土木工程材料

CivilEngineeringMaterials孫家瑛教授第六章砌筑材料第一節(jié)磚第二節(jié)砌塊及墻體材料的發(fā)展。。砌筑材料是土木工程中最重要的材料之一，我國傳統(tǒng)的砌筑材料有磚和石，“秦磚漢瓦”。磚和石材的大量開采需要耗用大量的良田和礦山資源，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境，而且磚、石自重大，體積小，生產(chǎn)效率低，影響建筑業(yè)的發(fā)展速度。需限制生產(chǎn)，并逐步淘汰，不少城市已經(jīng)禁止使用。發(fā)展方向：因地制宜的利用地方性資源和工業(yè)廢料生產(chǎn)輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能、大尺寸的新型砌筑材料。。寧波市新型墻體材料開發(fā)應(yīng)用“十一五”規(guī)劃的總體目標(biāo)到2009年禁止生產(chǎn)粘土實心磚；到2010年，全市新型墻體材料產(chǎn)量占墻體材料總產(chǎn)量的比重達(dá)到65%以上，建筑應(yīng)用比例達(dá)到70%以上；建設(shè)省級新墻材生產(chǎn)示范線2—4條。“十一五”規(guī)劃的發(fā)展重點：發(fā)展科技含量高、利廢效果好、節(jié)能效果顯著、提高施工效率、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的建筑板材、建筑砌塊和粉煤灰燒結(jié)多孔（空心）磚等各種非粘土多孔（空心）磚等。。第一節(jié)磚一、磚的分類磚是指砌筑用的人造小型塊材。外形多為直角六面體，其長度不超過365mm,寬度不超過240mm，高度不超過115mm。也有各種異形的。燒結(jié)磚：通過焙燒工藝制得按生產(chǎn)工藝免燒磚：通過蒸養(yǎng)或蒸壓工藝制得按形式分：實心磚、多孔磚、空心磚。。二、燒結(jié)普通磚凡通過焙燒而得的普通磚，稱為燒結(jié)普通磚。粘土磚（N）頁巖磚（Y）按主要原料分煤矸磚（M）粉煤灰磚（F）使用最為廣泛的是燒結(jié)粘土磚，但粘土磚耗用大量農(nóng)田，且生產(chǎn)中會逸放氟、硫等有害氣體，能耗高，需限制生產(chǎn)，并逐步淘汰，不少城市已經(jīng)禁止使用。。1、生產(chǎn)原料：粘土該過程很復(fù)雜，重點注意以下兩點：①欠火磚和過火磚：欠火磚燒成溫度低，孔隙率大，強(qiáng)度低，耐久性差，顏色淺，聲啞。過火磚燒成溫度高，有彎曲等變形，形狀極不規(guī)整，顏色深，聲清脆。。②青磚和紅磚：紅磚是磚坯在氧化氣氛下制得（正常燒結(jié)，生成Fe2O3）；青磚是磚坯在還原氣氛下制得（燒結(jié)后澆水悶窯，使Fe2O3變成FeO）。。2、主要技術(shù)性質(zhì)①外形尺寸240×115×53考慮10mm厚的砌筑灰縫，則4塊磚長、8塊磚寬或16塊磚厚均為1m，1m3砌體需要磚512塊。工程上常講18墻、24墻、37墻，均與磚的尺寸及砌筑方法有關(guān)。。②強(qiáng)度等級通過10塊磚試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗，根據(jù)抗壓強(qiáng)度平均值和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來劃分的，用MU（MasonryUnit）表示。（P171頁表5-1）根據(jù)抗壓強(qiáng)度可分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個強(qiáng)度等級。。③抗風(fēng)化性能燒結(jié)普通磚的抗風(fēng)化性是指能抵抗干濕變化、凍融變化等氣候作用的性能?？癸L(fēng)化性與磚的使用壽命密切相關(guān)，基本上可作為磚的耐久性。磚的抗風(fēng)化性能除了與磚本身性質(zhì)有關(guān)外，與所處環(huán)境的風(fēng)化指數(shù)也有關(guān)。風(fēng)化區(qū)的分類。。④泛霜泛霜是指粘土原料中的可溶性鹽類，隨著磚內(nèi)水分蒸發(fā)而在磚表面產(chǎn)生的鹽析現(xiàn)象，一般在磚表面形成絮團(tuán)狀斑點的白色粉末。輕微泛霜就能對清水墻建筑外觀產(chǎn)生較大的影響。中等程度泛霜的磚用于建筑中的潮濕部位時，7～8年后因鹽析結(jié)晶膨脹將使磚體的表面產(chǎn)生粉化剝落，在干燥的環(huán)境中使用約10年后也將脫落。。（視頻）⑤石灰爆裂當(dāng)生產(chǎn)粘土磚的原料含有石灰石時，則焙燒磚時石灰石會煅燒成生石灰留在磚內(nèi)，這時的生石灰為過燒生石灰，這些生石灰在磚內(nèi)會吸收外界的水分，消化并產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致磚發(fā)生膨脹性破壞，這種現(xiàn)象稱為石灰爆裂。。