1、,土木工程材料Building and Construction Material,土木与交通工程学院材料工程系,北京建筑工程学院,7 墙体材料和屋面材料,7.1 墙体材料,古建筑的墙体材料,7.1 墙体材料,墙体材料是建筑工程中用量较大的材料之一，目前常用的墙体材料，有砖、砌块、板材三类。 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、石膏砌块等； 板材类可分为混凝土板、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。,7.1.1 砖,按孔洞率大小分为： 实心砖、多孔砖、空心砖按生产工艺可分为： 烧结类 烧结
2、普通砖 烧结多孔砖、烧结空心砖 非烧结类,烧结普通砖（fired common brick）,烧结普通砖（按原料分） 烧结粘土砖（N） 烧结页岩砖（Y） 烧结煤矸石砖（M） 烧结粉煤灰砖（F）,原料及生产工艺凡以粘土、页岩、煤矸石、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。,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
3、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，但产生弯曲变形，造成外形尺寸极不规整。欠火砖强度低，吸水率大，耐久性差。,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510，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(Fe
4、203)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。,烧结普通砖(GB51011998) 技术要求 形状、尺寸及允许偏差 烧结普通砖为矩形体，其标准尺寸为 : 240mm115mm 53mm考虑10mm厚的砌筑缝，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：烧结普通砖根据抗压强度分为 MU30、MU25、MU20、MUl5、MUl0五个强度等级。取10块砖试样进行抗压强度试验耐久性：包括抗冻性、泛霜、石灰爆裂、抗风化性能等指标判定。,实心粘土砖的弊端 实心粘土砖生产过程的两个特点：
5、 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。 2003年6月30日止160个城市不再使用实心粘土砖 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。,二、烧结多孔砖（fired perforated brick）,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，可用于砌筑六层以下建筑物的承重墙。,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
6、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，表观密度为13501480kg/m3，用于砌筑墙体的承重用砖，使用时孔洞垂直于承压面。,三、烧结空心砖（fired hollow brick）,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。,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，其表观密度为8001100kg/m3，这种空心砖
7、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，使用时孔洞平行于承压面。,四、非烧结砖（non-fired brick）,没有经过高温烧结的砖称为非烧结砖，如蒸养砖、免烧免蒸砖等。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。,灰砂砖（sand-lime brick）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%。灰砂砖的表观密度比烧结普通砖小，保温性能比烧结普通砖好。但由于灰砂砖中的某些水化产
8、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。超过此值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
9、有较多垂直裂缝，至11月底裂缝基本固定。分析： 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。,7.1.2 砌块,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。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
10、率25）。,砌块（building block）,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（common concrete small hollow block）,水泥、粗细骨料、水振动成型、经养护而成。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MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5、MU3.5六个等级。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。
11、,粉煤灰硅酸盐中型砌块（fly ash middle hollow block）,粉煤灰、石灰、石膏和骨料、水振动成型、蒸汽养护。主规格： 880380240mm、880430240mm表观密度：13001500kg/m3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（aerated concrete block）,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
