抗压强度值≥MU30MU25MU20MU15MU1030.025.020.015.010.022.018.014.010.06.525.022.016.012.07.5表5-1烧结普通砖强度等级划分规定224）泛霜

原料中含有硫、镁等可溶性盐，在砖使用中，盐类会随砖内水分蒸发而在砖表面产生盐析，一般为白色粉末。常见在砖表面形成絮团状斑点，严重的会起粉、掉角或脱皮。5）石灰爆裂原料中有石灰石，烧成过程中生石灰留在砖内，生石灰在砖内吸收外界的水分，消化并产生体积膨胀，称为石灰爆裂。23质量等级：依据强度、抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂等分为三个质量等级：优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）。25（3）工程应用特点：烧结普通砖的表观密度为1600～1800kg/m3,吸水率8%；多孔结构，具有良好的绝热性、透气性和稳定性；烧结普通砖具有较高的强度；具有良好的耐久性；加之原料广泛、生产工艺简单，应用历史最久、使用范围最广。应用：在建筑工程中主要用于作墙体材料，也可用于砌筑柱、拱、窑炉、烟囱、沟道及基础等。在砌体中配置适当的钢筋或钢丝网，可代替钢筋混凝土柱、梁等。注意：在普通砖砌体中，砖砌体的强度不仅取决于砖的强度，且受砌筑砂浆性质的影响很大。砖的吸水率大，必须预先将砖润湿，方可使用。（5）缺点

大量占用耕地，尺寸小、自重大，施工效率低。26

优点：与烧结普通砖相比，生产多孔砖和空心砖，可节省粘土20%～30%，节约燃料10%～20%，且砖坯焙烧均匀，烧成率高。采用多孔砖或空心砖砌筑墙体，可减轻自重1/3左右，提高工效约40%，同时还能改善墙体的热工性能。目前，欧美等国家生产的多孔砖和空心砖已占其砖产量的80%～90%，并且发展了高强空心砖、微孔砖等。近年来，为了节约土地资源和减少能源消耗，多孔砖和空心砖发展也十分迅速，国家和各地方政府的有关部门都制定了限制生产和使用实心砖的政策，鼓励生产和使用多孔砖及空心砖。29（2）主要技术要求多孔砖：1）形状与规格尺寸烧结多孔砖的长度、宽度、高度尺寸要求：290，240，190，180（mm）；175，140，115，90（mm）。孔洞尺寸应符合：

表5-2烧结多孔砖空洞尺寸（mm）圆孔直径非圆孔内切圆直径手抓孔≤22≤15（30～40）×（75～85）302）强度等级及质量等级

五个强度等级：根据抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。（评定标准同烧结普通砖）。

三个产品等级：强度和抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量及耐久性等分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）。3）耐久性：主要包括：泛霜、石灰爆裂和抗风化性能。31表5-3烧结多孔砖的强度等级强度等级抗压强度平均值≥变异系≤0.21变异系数＞0.21强度标准值≥单块最小抗压强度值≥MU30MU25MU20MU15MU1030.025.020.015.010.022.018.014.010.06.525.022.016.012.07.532

烧结空心砖：烧结空心砖按抗压强度分为MU10.0、MU7.5、MU5.0、MU3.5、MU2.5五个等级，根据密度分为800，900，1000，1100四个级别。GB13545—2003《烧结空心砖和空心砌块》规定：强度、密度、抗风化性能和放射性物质合格的砖，根据其尺寸偏差、外观质量、孔洞排列及其结构、泛霜、石灰爆裂、吸水率分为：优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个质量等级。33强度等级抗压强度/MPa密度等级范围/kg·m-3抗压强度平均值≥变异系数≤0.21变异系数＞0.21强度标准值≥单块最小抗压强度值≥MU10.010.07.08.0≤1100MU7.57.55.05.8MU5.05.03.54.0MU3.53.52.52.8MU2.52.51.61.8≤800表5-4烧结空心砖强度等级34（3）烧结多孔砖、空心砖的应用烧结多孔砖强度较高，主要用于砌筑六层以下的承重墙体。烧结空心砖自重轻，强度较低，多用作非承重墙，如多层建筑内隔墙或框架结构的填充墙等。351.蒸压灰砂砖（灰砂砖）蒸压灰砂砖是由磨细生石灰或消石灰粉、天然砂和水按一定配合比，经搅拌混合、陈伏、加压成型，再经蒸压（温度为175～203℃、压力为0.8～1.6MPa的饱和蒸汽）养护而成。