⑥其它表觀密度：1600～1800kg/m3吸水率：8～16％導(dǎo)熱系數(shù)：0.78W/(m·K)（砼為1.8左右）。。3、應(yīng)用根據(jù)尺寸偏差、外觀質(zhì)量、泛霜和石灰爆裂等項指標(biāo)劃分為三個等級：優(yōu)等品（A）、一等品（B）和合格品（C）。對各指標(biāo)的具體規(guī)定可參見《燒結(jié)普通磚》(GB/T5101-1998)。。燒結(jié)普通磚在建筑工程中主要用作墻體材料其中優(yōu)等品可砌筑清水墻和墻體裝飾；一等品、合格品可用于混水墻。中等泛霜的磚不得用于處于潮濕工程部位。在砌筑磚砌體時，必須先將磚潤濕，方可使用。因為在普通磚砌體中，磚砌體的強(qiáng)度不僅僅取決于磚的強(qiáng)度，還取決于砌筑砂漿的性質(zhì)。磚的吸水率大，在砌筑時若不事先潤濕，將大量吸收水泥砂漿中的水分，使水泥不能正常水化和硬化，導(dǎo)致磚砌體強(qiáng)度降低。。三、燒結(jié)多孔磚和燒結(jié)空心磚1、定義燒結(jié)多孔磚：主要原料與燒結(jié)粘土磚相同，但為大面有孔洞的磚，孔的尺寸小而數(shù)量多，其孔洞率不小于15％，用于承重部位。燒結(jié)空心磚：主要原料與燒結(jié)粘土磚相同，孔的尺寸大而數(shù)量少，其孔洞率不小于35％，用于非承重部位。。多孔磚和空心磚的尺寸就不一定是240×115×53，其長度不超過365mm，寬度不超過240mm，高度不超過115mm即可。多孔磚的尺寸：190×190×90或240×115×90；空心磚的尺寸：290×190×90或240×180×115具體尺寸見書。2、特點①節(jié)約資源。與普通粘土磚相比，生產(chǎn)多孔磚和空心磚可節(jié)約粘土20％～30％，節(jié)約燃料10％～20％。②減輕自重。用多孔磚和空心磚砌筑的墻體，自重可降低1/3左右。③改善墻體的熱工性能。導(dǎo)熱系數(shù)：0.64W/(m·K)實心磚：0.78W/(m·K)，砼：1.8W/(m·K)其技術(shù)性質(zhì)與燒結(jié)普通磚相似：《燒結(jié)多孔磚》(GB13544-2000)《燒結(jié)空心磚和空心砌塊》（GB13545-92）。。四、蒸壓灰砂磚以石灰和砂為主要原料，允許摻入顏料和摻加劑，經(jīng)坯料制備，壓機(jī)成型，蒸壓養(yǎng)護(hù)而成的實心灰砂磚。具體可參見《蒸壓灰砂磚》（GB11945－1999）。。案例：灰砂磚墻體裂縫現(xiàn)象：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。原因分析：①首先是磚出廠到上墻時間太短，灰砂磚出釜后含水量隨時間而減少，20多天后才基本穩(wěn)定。出釜時間太短必然導(dǎo)致灰砂磚干縮大。②氣溫影響。砌筑時氣溫很高，而幾個月后氣溫明顯下降，從而溫差導(dǎo)致溫度變形。③灰砂磚表面光滑，砂漿與磚的粘結(jié)程度低。需要說明的是灰砂磚砌體的抗剪強(qiáng)度普遍低于普通粘土磚。。第二節(jié)砌塊及墻體材料的發(fā)展砌塊是近年來發(fā)展迅速的一種砌筑材料，除用于砌筑建筑物墻體外，還可用于砌筑擋土墻、高速公路音障等。砌塊系列中主規(guī)格的長度、寬度或高度有一項或一項以上分別大于365mm、240mm或115mm。。一、普通砼小型空心砌塊普通砼小型空心砌塊是以水泥、砂、石為原料，加水?dāng)嚢?、振動加壓或沖擊成型，再經(jīng)養(yǎng)護(hù)制成的一種墻體材料。空心率大于25％，主規(guī)格尺寸為390×190×190。普通砼小型空心砌塊可用于多層建筑的內(nèi)外墻。輕集料混凝土小型空心砌塊。。二、蒸壓加氣混凝土砌塊定義：用鈣質(zhì)材料（水泥、石灰）、硅質(zhì)材料（粉煤灰、石英砂、礦渣）和加氣劑（鋁粉）為基本的原料，經(jīng)混合攪拌、澆注發(fā)泡、坯體靜停、切割及蒸壓養(yǎng)護(hù)等工藝制成的，多孔、塊狀墻體材料稱蒸壓加氣混凝土砌塊。優(yōu)點：多孔輕質(zhì)、保溫隔熱性能好、加工性能好缺點：干縮較大，使用不當(dāng)，墻體會產(chǎn)生裂紋。。案例：某工程用蒸壓加氣混凝土砌塊砌筑外墻，該蒸壓加氣混凝土砌塊出釜一周后即砌筑，工程完工一個月后墻體出現(xiàn)裂紋，試分析原因。。原因分析：該外墻屬于框架結(jié)構(gòu)的非承重墻，所用的蒸壓加氣混凝土砌塊出釜僅一周，其收縮率仍較大，在砌筑完工干燥過程中繼續(xù)產(chǎn)生收縮，墻體在沿著砌塊與砌塊交接處就會產(chǎn)生裂縫。。作業(yè)：5.2、5.4砌筑方法

