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1、第六章 工程石材、墙体材料和屋面材料,第一节 工程石材,第二节 墙体材料,第三节 屋面材料,第一节工程石材,石材是使用历史最悠久的建筑材料之一。最古老的石砌建筑是公元前2750年建于撒哈拉的金字塔，我国著名的古代石材建筑是河北的赵洲桥。石材的优点是：抗压强度高，耐久性、耐磨性、装饰性好，资源丰富；缺点是：表观密度大，脆性大，开采加工费用高。目前，在结构应用方面，石材逐步被混凝土所取代；在装饰应用方面，石材仍在继续发展，同时也正被其他更适宜的装饰材料所逐步取代。利用岩石还可生产岩棉、铸石等建材产品。,一、岩石的基本知识,1.岩石的组成,岩石是由一种或多种矿物构成的。由一种矿物构成的岩石称单成岩（
2、如石灰岩），其性质由其矿物组成及结构构造决定；由几种矿物集合组成的岩石称复成岩（如花岗岩），其性质由其组成矿物的相对含量及结构构造决定。岩石没有确定的化学组成和物理性质。岩石的主要造岩矿物有：石英（结晶状SiO2）、长石（结晶的铝硅酸盐）、云母（片状铝硅酸盐）、角闪石、辉石、橄榄石（结晶的铁镁硅酸盐）、方解石（结晶状CaCO3）、白云石（结晶的碳酸钙镁复盐）等。岩石的结构：大多属于结晶结构，少数具有玻璃质结构。岩石的构造有：块状（花岗岩、正长岩、大理岩、石英岩）、层片状（砂岩、板岩、片麻岩）、流纹状、斑状、杏仁状、结核状、气孔状（浮石、玄武岩、火山凝灰岩）。,2.岩石的分类,根据地质形成条件，
3、岩石分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。地表岩石分布情况：沉积岩占75%，岩浆岩和变质岩占25%。（1）岩浆岩 又称火成岩，由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，占地壳总量的89%。根据岩浆冷却条件，分为：深成岩（如花岗石、正长岩、闪长岩）、喷出岩（如玄武岩、安山岩、辉绿岩）、火山岩（如火山灰、浮石、火山凝灰岩）。（2）沉积岩 又称水成岩，由地表岩石经风化后沉积再造而成。根据成因和物质成分，分为：机械沉积岩（如页岩、砂岩、砾岩）、化学沉积岩（如石膏、菱镁石、白云岩）、生物沉积岩（如石灰岩、白垩、硅藻土）。（3）变质岩 由于强烈的地质活动，原岩在固态下发生再结晶，使其矿物组成及构造发生显著变化而形成的新岩石
4、，称为变质岩。由沉积岩形成的变质岩，性能变好。如石灰岩、白云岩变质成大理岩，砂岩变质成石英岩。由岩浆岩形成的变质岩，性能变差。如花岗岩变质成片麻岩。,二、岩石的技术性质,1.物理性质,（1）表观密度：小于1800kg/m3为轻质石材，不小于1800 kg/m3为重质石材。（2）吸水性：与孔隙率和孔隙特征有关。吸水性对强度、耐水性、导热性、抗冻性有很大影响。（3）耐水性：按软化系数分高（0.90）、中（0.700.90）、低（0.600.70）耐水性石材。一般软化系数低于0.80的石材不得用于重要建筑。（4）抗冻性：与吸水率有密切关系。（5）耐热性：与其化学成分及矿物组成有关。（6）导热性：与其
5、致密程度、孔隙特征有关。（7）抗风化性：与其孔隙率、矿物组成有关。防风化的措施：表面磨光、防止表面积水、用有机硅喷涂表面等。,2.力学性质,（1）抗压强度：用于砌体等的石材的抗压强度采用边长70mm的立方体试件测定，根据砌体结构设计规范（GBJ3-88）规定，石材强度等级分MU100MU10九个等级。装饰用石材的抗压强度采用边长50 mm的立方体试件测定（GB9966.1-88）。（2）硬度：莫氏硬度。（3）耐磨性：包括耐磨损性、耐磨耗性。,三、常用石材,1.建筑饰面石材,（1）花岗石 岩石学所说的花岗岩指由石英、长石及少量的云母和暗色矿物组成全晶质的岩石；而建筑上所说的花岗石泛指具有装饰功能