灰砂砖有彩色（Co）和本色（N）两类，表观密度一般为1800～1900kg/m3。实心灰砂砖规格尺寸与烧结普通砖相同。我国国家标准GB11945—1999《蒸压灰砂砖》规定:1）按砖的外观质量、尺寸偏差、强度、及抗冻性分为：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）。二、非烧结砖（蒸养砖、蒸压砖）362）按浸水24h后抗压强度和抗折强度分为：MU25、MU20、MU15和MU10四个等级，优等品的强度等级不得小于MU15。强度等级抗压强度/MPa抗折强度/MPa抗冻性平均值≥单块值≥平均值≥单块值≥冻后抗压强度/MPa平均值≥单块砖的干质量损失/%≤MU2525.020.05.04.020.02.0MU2020.016.04.03.216.0MU1515.012.03.32.612.0MU1010.08.02.52.08.0表5-5蒸压灰砂砖强度指标和抗冻指标372.蒸压（养）粉煤灰砖蒸压（养）粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰或水泥为主要原料，掺加适量石膏、外加剂和骨料经坯料制备、压制成型、常压或高压蒸汽养护而成的实心砖。粉煤灰砖呈深灰色，表观密度约为1500kg/m3左右。粉煤砖规格尺寸与烧结普通砖相同。我国行业标准JC239—2001《粉煤灰砖》规定:1）按砖的外观质量、尺寸偏差、强度、抗冻性及干燥收缩值分为：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）。382）按抗压强度和抗折强度分为：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个等级。优等品的强度等级不得小于MU15；优等品和一等品的干燥收缩值应不大于0.65mm/m，合格品的干燥收缩值应不大于0.75mm/m；碳化系数应不小于0.8。强度级别抗压强度/MPa抗折强度/MPa抗冻性10块平均值≥单块值≥10块平均值≥单块值≥抗压强度/MPa平均值≥单块砖的干质量损失/%≤MU3030.024.06.25.024.02.0MU2525.020.05.04.020.0MU2020.016.04.03.216.0MU1515.012.03.32.612.0MU1010.08.02.52.08.0表5-6粉煤灰砖强度指标39粉煤灰砖产品标记：采用产品名称（FB）、颜色、强度等级、质量等级、标准编号的顺序进行。例如：FBCo20AJC239—2001。应用：粉煤灰砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础，但用于基础或易受冻融和干湿交替作用的建筑部位，必须使用一等砖与优等砖。粉煤灰砖不得用于长期受热（200℃以上），受急冷、急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。用粉煤灰砖砌筑的建筑物，应适当增设圈梁及伸缩缝，以减少或避免产生收缩裂缝。40砌块与砖的主要区别：砌块的长度大于365mm或宽度大于240mm或高度大于115mm。工程中常用砌块分类：1）按原材料分：普通混凝土砌块、轻集料混凝土砌块、炉渣砌块、粉煤灰砌块及其他硅酸盐砌块、水泥混凝土铺地砖等。2）按尺寸规格分：小型砌块（高度115～380mm）中型砌块（高度380～980mm）大型砌块（高度>980mm）3）按用途分：承重砌块和非承重砌块。4）按有无孔洞分：实心砌块（无孔洞或空心率＜25%）和空心砌块（空心率≥25%）。第三节砌块411.主要技术性能指标GB8239—1997《普通混凝土小型空心砌块》工程中常用主规格：390mm×190mm×190mm。强度等级分别为：MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10、MU15