24墻24墻砌筑方法37墻

風(fēng)化區(qū)的分類嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)非嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)1．黑龍江省

2．吉林省

3．遼寧省

4．內(nèi)蒙古自治區(qū)

5．新疆維吾爾自治區(qū)

6．寧夏回族自治區(qū)

7．甘肅省

8．青海省

9．陜西省

10．山西省11．河北省

12．北京市

13．天津市1．山東省

2．河南省

3．安徽省

4．江蘇省

5．湖北省

6．江西省

7．浙江省

8．四川省

9．貴州省

10．湖南省11．福建省

12．臺灣省

13．廣東省

14．廣西壯族自治區(qū)

15．海南省

16．云南省

17．西藏自治區(qū)

18．上海市

19．重慶市其中前五個風(fēng)化區(qū)的燒結(jié)普通磚必須進(jìn)行凍融試驗，其他地區(qū)的磚的抗風(fēng)化性能符合規(guī)范的規(guī)定時可不做凍融試驗，否則，必須進(jìn)行凍融試驗。

抗風(fēng)化性能(GB/T5101-2003)磚種類嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)非嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)5h沸煮吸水率/%飽和系數(shù)5h沸煮吸水率/%飽和系數(shù)平均值單塊最大值平均值單塊最大值平均值單塊最大值平均值單塊最大值粘土磚18200.850.87