第五章 砌体材料和屋面材料.ppt
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1、第五章第五章 砌体材料和屋面材料砌体材料和屋面材料制作人:张爱勤制作人:张爱勤山东交通学院土木工程系山东交通学院土木工程系1 学习要求:学习要求:n重点掌握重点掌握烧结普通砖的性质与应用特点。烧结普通砖的性质与应用特点。n熟悉熟悉烧结多孔砖、烧结空心砖、蒸压蒸养砖、石烧结多孔砖、烧结空心砖、蒸压蒸养砖、石材与砌块的主要性质与应用特点。材与砌块的主要性质与应用特点。n了解了解墙用板材和屋面材料的应用。墙用板材和屋面材料的应用。2一、石材的形成与分类(地质分类法)一、石材的形成与分类(地质分类法)第一节第一节 石石 材材1.1.火成岩(岩浆岩)火成岩(岩浆岩)2.2.沉积岩沉积岩 3.3.变质岩变
2、质岩 (1 1)深成岩)深成岩(2 2)喷出岩)喷出岩(3 3)火山岩)火山岩(1 1)机械沉积岩)机械沉积岩(2 2)化学沉积岩)化学沉积岩(3 3)生物沉积岩)生物沉积岩3 1.1.石材的技术性质石材的技术性质 (1 1)表观密度)表观密度指在规定条件下,石料单位表观体积指在规定条件下,石料单位表观体积(实体实体+闭口孔隙体积闭口孔隙体积)的质量。的质量。公式:公式:式中:式中:m m、v vs s石料的干质量与实体体积;石料的干质量与实体体积;v vn n石料闭口孔隙的体积,石料闭口孔隙的体积,cmcm3 3;v va a石料的表观体积,石料的表观体积,cmcm3 3。单位:单位:g/c
3、mg/cm3 3二、砌筑石材的技术性质与应用二、砌筑石材的技术性质与应用4n石材的表观密度与矿物组成及孔隙率有关。石材的表观密度与矿物组成及孔隙率有关。n致密的石材如花岗岩和大理岩等,其表观密度接近于密度,致密的石材如花岗岩和大理岩等,其表观密度接近于密度,约为约为250025003100kg/m3100kg/m3 3。孔隙率较大的石材,如火山凝灰岩、。孔隙率较大的石材,如火山凝灰岩、浮石等,其表观密度较小,约为浮石等,其表观密度较小,约为5005001700kg/m1700kg/m3 3。n天然石材根据表观密度可分为天然石材根据表观密度可分为轻质石材轻质石材和和重质石材重质石材。表观。表观密
4、度小于密度小于1800kg/m1800kg/m3 3的为轻质石材,一般用作墙体材料;表的为轻质石材,一般用作墙体材料;表观密度大于观密度大于1800kg/m1800kg/m3 3的为重质石材,可作为建筑物的基础、的为重质石材,可作为建筑物的基础、贴面、地面、房屋外墙、桥梁和水工构筑物等。贴面、地面、房屋外墙、桥梁和水工构筑物等。5 (2 2)吸水性)吸水性 石料在规定的试验条件下吸水的能力。石料在规定的试验条件下吸水的能力。工程上常采用工程上常采用吸水率吸水率和和饱水率饱水率这两项指标表征。这两项指标表征。1 1)吸水率)吸水率 指在指在室内常温室内常温和和常压常压条件下,石料试件最大的条件下
5、,石料试件最大的 吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。2 2)饱水率)饱水率 采用采用沸煮法沸煮法或或真空抽气法真空抽气法饱和试件,石料试件的饱和试件,石料试件的 最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。计算方法与吸水率相似,但饱水率计算方法与吸水率相似,但饱水率吸水率。吸水率。6n石材的吸水性主要与其孔隙率和孔隙特征有关。孔隙特石材的吸水性主要与其孔隙率和孔隙特征有关。孔隙特征相同的石材,孔隙率愈大,吸水率也愈高。征相同的石材,孔隙率愈大,吸水率也愈高。n深成岩以及许多变质岩孔隙率都很小,因而吸水率也很深成岩以及许多
