[2017年整理]3.第三章 烧土及熔融

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1、第三章 烧土及熔融制品o烧土制品是以粘土为主要原料，经成型及焙烧所得 的制品。建筑工程中广为应用的粘土砖瓦，素有“ 秦砖汉瓦”之称，可见使用历史之悠久了。o随着科学技术的发展，烧土制品的概念也在变化。 现在不少工业废渣具有与粘土相近的化学成分，如 粉煤灰、煤矸石、页岩等，以它们代替粘土，同样 可制得性能优良的烧土制品。o将适当成分的矿物质原料，在高温下熔化成熔融态 ，再成型为一定形状的制品称之为熔融制品。不同 成分的原料，通过不同的冷却制度，可以得到结构 和性能不同的熔融制品，例如玻璃、铸石等。4.1 烧结普通砖o 烧结普通砖是以粘土或页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料 ，经焙烧而成的实心或孔洞率

2、不大于15%的砖。其公称尺寸为 240mm115mm53mm。目前以粘土为主要原料制成的实 心砖仍是主要品种。o烧结普通砖的生产工艺分为下面几个基本工序：o采土配料调制制坯干燥焙烧成品。o焙烧是生产砖瓦的关键性工序，它不仅直接影响到产品的质量 ，而且改变焙烧气氛尚可烧制出青砖或红砖。红砖焙烧时窑内 供氧充分，呈氧化气氛，粘土中的氧化铁以Fe2O3存在，砖呈 红色。青砖多在土窑内焙烧，开始在氧化气氛中进行，当达到 烧结温度时，封闭火门及窑顶，减少入窑空气并在窑顶闷水， 使坯体在还原气氛中继续焙烧，此时氧化铁将FeO或Fe3O4形 式存在，砖呈青灰色。空心砖与实心砖轻质硅酸盐加气混凝土砖4.1.1

3、 烧结普通砖的主要技术性质o国家标准烧结普通砖（GB5101-93）对产品 的技术要求、试验方法、检验规则等均作了具体规 定。具体检验方法按砌墙砖试验方法（ GB/J2542-92）进行。o1产品等级o烧结普通砖的外形为矩形体，公称尺寸为 240mm115mm53mm，4个砖长，8个砖宽 ，16个砖厚，加上砌筑砂浆缝的厚度均为1m。 1m3砖砌体用砖512块。o根据砖的尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂的 程度将其分为优等品和合格品。 新砌的砖墙泛霜现象o所谓泛霜现象是指在新砌的砖墙表面有出现的一层白色粉状物 。出现泛霜的原因是由于所用粘土中含有较多的可熔性盐类如 硫酸钠等，这些盐类在砌筑施工

4、中溶解于进入砖内的水中，当 水被蒸发时被带到砖的表面而结晶。这些结晶的粉状物不仅有 损于建筑的外观，而且结晶膨胀也会引起砖表层的疏松甚至剥 落。o当砖内夹有生石灰块时，在使用过程中吸水熟化而变为氢氧化 钙（熟石灰），此时体积严重膨胀而导致砖块裂缝，严重时甚 至使砖砌体强度降低直至破坏。这一现象为石灰爆裂。o优等品砖可用于砌筑清水砖墙，合格品可用于混水墙建筑。中 等泛霜的砖不得用于潮湿部位。2强度等级o烧结普通砖按抗压强度分为MU30、MU25 、MU20、MU15、MU10、五个强度等级 。各强度等级应满足的强度指标列于表4-2 中。 表中的强度标准值是砖石结构设计规 范中砖强 度取值的依据，

5、其数值为：式中的S为砖 强度正态分布的标准差，由计算而得。 以标准值作为设计 取值依据可以保证砖 石结构具有95%以 上的强度保证率。3抗风化性能o 抗风化性能是材料耐久性的重要内容之 一，是指在干湿变化、温度变化、冻融变化 等物理因素作用下，材料不变质、不破坏而 保持原有性质的能力。显然，地域不同，风 化程度不同。我国按风化指数将各省市划分 为严重风化区和非严重风化区。如表4-3所 示。风化指数o所谓风化指数是指气温从正温降至负温或从 负温升至正温的每年平均天数与每年从霜冻 之日起至消冻之日止这一期间的降雨总量（ 以毫米计）的平均值的乘积。风化指数大于 等于12700为严重风化区，小于者为非

6、严重 风化区。o用于严重风化区中的1、2、3、4、5地区的 砖经受15次冻融循环（-155h，15 203h）后，其性能应满足表4-4的要求。严重风化区o严重风化区中的其它省市和非严重风化区中 的省市用砖，当其吸水率和饱和系数符合表 4-5规定时可不进行抗冻性检验。4.1.2 烧结普通砖的应用o1烧结普通砖包括粘土砖、页岩砖、烧结粉煤灰砖与烧结煤 矸石砖等。目前粘土砖仍占80%以上，其它品种正在推广之中 。o粘土砖既有一定的强度，又因多孔而具有良好的保温性能、透 气性和热稳定性。通常其导热系数仅0.78W/mk左右，为普 通混凝土的一半左右。粘土砖具有较好的耐久性。加之原料广 泛，工艺简单，因