6、并可磨光、抛光的各类岩浆岩及少量其它类岩石，包括花岗岩、闪长岩、正长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩等。花岗岩呈块状构造或粗晶嵌入玻璃质结构中的斑状构造，强度高、硬度大。花岗岩抗压强度120250MPa，使用年限75200年。产品质量应符合天然花岗石建筑板材（JC205-92）规定。用于建筑物内外饰面及构筑。（2）大理石 岩石学所说的大理岩是由石灰岩或白云岩变质而成，主要造岩矿物是方解石或白云石；而建筑上所说的大理石泛指具有装饰功能并可磨光、抛光的各种沉积岩和变质岩，包括大理岩、致密石灰岩、白云岩、石英岩、蛇纹岩、砂岩、石膏岩等。大理石质地均匀、硬度小、易于加工和磨光。大理石抗压强度
7、70110MPa，使用年限40100年。产品质量应符合天然大理石建筑板材（JC79-92）规定。用于建筑物室内饰面。,2.构筑用石材,（1）毛石：岩石经爆破直接获得的石块，又称片石或块石。分为乱毛石、平毛石。（2）料石：由开采而得的较规则的六面体石块（砂岩、花岗岩、石灰岩等），稍加凿琢修整而成。分为毛料石、粗料石、半细料石、细料石。,第二节墙体材料,墙体材料和屋面材料是建筑工程中最重要的材料之一。我国传统的墙体材料和屋面材料是粘土砖瓦，秦砖汉瓦既反映了我国悠久的历史文明，也说明了目前我国建材的落后状况。当前，我国正大力提倡生产新型节能利废型墙体材料取代传统的粘土砖，以保护耕地、保护环境、保护自
8、然资源。,墙体在房屋中起承重、隔断或围护作用。在一般房屋建筑中，墙体占整个建筑物重量的1/2，用工量的1/3，造价的1/3。,按使用部位，墙体材料分为内墙材料、外墙材料。外墙材料在强度、抗冻性、抗渗性、保温隔热性等方面比内墙材料有更高的要求。按承载能力，墙体材料分为承重墙材料、非承重墙材料。按产品外形，墙体材料可分为三类：砖、砌块、板材。,一、砖,按所用原料，砖分为：粘土砖、页岩砖、灰砂砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖等。按产品形式，砖分为：实心砖、多孔砖、空心砖、花格砖等。按生产工艺，砖分为：烧结砖、蒸养砖、免烧砖。,以粘土为主要原料，经配料、成型、干燥、焙烧等主要工艺生产的各种建筑制品统称为
9、烧土制品，主要有：烧结普通砖、烧结粘土瓦、烧结多孔砖和烧结空心砖、建筑陶瓷等。粘土是由天然岩石经长期风化而成，为多种矿物的混合体，主要分为：粘土矿物（高岭石、蒙脱石、伊利石等含水铝硅酸盐）、杂质矿物（石英、云母、碳酸盐、氧化铁等）。粘土在焙烧过程中，在20110脱去自由水，在450850时脱去结晶水，在900以上粘土矿物分解（出现熔融物，逐渐填充颗粒之间的空隙，此过程称为烧结。），温度继续升高，熔融物过多，坯体无法保持原形而生产软化变形，甚至坍流。烧结粘土砖的焙烧温度范围为9501050。欠火砖孔隙率大、强度低、耐久性差、颜色浅（黄皮黑心）、敲击声哑；过火砖易变形、密实性大、导热系数大、强度高
10、、色深、音脆。,1.烧结砖,（1）普通砖（实心砖）技术性能要求参照烧结普通砖（GB5101-93），检验方法按照砌墙砖试验方法（GB/T2542-92）。标准砖尺寸为24011553mm（砌筑灰缝10 mm，则4块砖长、8块砖宽、16块砖厚均为1 m，即每立方米砌体需512块普通砖。）。强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10、MU7.5。产品等级分为：优等品（A）、合格品（C）。产品标记示例：烧结普通砖N MU15 C GB5101，表示：粘土砖，强度等级MU15，合格品。烧结普通砖可利用的原料有：粘土（N）、页岩（Y）、煤矸石（M）、粉煤灰（F）。在我国，烧结粘土砖占烧结
