烧结砖教材.docx

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烧结砖教材

第十一章墙体材料和屋面材料

用于墙体的材料主要有砖,砌块和板材三类.

墙体砖按所用原料不同分为粘土砖和废渣砖（如页岩砖,灰砂砖,煤矸石砖,粉煤灰砖,炉渣砖等）;

按生产方式不同分为烧结砖和非烧结砖;

按砖的外形不同分为普通砖（实心砖）,多孔砖及空心砖.

砌块有混凝土砌块,蒸压加气混凝土砌块,粉煤灰硅酸盐砌块等.

板材有混凝土大块,玻纤水泥板,加气混凝土板,石膏板及各种复合墙板等.

用于屋面的材料主要为各种材质的瓦和板材.

第一节烧土制品的原料及生产工艺简介

一,烧土制品原料

（一）粘土

1.粘土的组成

主要组成矿物为粘土矿物:

层状结晶结构的含水铝硅酸盐（mSiO2·nAl2O3·xH2O）,SiO2和Al2O3的含量分别为55%~65%和10%~15%.常见的粘土矿物:

高岭石,蒙脱石,水云母等.

粘土中除粘土矿物外,还含有石英,长石,碳酸盐,铁质矿物及有机质等杂质.粘土的颗粒组成直接影响其可塑性.可塑性是粘土的重要特性,它决定了制品成型性能.粘土中含有粗细不同的颗粒,其中极细（小于0.005mm）的片状颗粒,使粘土获得极高的可塑性.这种颗粒称作粘土物质,含量愈多,可塑性愈高.

粘土的种类:

（通常按其杂质含量,耐火度及用途不同）

（1）高岭土（瓷土）.杂质含量极少,为纯净粘土,不含氧化铁等染色杂质.焙烧后呈白色.耐火度高达1730℃~1770℃,多用于制造瓷器.

（2）耐火粘土（火泥）.杂质含量小于10%,焙烧后呈淡黄至黄色.耐火度在1580℃以上,是生产耐火材料,内墙面砖及耐火,耐酸陶瓷制品的原料.

（3）难熔粘土（陶土）.杂质含量为10%~15%,焙烧后呈淡灰,淡黄至红色,耐火度为1350℃~1580℃,是生产地砖,外墙面砖及精陶制品的原料.

（4）易熔粘土（砖土,砂质粘土）.杂质含量高达25%.耐火度低于1350℃,是生产粘土砖瓦及粗陶制品的原料.当其在氧化气氛中焙烧时,因高价氧化铁的存在而呈红色.在还原气氛中焙烧时,因低价氧化铁的存在而呈青色.

2.粘土焙烧时的变化

粘土焙烧后能成为石质材料,这是其极为重要的特性.

（1）粘土成为石质材料的过程.

一般的物理化学变化大致如下:

焙烧初期,粘土中自由水分逐渐蒸发,110℃时,自由水分完全排出,粘土失去可塑性.500℃~700℃时,有机物烧尽,粘土矿物及其他矿物的结晶水脱出.随后粘土矿物

发生分解.1000℃以上时,已分解出的各种氧化物将重新结合生成硅酸盐矿物.与此同时,粘土中的易熔化合物开始形成熔融体（液相）,一定数量的熔融体包裹未熔的颗粒,并填

充颗粒之间的空隙,冷却后便转变为石质材料.随着熔融体数量的增加,焙烧粘土中的开口孔隙减少,吸水率降低,强度,耐水性及抗冻性等提高.

（2）粘土的烧结性

粘土在熔烧过程中变得密实,转变为具有一定强度的石质材料的性质,称为粘土的烧结性

（二）工业废渣

1.页岩.页岩中含有大量粘土矿物,可用来代替粘土生产烧土制品.

2.煤矸石.它是煤矿的废料.煤矸石的化学成分波动较大,适合作烧土制品的是热值相对较高的粘土质煤矸石.煤矸石中所含黄铁矿（FeS）为有害杂质,故其含硫量应限制在10%以下.

3.粉煤灰.用电厂排出的粉煤灰作烧土制品的原料,可部分代替粘土.通常为了改善粉煤灰的可塑性,需加入适量粘土.