6、变质岩孔隙率都很小,因而吸水率也很小。如花岗岩吸水率通常小于小。如花岗岩吸水率通常小于0.5%0.5%,而多孔贝类石灰岩,而多孔贝类石灰岩吸水率可高达吸水率可高达15%15%。n石材吸水后强度降低,抗冻性变差,导热性增加,耐水石材吸水后强度降低,抗冻性变差,导热性增加,耐水性和耐久性下降。表观密度大的石材,孔隙率小,吸水性和耐久性下降。表观密度大的石材,孔隙率小,吸水率也小。率也小。7(3 3)耐水性)耐水性以软化系数以软化系数K KR R来表征。来表征。按按K KR R分分高耐水性石材高耐水性石材 0.90.9中耐水性石材中耐水性石材 0.70 0.70 0.900.90低耐水性石材低耐水性
7、石材 0.60 0.60 0.700.708n石材的耐水性以软化系数来表示。石材的耐水性以软化系数来表示。n根据软化系数的大小,石材的耐水性分为高、中、低三根据软化系数的大小,石材的耐水性分为高、中、低三等:软化系数大于等:软化系数大于0.90.9的石材为高耐水性石材;软化系数的石材为高耐水性石材;软化系数在在0.700.700.900.90之间的石材为中耐水性石材;软化系数为之间的石材为中耐水性石材;软化系数为0.600.600.700.70之间的石材为低耐水性石材。之间的石材为低耐水性石材。n土木工程中使用的石材,软化系数应大于土木工程中使用的石材,软化系数应大于0.800.80。9(4
8、4)抗冻性)抗冻性 抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力,是衡量石材抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力,是衡量石材耐久性的一个重要指标。耐久性的一个重要指标。采用直接冻融法试验。采用直接冻融法试验。表征指标:表征指标:质量损失率质量损失率 耐冻系数耐冻系数(强度损失率)(强度损失率)n石材的抗冻性与吸水率大小有密切关系。一般吸水率大的石材的抗冻性与吸水率大小有密切关系。一般吸水率大的石材,抗冻性能较差。石材,抗冻性能较差。n另外,抗冻性还与石材吸水饱和程度、冻结温度和冻融次另外,抗冻性还与石材吸水饱和程度、冻结温度和冻融次数有关。数有关。n石材在水饱和状态下,经规定次数的冻融循环后,若无贯石材在水饱
9、和状态下,经规定次数的冻融循环后,若无贯穿裂缝且重量损失不超过穿裂缝且重量损失不超过5%5%,强度损失不超过,强度损失不超过25%25%时,则时,则为抗冻性合格。为抗冻性合格。10 (5 5)耐火性)耐火性n石材的耐火性取决于其化学成分及矿物组成。石材的耐火性取决于其化学成分及矿物组成。n由于各种造岩矿物热膨胀系数不同,受热后体积变化不一由于各种造岩矿物热膨胀系数不同,受热后体积变化不一致,将产生内应力而导致石材崩裂破坏。致,将产生内应力而导致石材崩裂破坏。n另外,在高温下,造岩矿物会产生分解或晶型转变。如含另外,在高温下,造岩矿物会产生分解或晶型转变。如含有石膏的石材,在有石膏的石材,在10
10、0100以上时即开始破坏。含有石英和以上时即开始破坏。含有石英和其他矿物结晶的石材,如花岗岩等,当温度在其他矿物结晶的石材,如花岗岩等,当温度在700700以上以上时,由于石英受热膨胀,强度会迅速下降。时,由于石英受热膨胀,强度会迅速下降。11(6 6)抗压强度)抗压强度(单轴饱水抗压强度)(单轴饱水抗压强度)石料的抗压强度按下式计算:石料的抗压强度按下式计算:式中:式中:R R石料的抗压强度,石料的抗压强度,MPaMPa;P P试件破坏时的荷载,试件破坏时的荷载,N N;A A 试件的截面积,试件的截面积,mmmm2 2。n测定岩石抗压强度的试件尺寸为测定岩石抗压强度的试件尺寸为50mm50