12、按表观密度分03、04、05、06、07、08等级别 （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2/51/2。 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
13、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7-3】温度差引起的裂缝概述 如图7-1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现裂缝。图 7-1分析 温度变化，砌体产生伸缩。由于砌体长度过长，砌体在墙体上层部分因比基础处受到约束小，伸缩变形较大，产生不均匀变形，从而引起开裂。,7.1.3 墙用板材,薄板,条板,轻型复合板,石膏板、纤维水泥板、蒸压硅酸钙板、水泥刨花板、水泥木屑板、建筑用纸面草板等；石膏空心条板、加气混凝土空心条板、玻璃纤维增强水
14、泥空心条板、预应力混凝土空心墙板、硅镁加气空心轻质墙板等；钢丝网架水泥夹芯板等。,石膏类墙板 由于石膏具有防火、轻质、隔声、抗震性好等特点，石膏类板材在内墙板中占有较大的比例。纸面石膏板 纸面石膏板以熟石膏为主要原料，掺入适量的添加剂和纤维作板芯，以特制的纸板做护面，连续成型、切割、干燥等工艺加工而成。根据其使用性能分为普通纸面石膏板耐水纸面石膏板、耐火纸面石膏板三种。纸面石膏板适用于建筑物的非承重墙、内隔墙和吊顶，也可以用于活动房，民用住宅，商店、办公楼等。,纤维石膏板 纤维石膏板是以石膏为主要原料，以玻璃纤维 或纸筋等为增强材料，经铺浆、脱水、成型、烘干等加工而成。一般用于非承重内隔墙、天
15、棚吊顶、内墙贴面等。石膏空心板 石膏空心板是以石膏为主要原料，加入少量增强纤维，并以水泥、石灰、粉煤灰等为辅助材料，经浇筑成型、脱水烘干制成。适用于高层建筑、框架轻板建筑及其他各类建筑的非承重内隔墙。,GRC板(Glass-fiber Reinforced Concrete Board),特点：具质轻、强度高、隔热、隔声、不燃以及加工方便等优点，主要用于内隔墙。,胶结材料低碱水泥增强材料抗碱玻璃纤维网格布骨料膨胀珍珠岩、炉渣、粉煤灰,搅拌、浇注、振动成型、养护而成,起泡剂,防水剂,预应力混凝土空心墙板,张拉、搅拌、挤压、养护、放张、切割而成,高强度低松弛预应力钢绞线高标号早强水泥砂石和水,使用
16、时可按要求配以泡沫聚苯乙烯保温层、外面饰层和防水层等。用于承重或非承重外墙板、内墙板、楼板、层面板、阳台等。,水泥砂浆,钢丝网,钢丝网水泥夹芯板,保温材料（发泡聚苯乙烯或半硬质岩棉板或玻纤板）,这种板具有保温、隔音、防火、不腐蚀、耐拉性好、易剪裁、拼接，适用于房屋建筑的一般隔墙。,7.1.4 新型墙体材料,什么是新型墙体材料？ 长期以来小块实心黏土砖在我国墙体材料产品构成中占有绝对统治地位，中国被称为世界上小块实心黏土砖的“王国”。各类节土、节能、利废、改善建筑功能、有利于环保和实施可持续发展战略的墙体材料对于小块实心黏土砖而言统称为新型墙体材料。,国外目前主要墙体材料以混凝土砌块纸面石膏板灰
17、砂砖以空心制品为主，分素色和彩色加气混凝土复合轻质板,新型墙体材料发展的重点,砖重点发展利用废渣的高掺量、高空洞率、高保温性能、高强度的承重多孔砖、外墙饰面的清水墙砖。混凝土砌块重点发展双排孔或多排孔的保温承重砌块、外墙饰面砌块。板材机械化（挤压式）生产的轻质多孔条板、外墙复合保温或带饰面的装配式板材、轻钢结构体系结构体系各种装配式条板。,7.2 屋面材料,瓦,复合板材,粘土瓦,混凝土瓦,石棉水泥瓦,钢丝网水泥大波瓦,聚氯乙烯波纹瓦,玻璃钢波形瓦,沥青瓦,硬质发泡聚氨酯防水保温屋面板,膨胀珍珠岩保温夹心屋面板,钢纤维混凝土刚性屋面板,保 温,防 水,发泡聚氨酯防水保温屋面板,1.保护层2.封闭
18、层3.保温防水层4.保温层5.粘结层6.结构层,1.掺有UEA等的砂浆，厚20mm；2.防水涂料涂刷1-2遍；3.采用20-30mm厚现场发泡聚氨酯；4.聚苯乙烯板，厚度根据不同保温要求决定；5.现场发泡聚氨酯，厚度10mm左右；6.可为空心板、网架板。,练习,1.试解释制成红砖与青砖的原理 焙烧是制砖最重要的环节。当砖坯在氧化气氛中烧成出窑，砖中的铁质形成了红色的Fe2O3，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，促使砖内的红色高阶氧化铁（Fe2O3）还原成青灰色的低价氧化铁(FeO)，即制得青砖。,2.如何识别欠火砖和过火砖？ 烧结砖的形成是砖坯经高温焙烧，
19、使部分物质熔融，冷凝后将未经熔融的颗粒粘结在一起成为整体。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，这种砖称为欠火砖。欠火砖，低温下焙烧，粘土颗粒间熔融物少，孔隙率大、强度低、吸水率大、耐久性差；过火砖由于烧成温度过高，产生软化变形，造成外形尺寸极不规整。欠火砖色浅、敲击时声哑，过火砖色较深、敲击时声清脆。,3.某烧结普通砖试验，10块砖样的抗压强度值分别为：14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8（MPa），试确定该砖的强度等级。,解：10块试样的抗压强度平均值为：,抗压强度标准差,强度变异系数（）,单块最小抗压强度值,由表6-3，该砖的强度等级为 MU10。,4.外墙砖的吸水率必须比内墙砖_5.未烧透的欠火砖为何不宜用于地下？,答案,小,答案,欠火砖空隙大，吸水率高，吸较多的水分后强度进一步降低，故不宜用于地下。,练习,6、砌筑有保温要求的非承重墙时，宜选用_普通烧结砖 B 烧结空心砖 C烧结多孔砖 D A+B7、隔热要求高的非承重墙体应优先选用_ A 加气混凝土 B 烧结多孔砖 C 普通混凝土板 D 膨胀珍珠岩板,答案,B,答案,A,8、高层建筑安全通道的墙体（非承重墙）应选用的材料是_ A 普通烧结砖 B 烧结空心砖 C 加气混凝土砌块 D 石膏空心条板,答案,D,