11、普通砖的90%以上。烧结普通砖的生产工艺为：配料、制坯、干燥、焙烧。,（2）多孔砖 技术性能要求参照烧结多孔砖（GB13544-92），检验方法按照砌墙砖试验方法（GB/T2542-92）。使用较多的P型砖尺寸为24011590mm。强度等级：30、25、20、15、10、7.5。产品等级分为：优等品、一等品、合格品。产品标记示例：烧结多孔砖M-25A-GB13544，表示：规格代号M，强度等级25，优等品。烧结多孔砖可利用的原料有：粘土、页岩、煤矸石。烧结多孔砖旧称承重空心砖，孔洞率不小于15%，大面有许多小孔，使用时孔洞垂直于承压面。烧结多孔砖主要用于砌筑六层以下承重墙。,（3）空心砖 技
12、术性能要求参照烧结空心砖和空心砌块（GB13545-92），检验方法按照砌墙砖试验方法（GB/T2542-92）。强度等级：5.0、3.0、2.0。密度级别：800、900、1100。产品等级分为：优等品、一等品、合格品。产品标记示例：空心砖（29019090）800A-GB13545，表示：外形尺寸29019090 mm，密度级别800，产品等级A，标准编号GB13545。烧结空心砖可利用的原料有：粘土、页岩、煤矸石。烧结空心砖，孔洞率不小于35%，顶面有不多的大孔，使用时孔洞平行于承压面。烧结空心砖主要用于砌筑非承重墙。,2.蒸养砖,蒸养砖属硅酸盐制品，主要有：粉煤灰砖、炉渣砖、灰砂砖。其
13、规格尺寸与烧结普通砖相同。,（1）粉煤灰砖 粉煤灰砖以粉煤灰、石灰为主要原料，掺入适量石膏、炉渣制成。粉煤灰砖强度等级分为：20、15、10、7.5。产品等级分为：优等品、一等品、合格品。技术性能参照粉煤灰砖（JC239-91）。（2）炉渣砖 炉渣砖以煤渣为主要原料，掺入适量石灰、石膏制成。炉渣砖分为100、150、200三个标号。产品等级分为：一等品、二等品。（3）灰砂砖 灰砂砖以石灰、天然砂为原料制成。灰砂砖强度等级分为：25、20、15、10。产品等级分为：优等品、一等品、合格品。技术性能参照蒸压灰砂砖（GB11945-89），有关试验按GB2542-81进行。产品标记示例：LSB-20
14、-A-GB11945，表示：灰砂砖，强度20级，优等品。,3.免烧砖,免烧砖以粘土类物质或工业废渣达成合理级配，掺入47%硅酸盐类水泥和少量早强剂或表面活性剂，加水搅拌压制成型，堆放一周后即可硬化使用。免烧砖外形与普通砖相同，强度等级分为：15、10、7.5。产品等级分为：一等品、合格品。技术性能参照非烧结普通粘土砖标准（JC422-91）。,二、砌块,砌块外形尺寸为标准砖的660倍，分为小型砌块、中型砌块、大型砌块。生产砌块所用材料可以是：普通混凝土、加气混凝土、轻骨料混凝土、硅酸盐混凝土、石膏胶凝材料、烧结粘土等。砌块的形式有：密实砌块、空心砌块（单排孔、多排孔）、带饰面砌块、复合砌块、连
15、锁砌块、异型砌块等。,目前国内广泛使用的混凝土小型空心砌块，主规格尺寸390190190mm，空心率25%50%，标号：3.5、5.0、7.5、10.0、15.0。有关标准：混凝土小型空心砌块（GB8239-87）、混凝土小型空心砌块检验方法（GB4111-83）、混凝土空心小型砌块建筑设计与施工规程（JGJ14-82）、小型砌块成型机分类（GB8533-87）。,砌块建筑是墙体技术改革的一条有效途径，其特点是：（1）具备砖的优点，砌筑轻便灵活，适应性强，可通过插筋、铺设钢筋网片、设置圈梁等措施满足抗震要求。（2）砌块生产工艺简单，建厂投资少，易实现机械化生产，原料来源广。（3）砌块施工效率高