7、而是应用历史最久、应用范围最广的建筑材 料之一。在建筑工程中主要用作墙体材料，也可砌筑柱、拱、 烟囱、沟道及基础等，也可与轻质混凝土等隔热材料复合作用 ，砌成两面为砖、中间填以轻质材料的复合墙体。o粘土砖的最大缺点是自重大、能耗高、尺寸小、施工效率低、 抗震性能差，尤其是毁田烧砖后果更为严重。2清水砖墙o清水砖墙是指墙体砌成后，在其表面仅做勾缝或涂透明色浆所 形成的砖墙体。清水砖墙是一种传统的墙体装饰方法，具有淡 雅凝重的独特的装饰效果，而且其耐久性好，很好的墙面装饰 方法。即使在新型墙体材料及工业化施工方法已经居主导地位 的西方发达国家，清水砖墙仍在墙面装饰方法中占有一席重要 地位。o适宜于

8、砌筑清水砖墙的砖，应该是非常密实、表面晶化、吸水 率低、抗冻效果好。近年来国外生产了一些用于清水墙装饰的 砖，如人工石料干压成的毛细孔砖等。这些砖，具有很好的防 水性能，砌体内吸入少量水分可以通过墙面进行蒸发，外观质 量好，色彩鲜明而稳定，有着很好的装饰效果。清水砖墙o在国内，目前尚无专门生产用于清水墙装饰的砖。相比之下， 缸砖、城墙砖等于用清水砖墙是适宜的。另外，各类砖中的过 火砖也都是可用的。总的来说，清水砖墙的用砖要求质地密实 ，不易破碎、表面光洁、完整无缺、色泽一致、尺寸稳定、形 状规则。o为了获得更好的装饰效果，清水砖墙可以采用砌式的变化、色 彩的变化、质感的变化和立面的变化等方式增

9、加装饰的美感。o清水砖墙的砌筑方式可多样化，由标准的满丁满条，一顺一丁 式砌法，改变为多顺一丁、梅花丁等方式。在结构受力允许的 前提下，甚至可以改为斗砌、立砖式砌筑等方法，这样做可以 改变砖的尺度感，获得新颖的效果。清水砖墙o清水砖墙色彩变化的一个基本方法，是几种砖配合使用或与其 它装饰材料配套使用。其次，改变灰缝的颜色上约占1/6。所 以，由于砖缝的颜色变化，整个墙面的效果也会有某些变化。 但应注意，只有勾凹入式的灰缝，而且灰缝较深，有一定的阴 影，才能形成鲜明的线条与质感，突出色彩的效果。o用烧结程度不同的砖，以规则或不规则的方式分散在墙面上形 成色点，或是用完全不同色彩的砖排列砌筑，均有

10、助于丰富装 饰效果和形成图案。例如，北京颐合园漪澜堂的磨砖对缝墙面 ，如果没有深灰色与浅灰色穿插其间，墙面的装饰效果将大为 逊色。从这一点出发，有意识地选用少量的过火砖与欠火砖， 对于改善清水砖墙的颜色和质感，是十分有利的。清水砖墙o所谓质感的变化，指将部分砖砌出或砌入墙面几个厘米的方法 ，形成一些凹的或凸的；横向的或竖向的线型与质感，并形成 一些阴影，因此，可使墙面更为生动和丰富。在要些情况下， 甚至可以利用这种砌筑时的变化形成浮雕效果。o通过上述三种方法，可使清水砖墙呈现出许多不同的装饰效果 。但是，如果一个区域内的建筑，在其立面上成片的采用清水 墙装饰方法，难免会形成颜色、质感单调的后果

11、，解决的办法 之一，是局部做混水墙，保留大部分清水墙面，例如对带有凹 阳台的住宅楼，可以整体上采用清水做法，而凹廊处由于对风 雨的暴露程度低，则可用抹灰刷色浆的做法。这样，即丰富了 立面的颜色、质感的对比，又可适当地降低造价。总的来说， 在建筑立面上采用清水与混水作法相结合的作法，如果处理得 当，会达到很好的装饰效果，并且毫无简陋之感。这种方法， 对较高档的工程亦是适用的。中共七大会址清水砖墙青水砖墙延安宝塔青水砖墙榆林镇北台清水砖墙4.1.3 粘土瓦o粘土瓦是以粘土为原料，经成型、干燥、焙烧而成。按 形状分为平瓦、脊瓦、小青瓦等。按颜色分为红瓦、青 瓦两种。o粘土砖的制造与烧结普通砖基本相同