11、mm50mm50mm50mm50mm的立方的立方体。按吸水饱和状态下的抗压极限强度平均值,天然石体。按吸水饱和状态下的抗压极限强度平均值,天然石材的强度等级分为材的强度等级分为MU100MU100、MU80MU80、MU60MU60、MU50MU50、MU40MU40、MU30MU30、MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10九个等级。九个等级。12n天然石材的抗压强度取决于岩石的矿物组成、结构、构天然石材的抗压强度取决于岩石的矿物组成、结构、构造特征、胶结物质的种类及均匀性等。如花岗岩的主要造特征、胶结物质的种类及均匀性等。如花岗岩的主要造岩矿物是石英、长石、云母和少量暗色矿物,
12、若石英造岩矿物是石英、长石、云母和少量暗色矿物,若石英含量高,则强度高;若云母含量高;则强度低。含量高,则强度高;若云母含量高;则强度低。n石材是非均质和各向异性的材料,而且是典型的脆性材石材是非均质和各向异性的材料,而且是典型的脆性材料,其抗压强度高,抗拉强度比抗压强度低得多,约为料,其抗压强度高,抗拉强度比抗压强度低得多,约为抗压强度的抗压强度的1/101/101/201/20。13(7 7)硬度)硬度 以莫氏或肖氏硬度表示。以莫氏或肖氏硬度表示。n它主要取决于组成岩石的矿物硬度与构造。凡由致密、它主要取决于组成岩石的矿物硬度与构造。凡由致密、坚硬的矿物所组成的岩石,其硬度较高;结晶质结构
13、硬坚硬的矿物所组成的岩石,其硬度较高;结晶质结构硬度高于玻璃质结构;构造紧密的岩石硬度也较高。度高于玻璃质结构;构造紧密的岩石硬度也较高。n岩石的硬度与抗压强度有很好的相关性,一般抗压强度岩石的硬度与抗压强度有很好的相关性,一般抗压强度高的其硬度也大。岩石的硬度越大,其耐磨性和抗刻划高的其硬度也大。岩石的硬度越大,其耐磨性和抗刻划性能越好,但表面加工越困难。性能越好,但表面加工越困难。14(8 8)耐磨性)耐磨性 包括耐磨损性和耐磨耗性两个方面。包括耐磨损性和耐磨耗性两个方面。n耐磨损性以磨损度表示,它是石材受摩擦作用,其单位摩擦耐磨损性以磨损度表示,它是石材受摩擦作用,其单位摩擦面积的质量损
14、失的大小。面积的质量损失的大小。n耐磨耗性以磨耗度表示,它是石材同时受摩擦与冲击作用,耐磨耗性以磨耗度表示,它是石材同时受摩擦与冲击作用,其单位质量产生的质量损失的大小。其单位质量产生的质量损失的大小。n石材的耐磨性与岩石组成矿物的硬度及岩石的结构和构造有石材的耐磨性与岩石组成矿物的硬度及岩石的结构和构造有一定的关系。一般而言,岩石强度高,构造致密,则耐磨性一定的关系。一般而言,岩石强度高,构造致密,则耐磨性也较好。用于土木工程中的石材,应具有较好的耐磨性。也较好。用于土木工程中的石材,应具有较好的耐磨性。152.2.石材的应用石材的应用(1 1)毛石)毛石(2 2)料石)料石(3 3)石板)
15、石板(4 4)广场地坪、路面、庭院小径用石材)广场地坪、路面、庭院小径用石材16我国砌墙砖主要分为两类我国砌墙砖主要分为两类:第二节第二节 砖砖烧结砖:烧结砖:高温焙烧高温焙烧 形式:形式:实心砖、多孔砖、空心砖、花格砖。实心砖、多孔砖、空心砖、花格砖。产品:产品:粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖等。粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖等。非烧结砖:非烧结砖:不经高温焙烧,蒸压、蒸养不经高温焙烧,蒸压、蒸养 产品:产品:蒸压灰砂砖、蒸蒸压灰砂砖、蒸压压(养养)粉煤灰砖、炉渣砖等。粉煤灰砖、炉渣砖等。17 以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料,以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料,经焙烧而成
