建筑材料分析_墙体与屋面材料

7墙体与屋面材料本章主要讲述砌筑墙体的三大材料：砌墙砖、墙用砌块和板材，并简要介绍了屋面用的各类瓦材和板材。要求学生掌握各种砌墙砖的质量等级、技术性能及应用范围，熟悉常用墙体材料的检验方法，了解墙体与屋面材料的发展趋势和墙体材料改革动态，以便合理选用及开发新型墙体材料。本章提要本章内容7.1砌墙砖7.2建筑砌块7.3墙体板材7.4屋面材料7.1砌墙砖凡是由粘土、工业废料或其他地方资源为主要原料，以不同的工艺制成的在建筑物中用于承重墙和非承重墙的砖统称为砌墙砖。砌墙砖可分为普通砖和空心砖两大类。普通砖是没有孔洞或孔洞率(砖面上孔洞总面积占砖面积的百分率)小于15%的砖；而孔洞率等于或大于15%的砖称为空心砖，其中孔的尺寸小而数量多的砖又称为多孔砖。按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖。烧结砖是经焙烧而制成的砖，常结合主要原料命名，如烧结页岩砖、烧结煤矸石砖等；非烧结砖是通过非烧结工艺制成的，如碳化砖、蒸养砖等。7.1.1.1烧结普通砖的定义及分类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。按主要原料分为烧结粘土砖(符号为N)、烧结页岩砖(符号为Y)、烧结煤矸石砖(符号为M)和烧结粉煤灰砖(符号为F)。烧结粘土砖是以粘土为主要原料，经配料、制坯、干燥、焙烧而成的烧结普通砖，简称为粘土砖。7.1.1烧结普通砖烧结页岩砖是页岩经破碎、粉磨、配料、成型、干燥和焙烧等工艺制成的砖。烧结粉煤灰砖是以火力发电厂排出的粉煤灰，掺入适量粘土经搅拌成型、干燥和焙烧而成的承重砌体材料。烧结煤矸石砖是以采煤和洗煤时剔除的大量煤矸石为原料，经粉碎后，根据其含碳量和可塑性进行适当配料，即可制砖，焙烧时基本不需外投煤。根据《烧结普通砖》(GB/T5101—1998)规定，强度和抗风化性能合格的砖，根据砖的尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂的程度将其分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个质量等级。(1)外形尺寸烧结普通砖的外形为直角六面体，公称尺寸是240mm×115mm×53mm，如图7.1所示。砖的尺寸允许偏差应符合表7.1的规定。7.1.1.2烧结普通砖的主要技术性质(2)外观质量烧结普通砖的外观质量包括两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹、完整面、颜色等内容，分别应符合表7.1的规定。(3)强度等级烧结普通砖是通过取10块砖样进行抗压强度试验，根据抗压强度平均值和标准值方法或抗压强度平均值和最小值方法来评定砖的强度等级。各等级应满足的强度指标如表7.2。烧结普通砖中的各项指标按下式计算：1.8kffS1021()9iiSffSf(4)泛霜和石灰爆裂泛霜是指在新砌筑的砖砌体表面，有时会出现一层白色的粉状物。国家标准严格规定烧结制品中优等产品不允许出现泛霜，一等产品不允许出现中等泛霜，合格产品不允许出现严重泛霜。石灰爆裂是烧结砖的原料中夹杂着石灰石，焙烧时石灰石被烧成生石灰块，在使用过程中生石灰吸水熟化转变为熟石灰，固相体积增大近一倍造成制品爆裂的现象。(5)抗风化性能抗风化性能是指材料在干湿变化、温度变化、冻融变化等物理因素作用下不破坏并保持原有性质的能力。我国按风化指数将各省市划分为严重风化区和非严重风化区，如表7.3风化指数是指日气温从正温降至负温或从负温升至正温的每年平均天数，与每年从霜冻之日起至消失霜冻之日止，这一期间降雨总量(以mm计)的平均值的乘积。风化指数≥12700为严重风化区，风化指数＜12700为非严重风化区用于严重风化区中1~5地区的砖必须进行冻融试验。其他地区的砖，其吸水率和饱和系数指标若能达到表7.4的要求，可认为其抗风化性能合格，不再进行冻融试验，当有一项指标达不到要求时，也必须进行冻融试验。