第6章烧结砖.ppt

土木工程材料,本章主要内容,第六章 烧结砖,1 砖(1学时）1.1 烧结普通砖1.2 蒸压灰砂砖1.3 烧结空心砖1.4 烧结多孔砖2 砌块及墙体材料的发展(1学时）2.1 砌块的定义与分类2.2 砌块的性能与应用2.3 新型墙体材料的发展 3 砌筑石材(0.5学时）3.1 砌筑石材的分类3.2 砌筑石材的性质与技术要求,6.1 烧结普通砖烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原材料，经焙烧而成的尺寸为24011553直角六面体块材。粘土质材料在一定温度下，其中的铝硅酸盐矿物部分熔融，冷却后将其余矿物颗粒粘结成一体，保持砖坯的形体，并具有一定的物理、力学性能。这一工艺称为“烧结”或“焙烧”。烧结普通砖俗称小砖、标准砖、实心砖等。,第一节 烧结普通砖,氧化气氛下可得红砖，还原气氛下可得青砖。按主要原料分为粘土砖（N）、页岩砖（Y）、煤矸砖（M）和粉煤灰砖（F），目前主要是粘土砖，但粘土砖耗用大量农田，且生产中会逸放氟、硫等有害气体，能耗高，需限制生产，并逐步淘汰，不少城市已经禁止使用。,按照GB/T 5101-1998烧结普通砖的规定，根据抗压强度可分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级；且强度和抗风化性能合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂等项指标划分为三个等级：优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）。,（1）尺寸允许偏差烧结普通砖的尺寸允许偏差应符合表6-1的规定（样本数为块）。,（2）外观质量 烧结普通砖的优等品颜色应基本一致，一等品和合格品颜色无要求。其他外观质量应符合教材表6.3的规定。,（3）强度等级 烧结普通砖强度应符合表63的规定。强度实验按GB/T2542进行，抽取块砖试样进行抗压强度试验，根据试验结果，按平均值一标准值方法（变异系数0.21时）或平均值一最小值方法（变异系数0.21时）评定砖的强度等级。,（4）烧结普通砖的缺陷指标 当生产烧结砖的原料中含有有害杂质或生产工艺不当时，均可造成烧结砖的质量缺陷，影响砖的耐久性。主要缺陷及耐久性指标有：1）烧结砖的泛霜成因：当生产烧结砖的原料中含有可溶性无机盐时，会隐含在成品烧结砖的内部，砖吸水后再次干燥时，水分会向外迁移，这些可溶性盐随水渗到砖的表面，水分蒸发后便留下白色粉末状的盐，形成白霜，这就是泛霜现象。,后果：泛霜严重时，由于大量盐类的溶出和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落，内部孔隙率增大，抗冻性显著下降。国家标准规定优等砖不得有泛霜现象，合格砖不得严重泛霜。,烧结普通砖的盐析现象,请观察图5-3，分析烧结普通砖表面产生白霜的原因及其后果。,砖内可溶性盐，如硫酸钠等在砖的使用过程中的盐析现象称为泛霜。这些可溶性盐受潮吸水溶解后，随水份蒸发向砖表面迁移，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。,图5-3 普通砖表面的白霜,含可溶性盐较高的烧结粘土砖寿命较短,图5-4和图5-5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。请分析原因。,图5-4 烧结粘土砖墙 图5-5 花岗岩石墙,海南等沿海地区气候潮湿，而且空气中含较多盐、碱等腐蚀介质，因此部分含可溶性盐较高的烧结黏土砖出现盐析，并导致砖的使用寿命缩短。而花岗岩表现密度大、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。,）烧结砖的石灰爆裂成因：有时生产烧结砖的原料中夹有石灰石等杂物，经焙烧后砖内形成了颗粒状的石灰块等物质。后果：处于干燥条件下时，这些杂质不会影响砖的性能，一旦吸水后，就会产生局部体积膨胀？，导致砖体开裂甚至崩溃。石灰爆裂不仅造成砖体的外观缺陷和强度降低，还可能造成对砌体的严重危害。,3）欠火砖与过火砖 烧结砖的形成是砖坯经高温焙烧，使部分物质熔融，冷凝后将未经熔融的颗粒粘结成为整体。欠火砖 成因：当焙烧温度不足时，熔融物太少，难以充满砖体内部，粘结不牢。特征：强度低，孔隙率大，抗冻性差，外观颜色较浅、敲击时声哑。