12、，但对粘土原料的 可塑性要求较高，杂质含量应更少、不含石灰等爆裂性 物质，调制要均匀，焙烧温度较烧结普通砖稍高。o按国标粘土瓦（GB11710-89）的规定，根据尺 寸允许偏差、外观质量和物质力学性能将粘土瓦分为优 等品、一等品、合格品。对其尺寸允许偏差、外观质量 （包括翘曲、裂纹、缺损等）均明确规定了相应指标， 且成品中不允许有欠火、石灰爆裂和哑音瓦。粘土瓦的 物理力学性能如表4-6所示。粘土瓦o平瓦的公称尺寸为400360mm 360mm220mm，用15张平瓦可铺成1m2屋面 ，在屋脊处用截面成120角的脊瓦覆盖。平瓦用 于坡度较大的屋面。o目前在我国农村的土窑中，还常生产弧形薄片状的

13、小青瓦。这种瓦无一定规格，一般为 175mm175mm。小青瓦每块面积很小，面积 利用率不及50%，强度低，易破碎，但生产简单 ，屋面散热性能好，维修方便，故在南方广大农村 和城镇旧房屋维修中仍普遍采用。秦砖汉瓦小青瓦小青瓦及如意头滴水水榭红瓦作为装饰品4.2 建筑陶瓷o建筑陶瓷是指建筑物室内外装饰用的较高级 的烧土制品。主要品种有内外墙面砖、地砖 、陶瓷锦砖、玻璃瓦、陶瓷壁画、陶瓷饰品 和室内卫生陶瓷等。它属于精陶、炻质、粗 、细瓷类。o由于陶瓷墙、地砖的用量最大，所以本节以 陶瓷墙、地砖为代表来叙述建筑陶瓷的一般 问题。o现代建筑对饰面材料的要求是美观、质轻、 坚固且便于工业化生产和大规模

14、施工。 当前陶瓷面砖产品的发展趋势是： o1规格朝大尺寸、高精度和减小厚度方向发展o 国外陶瓷面砖的规格普遍趋于大尺寸，如中国 生产800800mm的墙面砖，意大利生产 200300mm的墙面砖和10001000mm的铺 地砖。日本和德国也开始生产300600mm的墙 面砖。德国还制成了10002000mm的超大型面 砖。面砖尺寸精度要求越来越高，并向“无接缝”发 展，即面砖的砖面平整尺寸准确，以至于面砖与面 砖相铺接时不显缝。2品种朝多样化发展o2品种朝多样化发展o彩色面砖日益增加。如意大利彩色面砖占总面砖产 量的90%以上；美国占80%以上；英国占65%； 日本和法国均占35%以上。彩色釉

15、面砖的品种也 愈来愈多，有单一色彩的，也有套色图案的。英国 生产的面砖达七十二种颜色，意大利一家面砖厂生 产的各种图案彩色釉面砖达300多种，在这些繁多 的花色品种中，具有立体感的彩色图案更富于魅力 。新型的墙地砖品种仍在不断涌现o新型的墙地砖品种仍在不断涌现。如日本生 产一种“浮雕面砖”，不仅艺术效果好，而且 具有质轻、保温、隔音、长期使用不变色的 特点。德国生产一种用于内墙的吸音面砖， 被用于慕尼黑奥林匹克设施中得到很高的评 价。它与一般吸音面砖不同之处，在于它能 吸收5002000HZ的声音、吸音率达95% ，解决了噪音问题。我国的陶瓷生产有着悠久的历史和光辉的成就o 我国的陶瓷生产有着

16、悠久的历史和光辉的成 就。尤其是瓷器，它是我国的伟大发明之一。“ 中国”在英语里与瓷器是同一个单词“China”。 唐代的越窑青瓷和邢窑白瓷、唐三彩；宋代的 高温色釉及碎纹釉、铁系花釉，如兔毫、油滴 、玳瑁斑等；明清时期的青花、粉彩、祭红、 即窑红等产品都是我国陶瓷史上光彩夺目的明 珠。我国的陶瓷制品无论在材质、造型或装饰 方面都有很高的艺术造诣，它对世界陶瓷技术 的发展和世界文化产生了极为深刻的影响。4.2.1 陶瓷的基本知识o4.2.1.1 陶瓷的概念与分类o传统的陶瓷归属于硅酸盐类材料。生产的发 展与科学技术的进步要求充分利用陶瓷材料 的物理与化学性质，因而制成了许多新型品 种，使得陶瓷从古老的工艺与艺术领域中进 行到现代科学技术的行列中。陶器、瓷器、炻器 o陶器通常有一定的吸水率，断面粗糙无光， 不透明，敲之声音粗哑，有的无釉，有的施 釉。o瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的 半透明性，通常都施有釉层（某些特种瓷并 不施釉，甚至颜色不白，但烧结程度