图7.1砖的尺寸及各部分名称表7.1烧结普通砖的质量等级划分(GB/T5101—1998)表7.2烧结普通砖的强度等级(MPa)(GB/T5101—1998)强度等级抗压强度平均值≥变异系数δ≤0.21变异系数δ＞0.21强度标准值fk≥单块最小抗压强度值fmin≥MU30MU25MU20MU15MU1030.025.020.015.010.022.018.014.010.06.525.022.016.012.07.5表7.3风化区的划分(GB/T5101—1998)严重风化区非严重风化区1.黑龙江省2.吉林省3.辽宁省4.内蒙古自治区5.新疆维吾尔自治区6.宁夏回族自7.甘肃省8.青海省9.陕西省10.山西省11.河北省12.北京市13.天津市1.山东省2.河南省3.安徽省4.江苏省5.湖北省6.江西省7.浙江省8.四川省9.10.湖南省11.福建省12.台湾省13.广东省14.广西壮族自治区15.海南省16.云南省17.西藏自治区18.上海市19.重庆市表7.4烧结普通砖的吸水率、饱和系数(GB/T5101—1998)砖种类严重风化区非严重风化区5h沸煮吸水率(%)≤饱和系数≤5h沸煮吸水率(%)≤饱和系数≤平均值单块最大值平均值单块最大值平均值单块最大值平均值单块最大值粘土砖21230.850.8723250.880.90粉煤灰砖23253032页岩砖16180.740.7718200.780.80煤矸石砖19212123烧结普通砖的产品标记按产品名称、规格、品种、强度等级、质量等级和标准编号的顺序编写。例如，规格240mm×115mm×53mm、强度等级MU15、一等品的烧结粉煤灰砖，其标记为：烧结粉煤灰砖FMU15BGB/T5101。7.1.1.3烧结普通砖的产品标记烧结普通砖具有较高的强度、较好的耐久性，保温、隔热、隔声、价格低廉等优点，加之原料广泛、工艺简单，所以是应用历史最久、应用范围最为广泛的墙体材料。用于砌筑墙体、基础、柱、拱、烟囱、铺砌地面。其中优等品适用于清水墙和墙体装饰，一等品、合格品可用于混水墙，中等泛霜的砖不能用于潮湿部位。7.1.1.4烧结普通砖的应用用多孔砖或空心砖代替实心砖可使建筑物自重减轻1/3左右，节约原料20%~30%，节省燃料10%~20%，且烧成率高，造价降低20%，施工效率提高40%，并能改善砖的绝热和隔声性能，在相同的热工性能要求下，用空心砖砌筑的墙体厚度可减薄半砖左右。一些较发达国家多孔砖占砖总产量的70%~90%，我国目前也正在大力推广，而且发展很快。7.1.2烧结多孔砖和烧结空心砖烧结多孔砖是以粘土、页岩、煤矸石和粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的孔洞率≥15%，主根据《烧结多孔砖》(GB13544—2000)的规定，强度和抗风化性能合格的烧结多孔砖，根据尺寸偏差、外观质量、孔形及孔洞排列、泛霜、石灰爆裂分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个质量等级。7.1.2.1烧结多孔砖(1)外形尺寸烧结多孔砖的外形为直角六面体，如图7.2，190，190，190(mm)245，110，90(mm)烧结多孔砖砌筑时孔洞应垂直于承压面。砖的尺寸偏差应符合表7.5的要求。(2)外观质量烧结多孔砖的外观质量应符合表7.6的规定。(3)孔形孔洞率及孔洞排列孔形孔洞率及孔洞排列应符合表7.7的规定。(4)强度等级多孔砖的强度等级同烧结普通砖一样分成MU30、MU25、MU20、MI15、MU10五个强度等级，评定方法完全与烧结普通砖相同，其具体指标参见表7.2。烧结多孔砖的技术要求还包括泛霜、石灰爆裂和抗风化性能。(5)产品标记烧结多孔砖的产品标记按产品名称、品种、规格、强度等级、质量等级和标准编号的顺序编写。例如：规格尺寸290mm×140mm×90mm、强度等级MU25、优等品的粉煤灰砖，其标记为：烧结多孔砖F290×140×9025AGB13544图7.2烧结多孔砖外形表7.5烧结多孔砖的尺寸偏差(mm)尺寸优等品一等品合格品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≤290、240±2.06±2.57±3.08190、180、175、140、115±1.556±2.0±2.5790±1.54±1.75±2.06表7.6烧结多孔砖外观质量(mm)项目优等品一等品合格品(1)颜色(一条面和一顶面)(2)(3)缺棱掉角的三个破坏尺寸不得同时大于(4)a.大面上深入孔壁15mm以上，宽度方向及其延伸到条面的长度b.