,过火砖 成因：当焙烧温度过高时，砖内熔融物过多，造成高温下的砖体变软，此时砖在点支撑下易产生弯曲变形。它也属于有缺陷砖。特征：外形极不规则、色深、敲击时声清脆欠火砖与过火砖均为不合格产品。,5）烧结砖的耐久性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GBS101一2000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，砖的吸水率满足表64的，可不做冻融试验。为什么材料吸水率对于抗冻性能很重要？,某砖混结构浸水后倒塌,某县城于1997年7月8号至10日遭受洪灾，某住宅楼底部单车库进水，12日上午倒塌，墙体破坏后部分呈粉末状，该楼为五层半砖砌体承重结构。在残存北纵墙基础上随机抽取20块砖试验进行试验。自然状态下实测抗压强度平均值为5.85 MPa，低于设计要求的MU10砖抗压强度。从砖厂成品堆中随机抽取了砖测试，抗压强度十分离散，高的达21.8 MPa，低的仅5.1 MPa。请对其砌体材料进行分析讨论。,砖的质量差。设计要求使用MU10砖，而在施工时使用的砖大部分为MU7.5，现场检测结果砖的强度低于MU7.5。该砖厂土质不好，砖匀质性差。砖的软化系数小，且被积水浸泡过，强度大幅度下降，故部分砖破坏后呈粉末状。砌筑砂浆强度低，无粘结力。,6.1.2 蒸压灰砂砖 以石灰和砂为主要原料，允许掺入颜料和掺加剂，经坯料制备，压机成型，蒸压养护而成的实心灰砂砖。根据其抗压强度和抗折强度分MU25,MU20,MU15,MU10四级。其中MU25,MU20,MU15的砖可用于基础及其它建筑；MU10的砖仅可用于防潮层以上的建筑。灰砂砖不得用于长期受热20以上、受急冷急热和又酸性介质侵蚀的建筑部位。,图5-1 蒸压灰砂砖,图5-2 烧结空心砖,6.1.3 烧结空心砖 烧结空心砖是以粘土页岩或煤矸石为主要原料经焙烧而成的顶面有孔洞的砖，孔的尺寸大而数量少，其孔洞率一般可达15以上，用于非承重部位。GB 1354592烧结空心砖和空心砖块把空心砖分为优等品（A）、一等品（B）和合格品三个产品等级。烧结空心砖自重较轻，强度较低。,6.1.4 烧结多孔砖烧结多孔砖是以粘土页岩或煤矸石为主要原料经焙烧而成主要用于承重部位的多孔砖。主要原料与烧结空心砖相同，但为大面有孔洞的砖，孔的尺寸小而数量多，其孔洞率不小于15，用于承重部位。使用时孔洞垂直于承压面。,灰砂砖墙体裂缝,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。,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。气温影响。砌筑时气温很高，而几个月后气温明显下降，从而温差导致温度变形。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。,6.2.1 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365 mm、240 mm或115 mm。但高度不大于长度或宽度的六倍，长度不超过高度的三倍。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）。,第二节 砌块及墙体材料的发展,图5-6 陶粒混凝土小型空心砌块 图5-7 钢丝网架聚苯乙烯夹芯板,6.2.2 常用砌块的性能与应用(1)蒸压加气混凝土砌块凡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。蒸压加气混凝土砌块的特性为多孔轻质、保温隔热性能好、加工性能好，但其干缩较大。使用不当，墙体会产生裂纹。(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。6.2.3 新型墙体材料的发展砌体材料主要用于砌筑墙体。墙体材料的改革是一个重要而难度大的问题，发展新型墙体材料不仅是取代实心粘土砖的问题，首要是保护环境、节约资源、能源。另外是满足建筑结构体系的发展，包括抗震以及多功能。还有是给传统建筑行业带来变革性新工艺，摆脱人海式施工，采用工厂化、现代化、集约化施工。新型墙体材料正朝着大型化、轻质化、节能化、利废化、复合化、装饰化以及集约化等方面发展。墙体材料除砖与砌块外，还有墙用板材。