墙体材料和屋面材料

第8章墙体材料和屋面材料古建筑的墙体材料墙体材料砌墙砖砌块墙用板材屋面材料墙体材料是建筑工程中用量较大的材料，目前所用的墙体材料有砖、砌块、板材三类。按生产原料分：砖类可分为粘土砖、页岩砖、灰砂砖、煤矸石砖、粉煤灰砖和炉渣砖等；砌块类可分为混凝土砌块、硅酸盐砌块、加气混凝土砌块等；板材类可分为混凝土大板、石膏板、加气混凝土板、玻纤水泥板、植物纤维板和各种复合板等。墙体材料传统墙体材料多用实心粘土砖，长期以来使用量占墙体材料的主体。然而实心粘土砖是不可持续发展材料，正在要被空心砖或砌块、新型墙体材料所替代。墙体材料和屋面材料，都是建筑工程中十分重要的建筑材料。砌墙砖有实心砖、多孔砖、空心砖和花格砖。按生产工艺可分为：烧结类（根据外形分）烧结普通砖、烧结多孔砖、烧结空心砖花格砖非烧结类。砌墙砖烧结普通砖（根据原料分）烧结粘土砖烧结页岩砖烧结煤矸石砖粉煤灰砖原料及生产工艺凡以粘土、页岩、煤歼石、粉煤灰等为主要原料，经焙烧而成标准尺寸的实心砖，称为烧结普通砖。一．烧结普通砖烧结粘土砖按所用主要原料，烧结普通砖可分为粘土砖(N)、页岩砖、煤矸石砖(M)和粉煤灰砖(F)等几种，目前在我国广大乡村和小城镇粘土砖仍然占有很大的比例；从节约粘土资源，保护生态环境及利用工业废渣等方面考虑，非粘土砖已经和正在得到快速发展。在烧结砖的生产过程中，砖的焙烧温度要适当，以免出现欠火砖或过火砖。欠火砖由于烧成温度过低，孔隙率很大，故强度低，耐久性差。过火砖由于烧成温度过高，密实度高，但产生软化变形，造成外形尺寸极不规整。欠火砖色浅、声哑，过火砖色较深、声清脆。近年来，我国普遍采用了内燃烧砖法。它是将煤碴、低品位粉煤灰等可燃工业废渣以适量比例掺入制坯粘土原料中作为内燃料，当砖焙烧到一定温度时，内燃料在坯体内也进行燃烧，这样烧成的砖叫内燃砖。如此，可节省大量外投煤，节约原料粘土5％一10％，强度提高20％左右，表观密度减小，导热系数降低，并可变废为宝，减少环境污染。当砖坯在氧化气氛中烧成出窑，则制得红砖。若砖坯在氧化气氛中烧成后，再经浇水闷窑，使窑内形成还原气氛，促使砖内的红色高价氧化铁(Fe203)还原成青灰色的低价氧化铁(FeO)，即制得青砖。青砖的强度比红砖高，耐久性强，但价格较贵。技术性质按标准《烧结普通砖》GB5101—1998)规定。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优等品(A)和合格品(C)两个产品等级。各等级砖的具体技术要求如下；形状、尺寸及允许偏差烧结普通砖为矩形体，其标准尺寸为240mm×115mm×53mm考虑10mm厚的砌筑灰缝，则1m3砖砌体需用砖512块。外观质量：两条面高度差、杂质突出高度、弯曲、缺棱掉角、裂纹和完整面等。强度等级：取10块砖试样进行抗压强度试验，烧结普通砖根据抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0五个强度等级。如10块砖抗压强度的变异系数δ≤0.21，按强度平均值和标准值评定砖的强度，当δ0.21时，按强度平均值和单块最小强度评定砖的强度等级。强度标准值（fk）耐久性：耐久性包括三个方面，即泛霜、石灰爆裂、抗风化性能等指标判定。___1.8kff10___211()9iiff___f抗风化性：是一项综合性耐久性指标，主要包括抗冻性、吸水率及饱和系数（砖在常温下浸水24h的吸水率与5h沸煮吸水率之比），用他们来评定抗风化性。泛霜：是砖在使用过程中的一种盐析现象。砖内过量的可溶性盐受潮吸水而溶解，随水分蒸发而沉积于砖的表面，形成白色粉末附着物，影响建筑物美观，如果是硫酸盐产生膨胀，是砖面及砂浆剥落。石灰爆裂：指砖中夹杂有石灰块，吸水后，由于石灰逐渐熟化膨胀产生爆裂现象。实心粘土砖的弊端实心粘土砖生产过程的两个特点：粘土——挖土毁田；烧成——耗能高、排放气体废弃物多；实心粘土砖使用过程的特点：热容小，导热系数大，保温效果差。