16、的普通实心砖。经焙烧而成的普通实心砖。(1 1)生产工艺)生产工艺 流程:流程:采土采土配料调制配料调制制坯制坯干燥干燥焙烧焙烧成品。成品。1.1.烧结普通砖烧结普通砖一、烧结砖一、烧结砖18注意:注意:应控制好烧成温度,以免出现欠火砖或过火砖。应控制好烧成温度,以免出现欠火砖或过火砖。欠火砖:欠火砖:烧成温度过低,孔隙率大,强度低,耐久性差。烧成温度过低,孔隙率大,强度低,耐久性差。特点:色浅,声哑。特点:色浅,声哑。过火砖:过火砖:烧成温度过高,有弯曲变形,尺寸极不规整。烧成温度过高,有弯曲变形,尺寸极不规整。特点:色较深、声清脆。特点:色较深、声清脆。颜色:颜色:红砖:红砖:砖坯在氧化气
17、氛中焙烧制得。砖坯在氧化气氛中焙烧制得。青砖:青砖:若砖坯在氧化气氛中烧成后,再经浇水闷窑,若砖坯在氧化气氛中烧成后,再经浇水闷窑,形成还原气氛,砖内红色高价氧化铁形成还原气氛,砖内红色高价氧化铁(Fe(Fe2 2O O3 3)还原成还原成 青色的低价氧化铁(青色的低价氧化铁(FeOFeO),即制得。),即制得。19 1 1)外形尺寸)外形尺寸 标准尺寸为:标准尺寸为:240mm240mm115mm115mm53mm53mm。2 2)外观质量:外观质量:两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱 掉角、裂纹长度、完整面和颜色等。掉角、裂纹长度、完整面和颜色等。
18、3 3)强度等级:)强度等级:烧结普通砖是通过取烧结普通砖是通过取1010块砖试样进行抗压强度试验,根据块砖试样进行抗压强度试验,根据抗压强度值平均值抗压强度值平均值、强度标准值强度标准值或或单块最小抗压强度值单块最小抗压强度值来划分。来划分。(2 2)主要技术性质)主要技术性质 GBGB 5101510120032003烧结普通砖烧结普通砖20烧结普通砖分为烧结普通砖分为五个强度等级:五个强度等级:MU30MU30、MU25MU25、MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10。S S1010块砖试样的抗压强度标准差,块砖试样的抗压强度标准差,MPaMPa 计算参数:计算参数:为为1
19、010块砖试样的平均值,块砖试样的平均值,MPaMPa fifi单块砖的抗压强度值,单块砖的抗压强度值,MPaMPa。f fk k烧结普通砖的抗压强度标准值,烧结普通砖的抗压强度标准值,MPaMPa 变异系数变异系数210.210.21,评定方法:评定方法:采用抗压强度值平均值和强度标准值采用抗压强度值平均值和强度标准值0.210.21,评定方法:,评定方法:采用抗压强度值平均值和单块测定采用抗压强度值平均值和单块测定抗压抗压强度强度最小值最小值强度等级评定:强度等级评定:强度等级强度等级抗压强度平均抗压强度平均值值变异系数变异系数0.210.21变异系数变异系数0.210.21强度标准值强度
20、标准值 单块最小抗压强度单块最小抗压强度值值 MU30MU30MU25MU25MU20MU20MU15MU15MU10MU1030.030.025.025.020.020.015.015.010.010.022.022.018.018.014.014.010.010.06.56.525.025.022.022.016.016.012.012.07.57.5表表5-1 5-1 烧结普通砖强度等级划分规定烧结普通砖强度等级划分规定 224 4)泛霜)泛霜 原料中含有硫、镁等可溶性盐,在砖使用中,盐类会随砖原料中含有硫、镁等可溶性盐,在砖使用中,盐类会随砖内水分蒸发而在砖表面产生盐析,一般为白色粉末