和MU20六个等级。按其尺寸偏差和外观质量分三个等级：优等品(Ａ)、一等品(Ｂ)、合格品(Ｃ)。一、普通混凝土小型空心砌块42强度等级砌块抗压强度/MPa≥平均值单块最小值MU3.5MU5.0MU7.5MU10.0MU15.0MU20.03.55.07.510.015.020.02.84.06.08.012.016.0表4-7普通混凝土小型空心砌块的强度等级432.普通混凝土小型空心砌块的应用普通混凝土小型空心砌块适用于地震设防烈度为8度和8度以下地区的一般民用与工业建筑物的墙体。还可以用作高层建筑的填充墙、其他围墙和挡土墙。用于承重墙和外墙的砌块要求其干缩率小于0.5mm/m，非承重或内墙用的砌块，其干缩率应小于0.6mm/m。砌块的抗渗性按（GB4111—1997）分为S和Q两级。Q级只能用于无抗渗要求的部位。44工艺：以钙质材料（水泥、石灰等）和硅质材料（砂、矿渣、粉煤灰等）以及加气剂（铝粉）等，经配料、搅拌、浇注、发气、切割和蒸压养护而成的多孔轻质块体材料。关键材料：发气剂（加气剂），原理：掺入浆料中的铝粉，在碱性条件下产生化学反应：

特点：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。二、蒸压加气混凝土砌块451.砌块的规格尺寸项目A系列B系列长度L高度H宽度B600200、250、300100、125、150、200、250、300600200、250、300120、180、240表5-8蒸压加气混凝土砌块规格尺寸（单位：mm）注：砌块制作尺寸：长度＝L-10；宽度＝B；高度＝H-10。462.蒸压加气混凝土砌块的主要技术性能指标（1）强度等级与干密度干密度级别B03B04B05B06B07B08强度级别优等品（A）A1.0A2.0A3.5A5.0A7.5A10.0合格品（B）A2.5A3.5A5.0A7.5干密度优等品（A）≤300400500600700800合格品（B）≤325425525625725825表5-9蒸压加气混凝土砌块的强度级别与干密度47（2）强度指标表5-10蒸压加气混凝土的立方体抗压强度（MPa）强度级别A1.0A2.0A2.5A3.5A5.0A7.5A10.0立方体抗压强度平均值≥1.02.02.53.55.07.510.0单块最小值≥0.81.62.02.84.06.08.048（3）砌块的干燥收缩、抗冻性和热导率表5-11蒸压加气混凝土砌块的干燥收缩、抗冻性和热导率干密度级别B03B04B05B06B07B08干燥收缩值标准法≤mm·m-10.50快速法≤0.80抗冻性质量损失/%≤5.0冻后强度/MPa≥优等品（A）0.81.62.84.06.08.0合格品（B）2.02.84.06.0导热系数（干态）/W·（m·K）-1≤0.100.120.140.160.180.2049三、粉煤灰砌块1.粉煤灰砌块的主要技术性能指标工程中常用主规格：880mm×380mm×240mm、880mm×420mm×240mm

按其尺寸偏差、外观质量和干缩性能分两个等级：一等品(Ｂ)、合格品(Ｃ)

强度等级分为：MU10和MU13两个等级。2.粉煤灰砌块的应用

不宜用于长期受高温影响的承重墙，也不宜用于受酸性介质腐蚀部位。50第四节墙用板材一、水泥类墙用板材1.预应力混凝土空心墙板使用时可按要求配以保温层、外饰面层和防水层等。可用于承重或非承重外墙板、内墙板、楼板、屋面板和阳台板等。2.GRC空心轻质墙板以低碱水泥为胶结料、抗碱玻璃纤维或其网格布为增强材料，膨胀珍珠岩为骨料（也可用炉渣、粉煤灰等），并配以发泡剂和防水剂等，经配料、搅拌、浇注、振动成型、脱水、养护而成。