限时禁止使用实心粘土砖的城市建设部、国家经贸委、国家质量技术监督局、国家建材局联合发布《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》（建住房[1999]295）：2003年6月30日止160个城市不再使用实心粘土砖。2001年6月《国家建材网》消息：新增10个省会及首府城市，列入2003年6月30日前限时禁止使用实心粘土砖的城市名单；其它省会城市，最迟在2005年底前实现禁止使用实心粘土砖的目标。160个限时禁止使用实心粘土砖城市分布一、直辖市（4个）北京、上海、天津、重庆二、沿海省份中的大中城市（140个）1.河北省（11）；2.辽宁省（17）；3.江苏省（25）；4.浙江省（10）；5.福建省（7）；6.山东省（28）；7.广东省（34）；8.广西自治区（6）；9.海南省（2）。三、人均耕地＜0.8亩的省份的大中城市（16个）1.湖南省（12）；2.贵州省（4）。应用烧结普通砖既有一定的强度，又有较好的隔热、隔声性能，冬季室内场面不会出现结露现象，而且价格低廉。所以烧结普通砖可用作烧结普通砖可用作建筑维护结构，可砌筑柱、拱、烟囱、窑身、沟道及基础等；可与轻骨料混凝土、加气混凝土、岩棉等隔热材料配套使用，砌成两面为砖、中间填以轻质材料的轻体墙；可在砌体中配置适当的钢筋或钢筋网成为配筋砌筑体，代替钢筋混凝土柱、过梁等。没有经过高温烧结的砖称为非烧结砖，如蒸养砖、免烧免蒸砖、碳化砖。目前土木工程中应用较多的是蒸养砖，它是以石灰、电石废渣等钙质材料和砂、粉煤灰、炉渣等硅质材料经挤压成型，在常压或高压下蒸养而制成的砖。其主要品种有灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖。二非烧结砖灰砂砖（属于非烧结砖。是以石灰、砂子为原料，经配料、拌和、压制成型和蒸压养护而制成。用料中石灰约占10%～20%。灰砂砖的规格尺寸与烧结普通砖相同，表观密度比烧结普通砖小，保温性能比烧结普通砖好。灰砂砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础。但由于灰砂砖中的某些水化产物不耐酸，也不耐热，所以不得用于长期受热或急冷急热交替作用及有酸性介质侵蚀的建筑部位，也不宜用于受流水冲刷的部位。抗剪能力较普通实心粘土砖差。墙体不开裂的(安全)干缩量是一定的。湖南大学的研究结果表明：对红砖及灰砂砖试验得出的结论相同即砌筑安全干缩为万分之一。超过此植则会因收缩导致墙体开裂。而红砖因为含水率的变化而引起的干缩比较小。因此用刚出窑的灰砂砖（含水率高）砌墙会因干缩导致墙体开裂，用放置一个月的灰砂砖砌墙则因灰砂砖的干缩不会引起墙体开裂。【案例】灰砂砖墙体严重开裂事故概述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。分析经调查，工程原设计采用红砖MU7.5，因红砖供应短缺，改用MU10灰砂砖。而对灰砂砖性能未进行深入了解，只是按等强度替换。经检验，灰砂砖的抗压性能与普通黏土砖相当，但抗剪强度的平均值只有普通黏土砖的80%。由于灰砂砖供应紧张，砖出厂到上墙时间太短，而且在使用前猛浇水，灰砂砖含水量大，其水分挥发速率较普通黏土砖慢，20多天后才基本稳定，灰砂砖砌筑前后干缩变形大。此外施工时值7、8月间，砌筑时气温高，砌筑后气温明显下降，温差亦导致温度变形，从而造成大面积开裂。三烧结空心砖空心砖是以粘土、页岩、煤矸石等为主要原料，经过原料处理、成型、烧结制成的主要用于建筑物非承重部位的墙材。粘土实心砖烧结空心砖空心砖的孔洞率GB13545－2003《烧结空心砖和空心砌块》规定空心砖的孔洞率应大于等于40％。可节省大量的土地用土和烧砖燃料，减轻运输重量减轻制砖和砌筑时的劳动强度，加快施工进度：减轻建筑物自重，加高建筑层数，降低造价。非承重水平孔烧结空心砖的孔数少，孔径大，孔洞率高(≥40％)，其表观密度为800～1100kg/m3，这种空心砖具有良好的热绝缘性能，在多层建筑中用于隔断或框架结构的非承重填充墙，在与砂浆的结合面上应设有增加结合力的深度1mm以上的凹线槽．使用时孔洞平行于承压面。