16、。小型空心砌块可直接用人工砌筑，一个工人每工日可砌100块（相当于1000块标准砖）；中型砌块采用小型机具即可施工，提高机械化程度。有关砌块的详细资料可参阅混凝土砌块生产与应用（严理宽，中国建材工业出版社，1992.10.版，TU528.063/ZY172）、建筑砌块与砌块建筑（双月刊）、新型建筑材料（月刊）及有关构造图集。,三、板材,墙板的品种有：大板、条板、薄板等。国内装配式大板建筑大多采用装配式无骨架墙板承重结构（即全装配结构），主要用于多层建筑，均为横墙承重。框架轻板建筑的特点是把建筑物中的承重和围护两大部分明确分工：采用钢筋混凝土材料制作梁、板、柱、楼板，组成框架，承受荷载；采用轻质
17、、建筑功能良好的板材作内外墙板，通过各种构造措施支承在框架上，墙板不承重，只起围护和分隔作用。内墙板（要求隔音、防水、装饰性能）大多采用石膏空心条板、GRC板、纸面石膏板、加气混凝土板等，外墙板（要求保温、隔热、防水、抗冲击性能）大多采用加气混凝土板、复合外墙板。,1.大板,大板一般以房间的整个开间为宽度尺寸、以层高为高度尺寸，可以预留门窗洞、预做外饰面，结构形式有：预应力钢筋混凝土、钢筋增强轻质混凝土、复合墙板等。泰柏板（网塑夹芯板）是一种新型内墙板，以阻燃型发泡聚苯乙烯板做芯材，外层以镀锌钢丝笼格作骨架，在施工现场定位后，以机械或人工方式在两侧表面施加砂浆保护层。该墙材具有轻质保温、施工快
18、捷等优点，但也有耐热及耐火性差的致命缺点，在公共建筑、高层建筑中禁止使用。,2.条板,条板一般为内墙板，也可作外墙挂板，宽度600mm，高度等于房间层高，结构形式有：实心板、空心板、复合保温板等。常见产品有：预应力钢筋混凝土空心墙板、玻璃纤维增强水泥多孔板（GRC板）、石膏空心条板、发泡聚苯乙烯复合彩色钢板（夹芯彩钢板）、稻草板等。施工时，条板拼缝处以专用粘合剂粘结，并以胶带贴合，防止开裂。该墙材具有墙体薄、施工快捷、不需粉刷层、减少现场湿作业等优点。,3.薄板,薄板一般以轻钢龙骨的形式构成内隔墙，金属瓦楞板也用于工业厂房的围护墙。结构形式有：纤维增强、表面贴纸增强等。常见产品有：纸面石膏板、
19、纤维增强石膏板、纤维增强低碱水泥板（TK板）等。,不同建筑体系，墙体材料的技术经济分析参考如下：,由上表可见：只有小砌块比砖砌体造价低；中型砌块砌体造价有可能做到与粘土砖相当；大板造价最高（主要是吊运费用高）。有关墙体材料的资料可参阅墙材革新与建筑节能（双月刊）、上海新型墙体材料信息（季刊）等杂志。,第三节屋面材料,瓦是最常用的屋面材料，主要起防水、抗渗作用。我国房建工程中，早期多使用小青瓦、琉璃瓦，后期发展了粘土平瓦、水泥瓦等，随着我国建材工业的发展，又出现了石棉水泥瓦、钢丝网水泥大波瓦、玻璃钢波形瓦等。,1、粘土瓦 粘土瓦又称机瓦，是以粘土为主要原料，经成型、干燥、焙烧而成。按颜色分为青瓦
20、、红瓦；按形状分为平瓦、脊瓦。一般每15张平瓦铺1m2屋面。粘土瓦的技术标准见粘土瓦（GB11710-89）。,2、混凝土平瓦 混凝土平瓦是以水泥、砂或无机硬质细骨料为主要原料，经配料、搅拌、成型、养护而成。混凝土瓦分平瓦、脊瓦两种。根据混凝土平瓦（GB8001-87）规定，平瓦的规格尺寸为400*240mm、385*235mm，瓦主体厚度14mm。,3、石棉水泥波瓦 石棉水泥波瓦是以水泥、温石棉为原料，经搅拌、压滤成型、养护而成的波形瓦。按石棉水泥波瓦及其脊瓦（GB9772-88）规定，分为大波瓦、中波瓦、小波瓦、脊瓦。钢丝网石棉水泥中波瓦参见钢丝网石棉水泥中波瓦（JC447-91）标准。石棉纤维对人体健康有害，被全世界禁止使用。,4、玻璃钢波形瓦 玻璃钢波形瓦是以不饱和聚脂树脂和玻璃纤维布为原料，手糊制成，其规格尺寸为1800*740*0.82.0 mm。参照标准普通玻璃钢波形瓦（JC316-82）。,5、金属波形瓦 金属波形瓦是以铝材、铝合金或薄钢板轧制而成，又称金属瓦楞板。,思考题,1、石材的分类？,2、墙体材料的分类？,