优点：质轻、强度高、隔热隔声、不燃，加工方便等。可用于建筑结构的内隔墙及复合墙体的外墙面。513.纤维增强水泥平板（TK板）——是以低碱水泥、耐碱玻璃纤维为主要原料，加水混合成浆，经圆网成型机抄取、制坯、压制、蒸养而成的薄型平板。优点：TK板的表观密度约为1750kg/m3，抗折强度可达15MPa，抗冲击强度≥0.25J/cm2，质量轻、强度高、防潮、防火、不易变形，可加工性（锯、钻、钉及表面装饰等）好，适用于各类建筑物的复合外墙和内隔墙，特别是高层建筑有防火、防潮要求的隔墙。524.水泥木丝板以木材下脚料经机械刨切成均匀木丝，加入水泥、水玻璃等经成型、冷压、养护、干燥而成的薄型建筑平板。优点：自重轻、强度高、防火、防水、防蛀、保温、隔音等性能，可进行锯、钻、钉、装饰等加工，主要用于建筑物的内外墙板、天花板、壁橱板等。5.水泥刨花板

以水泥和木板加工的下脚料—刨花为主要原料，加入适量水和化学助剂，经搅拌、成型、加压、养护而成。表观密度为1000～1400kg/m3。其性能和用途同水泥木丝板。53二、石膏类墙用板材1.纸面石膏板以石膏芯材与牢固结合在一起的护面纸组成，分普通型、耐水型和耐火型三种。具有自重轻、隔热、隔声、防火、抗震，可调节室内湿度，加工性好，施工简便等优点，但其用纸量较大、成本较高。普通纸面石膏板：可作室内隔墙板、复合外墙板的内壁板、天花板等。耐水型板：可用于相对湿度较大的环境，如厕所、盥洗室等。耐火型纸面石膏纸：主要用于对防火要求较高的房屋建筑中。542.石膏纤维板以纤维增强石膏为基材的无面纸石膏板，常用无机纤维或有机纤维为增强材料，与建筑石膏、缓凝剂等经打浆、铺装、脱水、成型、烘干而制成。可节省护面纸，具有质轻、高强、耐火、隔声、韧性高的性能，可加工性好。其尺寸规格和用途与纸面石膏板相同。3.石膏空心板其外形与生产方式类似于水泥混凝土空心板。是以熟石膏为胶凝材料，适量加入各种轻质集料（如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等）和改性材料（如矿渣、粉煤灰、石灰、外加剂等），经搅拌、振动成型、抽芯模、干燥而成。该板生产时不用纸和胶，安装墙体时不用龙骨，设备简单，较易投产。适用于各类建筑的非承重内隔墙，但若用于相对湿度大于75%的环境中，则板材表面应作防水等相应处理。554.石膏刨花板以熟石膏为胶凝材料，木质刨花为增强材料，添加所需的辅助材料，经配合、搅拌、铺装、压制而成。具有上述石膏板材的优点，适用于非承重内隔墙和作装饰板材的基材板。56三、植物纤维类板材1.稻草板：主要原料是稻草或麦秸、板纸和脲醛树脂胶料。生产方法是将干燥的稻草热压成密实的板芯，在板芯两面及四个侧边用胶贴上一层完整的面纸，经加热固化而成。2.稻壳板：以稻壳与合成树脂为原料，经配料、混合、铺装、热压而成的中密度平板。可作为内隔墙及室内各种隔断板和壁橱（柜）隔板等。3.蔗渣板：以甘蔗为原料，经加工、混合、铺装、热压成型而成的平板。具有质轻、吸声、易加工（可钉、锯、刨、钻）和可装饰等特点。可用作内隔墙、天花板、门心板、室内隔断用板和装饰板等。4.麻屑板：麻屑板是以亚麻杆茎为原料，经破碎后加入合成树脂、防水剂、固化剂等混合、铺装、热压固化、修边、砂光等工序制成。其性能、用途同蔗渣板。57四、复合墙板常用的复合墙板主要由承受（或传递）外力的结构层（多为普遍混凝土或金属板）和保温层（矿棉、泡沫塑料、加气混凝土等）及面层（