hbl顶面条面大面强度等级5.03.02.0产品等级优等品一等品合格品四烧结多孔砖以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经焙烧而成主要用于承重部位的多孔砖。我国目前生产承重多孔砖的孔洞率要求≥25％，烧结多孔砖具有较高的强度，故可用于砌筑六层以下建筑物的承重墙。主要技术要求《烧结多孔砖》(GBl3544—2000)形状与规格尺寸多孔砖为直角六面体，其长度为290,240mm，宽度为190,180,175,140,115mm，高度为90mm。强度等级与产品等级多孔砖根据抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0五个强度等级。强度和抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量、孔型及孔洞排列、泛霜、石灰爆裂分为优等品(A)、一等品（B）和合格品(C)三个产品等级多孔砖孔多而小，分布于大面，孔洞率≥25％，表观密度为1350～1480kg/m3，用于砌筑墙体的承重用砖。使用时孔洞垂直于承压面。砌块是在建筑工程中用于砌筑墙体的尺寸较大的块状材料。砌块适应性强，可干法操作也可湿法操作目前，我国以中、小型砌块使用较多，砌块所用的原料主要是混凝土、轻骨料混凝土和加气混凝土。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％）。砌块砌块长宽高长度/mm宽度/mm高度/mm≥365≥240≥115类型高度/mm小砌块115-380中砌块380-980大砌块＞980空心率空心砌块＜25%实心砌块≥25%水泥混凝土砌块粉煤灰硅酸盐混凝土砌块石膏砌块烧结砌块蒸养（压）砌块免烧砌块按主要原料命名按生产工艺命名常见砌块混凝土小型空心砌块；粉煤灰硅酸盐中型砌块；加气混凝土砌块；……混凝土小型空心砌块水泥、粗细骨料、水——振动成型、经养护而成。粗细骨料采用普通骨料（碎石、卵石、砂子）、轻骨料（陶粒、煤渣、浮石等）。分承重与非承重砌块两类。抗压强度15.0、10.0、7.5、5.0、3.5五个等级。用途：低层和中层建筑的内墙和外墙，承重墙不得用砌块与砖混合砌筑。粉煤灰硅酸盐中型砌块粉煤灰、石灰、石膏和骨料、水——振动成型——蒸汽养护——密实砌块。主规格：880×380×240mm、880×430×240mm表观密度：1300～1500kg/cm3用途：用于一般工业与民用建筑的墙体和基础。不宜用于有酸性介质侵蚀的建筑部位，也不宜用于经常处于高温影响下的建筑物。加气混凝土砌块钙质原料、硅质原料、石灰（水泥、矿渣、粉煤灰、砂）+加气剂+少量调节剂→配料、搅拌、浇注成型、切割→蒸压养护→多种轻质砌块。3Ca(OH)2+2Al+6H2O→C3AH6+3H2↑砌块按强度分10、25、35、50、75五个强度等级（平均强度≥1.0、2.5、3.5、5.0、7.5MPa）；按表观密度分03、04、05、06、07、08六个级别（300、400、500、600、700、800kg/m3）。加气混凝土砌块的性质和应用性质：a.质轻，其表观密度仅为粘土砖的1/3，作为墙体材料可使建筑物自重减轻2/5～1/2。b.保温隔热。c.可加工性能好，利废。应用：可作多层建筑的承重墙和非承重外墙及内隔墙，也可用于屋面保温。不得用于：建筑物基础和处于浸水、高温和有化学侵蚀的环境。砌块房屋的裂缝根据调查发现，小型砌块房屋的裂缝比砖砌体房屋多而且更为普遍，引起工程界的重视。砌块房屋建成和使用后，由于种种原因可能出现各种各样的墙体裂缝。从大的方面来说墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。在各种荷载直接作用下墙体产生的相应形式的裂缝称为受力裂缝。而由于砌体收缩、温湿度变化、地基沉降不均匀等引起的裂缝称为非受力裂缝，又称变形裂缝。【案例】温度差引起的裂缝概述如图所示，某工程采用普通混凝土小型空心砌块砌筑墙体，在顶层两端砌体部位出