大面上深入孔壁15mm以上，长度方向及其延伸到顶面的长度c.(5)杂质在砖面上造成的凸出高度不大于一致一条面和一顶面156060803基本一致一条面和一顶面20801001004——301001201205表7.7烧结多孔砖的孔形孔洞率及孔洞排列(GB13544—2000)产品等级孔形孔洞率(%)≥孔洞排列优等品矩形条孔或矩形孔25交错排列，有序一等品合格品矩形孔或其他孔形—烧结空心砖是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的孔洞率≥15%，孔的尺寸大而根据《烧结空心砖和空心砌块》(GB13545—1992)的规定，烧结空心砖的外形为直角六面体，在与砂浆的接合面上应设有增加结合力的深度1mm以上的凹线槽，如图7.3，其尺寸有290mm×190mm×90mm和240mm×180mm×115mm两种。7.1.2.2烧结空心砖烧结空心砖根据表观密度分为800、900、1100三个密度级别。每个密度级别根据孔洞及其排数、尺寸偏差、外观质量、强度等级和物理性能分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个产品等级，各产品等级对应的强度等级及具体指标要求如表7.8所示。图7.3烧结空心砖表7.8烧结空心砖的强度等级(GB13545—1992)等级强度等级大面抗压强度(MPa)条面抗压强度(MPa）五块平均值≥单块最小值≥五块平均值≥单块最小值≥优等品5.05.03.73.43.3一等品3.03.02.22.21.4合格品2.02.01.41.60.9蒸压(养)砖是以含钙材料(石灰、电石渣等)和含硅材料(砂子、粉煤灰、煤矸石、灰渣、炉渣等)与水拌和，经压制成型，在自然条件下或人工热合成条件下(常压或高压蒸汽养护)反应生成以水化硅酸钙、水化铝酸钙为主要胶结料的硅酸盐建筑制品。主要品种有灰砂砖、粉煤灰砖、煤渣砖等。7.1.3蒸压（养）砖蒸压灰砂砖是用磨细生石灰和天然砂，经混合搅拌、陈化(使生石灰充分熟化)、轮碾、加压成型、蒸压养护(175~191℃，0.8~1.2MPa的饱和蒸汽)而成。灰砂砖的外形尺寸与烧结普通砖相同，颜色有彩色(Co)和本色(N)两类。根据《蒸压灰砂砖》（GB11945—1999）的规定，灰砂砖按其抗压强度和抗折强度分为MU25、MU20、MU15及MU10四个级别，各等级的强度指标应符合表7.9的规定。7.1.3.1灰砂砖各等级砖的抗冻性能指标应符合表7.9的规定。根据尺寸偏差和外观质量、强度及抗冻性分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个质量等级。表7.9蒸压灰砂砖的强度指标和抗冻性指标(GB11945—1999)强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)抗冻性指标平均值≥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(%)≤MU25MU20MU15MU1025.020.015.010.020.016.012.08.05.04.03.32.54.03.22.62.020.016.012.08.02.02.02.02.0蒸压(养)粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰和水泥为主要原料，掺入适量的石膏、外加剂、颜料和骨料，经坯料制备、压制成型、高压或常压蒸汽养护而制成的实心砖。根据《粉煤灰砖》(JC239—2001)中规定：按抗压强度和抗折强度划分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。按外观质量、尺寸偏差、强度和干燥收缩值分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)。7.1.3.2粉煤灰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、蒸汽或蒸压养根据《煤渣砖》(JC525—1993)的规定，煤渣砖的公称尺寸为240mm×115mm×53mm，按其抗压强度和抗折强度分为20、15、10、7.5四个强度级别，各级别的