,粘土砖与加气混凝土砌块吸水率的比较,将粘土砖与加气混凝土砌块分别在水中浸泡2 min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5-8 粘土砖吸水图5-9 加气混凝土砌块吸水,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。,钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板,图5-10为某复合墙板的宏观构造图，请讨论各层材料的作用。,从图5-10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。,图5-10 钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板,石材是最古老的土木工程材料之一，藏量丰富、分布很广，便于就地取材，坚固耐用，砌筑石材广泛用于砌墙和造桥。世界上许多的古建筑都是由石材砌筑而成，不少古石建筑至今仍保存完好。,广州圣心教堂,如全国重点保护文物的赵州桥、广州圣心教堂等都是以石材砌筑而成。但天然石材加工困难，自重大，开采和运输不够方便。,第三节砌筑石材,6.3.1 砌筑石材的分类(1)按岩石的形成分类根据组成砌筑石材的岩石形成地质条件不同，砌筑石材可分为岩浆岩石材、沉积岩石材和变质岩石材。,(2)按外形分类岩石经加工成块状或散粒状则称为石料。石料按其加工后的外形规则程度分为料石和毛石，两者形貌如图5-13：料石：砌筑用料石，按其加工面的平整程度可分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石四种。料石外形规则，截面的宽度、高度不小于200 mm，长度不宜大于厚度的4倍。料石根据加工程度分别用于建筑物的外部装饰、勒脚、台阶、砌体、石拱等。,图5-13 用料石砌筑的门拱,毛石：砌体用毛石呈块状，其中部厚度不应小于200 mm。毛石又有乱毛石和平毛石之分，乱毛石是指形状不规则的石块，平毛石是指形状不规则，但有两个平面大致平行的石块。毛石主要用于基础、挡土墙、毛石混凝土等。,图5-14 毛石,6.3.2 砌筑石材的性质与技术要求(1)力学性质砌筑石材的力学性质除了考虑抗压强度外，根据工程需要，还应考虑它的抗剪强度、冲击韧性等。(2)耐久性石材的耐久性主要包括有抗冻性、抗风化性、耐火性、耐酸性等。(3)放射性有些石材（如部分花岗石）含有微量放射性元素，对于具有较强放射性的石材应避免用于室内。,赵州石桥,河北赵州石桥建于1 300多年前的隋代，桥长约51 m，净跨37 m，拱圈的宽度在拱顶为9 m；在拱脚处为9.6 m。建造该桥的石材为石灰岩，石质的抗压强度非常高（约为100 MPa）。该桥在主拱肋与桥面之间设计了并列的四个小孔，挖去部分填肩材料，从而开创了“敞肩拱”的桥型。,拱肩结构的改革是石拱建筑史上富有意义的创造，因为挖空拱肩不仅减轻桥的自重、节省材料、减轻桥基负担，使桥台可造得轻巧，并直接建在天然地基上；亦可使桥台位移很小，地基下沉甚微；且使拱圈内部应力很小。这也正是该桥使用千年却仅有极微小的位移和沉陷，至今不坠的重要原因之一。,经计算发现由于在拱肩上加了四个小拱并采用16 cm30 cm厚的拱顶薄填石，使拱轴线（一般即工圈的中心线）和恒载压力线甚为接近，拱圈各横截面上均只受压力或极小拉力。赵州桥结构体现的二线要重合的道理，直到现代才被国内外结构设计人员广泛认识。该桥充分利用了石材坚固耐用的长处，从结构上减轻桥的自重，扬长避短，是造桥史上的奇迹。,1多孔砖与空心砖有何异同？解答：两种砖孔洞率要求均为等于或大于15；多孔砖孔的尺寸小而数量多，空心砖孔的尺寸大而数量小；多孔砖常用于承重部位，空心砖常用于非承重部位。2在加气混凝土砌块砌筑的墙上浇一次水后马上抹砂浆层，为什么砂浆容易出现干裂或空鼓？解答：加气混凝土砌块的气孔大部分是“墨水瓶”结构，只有小部分是水分蒸发形成的毛细孔，肚大口小，毛细管作用较差，故吸水导热缓慢。烧结普通砖淋水后易吸足水，而加气混凝土表面浇水不少，实则吸水不多。用一般的砂浆抹灰易被加气混凝土吸去水分，而易产生干裂或空鼓。故可分多次浇水，且采用保水性好、粘结强度高的砂浆。,3为什么轻集料混凝土小型空心砌块用于墙体时要设置伸缩缝？解答：这是由于轻集料混凝土小型空心砌块的温度变形和干缩变形大于烧结普通砖，为防裂缝，可根据具体情况设置伸缩缝，在必要的部位增加构造钢筋。4石材是否都可用于地下基础？解答：不一定。不同种类的石材耐水性有较大的差别。用于水下或受潮严重的重要结构，其软化系数应不小于0.85。,