21、。内水分蒸发而在砖表面产生盐析,一般为白色粉末。常见在砖表面形成絮团状斑点,严重的会起粉、掉角或常见在砖表面形成絮团状斑点,严重的会起粉、掉角或脱皮。脱皮。5 5)石灰爆裂)石灰爆裂 原料中有石灰石,烧成过程中生石灰留在砖内,生石灰在原料中有石灰石,烧成过程中生石灰留在砖内,生石灰在砖内吸收外界的水分,消化并产生体积膨胀,称为石灰爆裂。砖内吸收外界的水分,消化并产生体积膨胀,称为石灰爆裂。236 6)抗风化性能)抗风化性能表征耐久性表征耐久性 根据其地区风化程度而定,常以抗冻性、吸水率及饱和根据其地区风化程度而定,常以抗冻性、吸水率及饱和系数等指标判别。系数等指标判别。饱和系数:饱和系数:砖在
22、常温下浸水砖在常温下浸水24h24h后的吸水率后的吸水率/5h/5h沸煮吸水率。沸煮吸水率。注意注意:用于严重风化区的用于严重风化区的5 5类地区抗冻性必须符合要求。类地区抗冻性必须符合要求。用于其他地区的烧结普通砖,如果用于其他地区的烧结普通砖,如果5h5h沸煮吸水率及饱和沸煮吸水率及饱和系数符合系数符合 GB 5101GB 510120032003的规定,可以不做冻融试验。的规定,可以不做冻融试验。24质量等级:质量等级:依据强度、抗风化性能合格的砖,根据尺寸偏差、外观依据强度、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三个质量等级:质量、泛霜和石灰爆裂等分为三个质量
23、等级:优等品(优等品(A A)、一等品()、一等品(B B)和合格品()和合格品(C C)。)。25(3 3)工程应用)工程应用特点:特点:烧结普通砖的表观密度为烧结普通砖的表观密度为160016001800kg/m1800kg/m3 3,吸水率吸水率8%8%;多孔结构,具有良好的绝热性、透气性和稳定性;烧结多孔结构,具有良好的绝热性、透气性和稳定性;烧结 普通砖具有较高的强度;具有良好的耐久性;加之原料普通砖具有较高的强度;具有良好的耐久性;加之原料 广泛、生产工艺简单,应用历史最久、使用范围最广。广泛、生产工艺简单,应用历史最久、使用范围最广。应用:应用:在建筑工程中主要用于作墙体材料,也
24、可用于砌筑柱、在建筑工程中主要用于作墙体材料,也可用于砌筑柱、拱、窑炉、烟囱、沟道及基础等。在砌体中配置适当的拱、窑炉、烟囱、沟道及基础等。在砌体中配置适当的 钢筋或钢丝网,可代替钢筋混凝土柱、梁等。钢筋或钢丝网,可代替钢筋混凝土柱、梁等。注意:注意:在普通砖砌体中,砖砌体的强度不仅取决于砖的强度,在普通砖砌体中,砖砌体的强度不仅取决于砖的强度,且受砌筑砂浆性质的影响很大。且受砌筑砂浆性质的影响很大。砖的吸水率大,必须预先将砖润湿,方可使用。砖的吸水率大,必须预先将砖润湿,方可使用。(5 5)缺点)缺点 大量占用耕地,尺寸小、自重大,施工效率低。大量占用耕地,尺寸小、自重大,施工效率低。26n
25、多孔砖:通常常用于承重部位,孔洞率多孔砖:通常常用于承重部位,孔洞率15%15%,孔的尺寸小而数量多。孔的尺寸小而数量多。n空心砖:常用于非承重部位,孔洞率空心砖:常用于非承重部位,孔洞率35%35%,孔的尺寸大而数量少。孔的尺寸大而数量少。(1 1)烧结多孔砖与空心砖的特点)烧结多孔砖与空心砖的特点 多孔砖为大面有孔洞的砖,孔多而小,使用时孔洞垂直多孔砖为大面有孔洞的砖,孔多而小,使用时孔洞垂直于承压面,表观密度为于承压面,表观密度为1400kg/m1400kg/m3 3左右。左右。空心砖为顶面有孔洞的砖,孔大而少,表观密度在空心砖为顶面有孔洞的砖,孔大而少,表观密度在8008001100k
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