二,烧土制品生产工艺简介

烧结普通砖或空心砖的工艺流程为:

坯料调制——成型——干燥——焙烧——制品.烧结饰面烧土制品（饰面陶瓷）的工艺流程为:

坯料调制——成型——干燥——上釉——焙烧——制品.也有的制品工艺流程是在成型,干燥后先第一次焙烧（素烧）,然后上釉后再烧第二次（釉烧）.

1.坯料调制

坯料调制的目的是破坏原料的原始结构,粉碎大块原料,剔除有害杂质,按适当组分调配原料再加入适量水分拌和,制成均匀的,适合成型的坯料.

2.制品成型

坯料经成型制成一定形状,尺寸后称为生坯.成型方法有:

（1）塑性法:

用可塑性良好的坯料.含水率为15%~25%.将坯料用挤泥机挤出一定断面尺寸的泥条,切割后获得制品的形状.适合成型烧结普通砖,多孔砖及空心砖.

（2）模压法（半干压或干压法）:

半干压法为8%~12%,干压法为4%~6%,可塑性差的坯料,在压力机上成型.有时可不经干燥直接进行焙烧,粘土平瓦,外墙面砖及地砖多用此法成型.

（3）注浆法:

坯料呈泥浆状,原料为粘土时,其含水率可高达40%.将坯料注入模型中成型,模型吸收水分,坯料变干获得制品的形状.此法适合成型形状复杂或薄壁制品,如卫生陶瓷,内墙面砖等.

3.生坯干燥

生坯的含水率必须降至8%~10%才能入窑焙烧,因此要进行干燥.自然干燥（在露天阴干,再在阳光下晒干）人工干燥（利用焙烧窑余热,在室内进行）.防止生坯脱水过快或不均匀脱水,制品裂缝大多是在此阶段形成的.

4.焙烧

当生产多孔制品时,烧成温度宜控制在稍高于开始烧结温度（tA）约为900℃~950℃为使其既具有相当的强度,又有足够的孔隙率当生产密实制品时,烧成温度控制在略低于烧结极限（耐火度）,使所得制品密实而又不坍流变形.

欠火:

因烧成温度过低或时间过短,坯料未能达到烧结状态的.颜色较浅,呈黄皮或黑心,敲击声哑,孔隙率很大,强度低,耐久性差.

过火:

因烧成温度过高使坯体坍流变形的.颜色较深,外形有弯曲变形或压陷,粘底等质量问题.但过火制品敲击声脆（呈金属声）,较密实,强度高,耐久性好.烧制的坯体按其致密程度（由高→低）可分为:

瓷器,炻器（如地面砖,锦砖）,陶器（如排水陶管）,土器（如粘土砖,瓦）.

焙烧工艺:

连续式:

隧道窑或轮窑中,将装窑,预热,焙烧,冷却,出窑等过程同步进行,生产效率较高.

间歇式:

在农村中的立式土窑则属间歇式生产.有的制品在焙烧时要放在匣钵内,防止温度不均和窑内气流对制品外观的影响.

5.上釉

坯体表面作上釉处理:

提高制品的强度和化学稳定性,并获得洁净美观的效果.釉料:

熔融温度低,易形成玻璃态的材料,通过掺加颜料可形成各种艳丽色彩.

上釉方法（两种）:

在干燥后的生坯上施以釉料,然后焙烧,如内墙面砖,琉璃瓦上的釉层;

在制品焙烧的最后阶段,在窑的燃烧室内投入食盐,其蒸气被制品表面吸收生成易熔物,从而形成釉层,如陶土排水管上的釉层.

第二节烧结砖

一,烧结普通砖

根据国家标准GB5101-2003《烧结普通砖》的规定,烧结普通砖按其主要原料分为粘土砖（N）,页岩砖（Y）,煤矸石砖（M）和粉煤灰砖（F）.烧结普通砖的规格为240mm×115mm×53mm（公称尺寸）的直角六面体.在烧结普通砖砌体中,加上灰缝10mm,每4块砖长,8块砖宽或16块砖厚均为1m.1m3砌体需用砖512块.

（一）烧结普通砖的主要技术性质

根据GB5101-2003,烧结普通砖的技术要求包括:

尺寸偏差,外观质量,强度,抗风化性能,泛霜,石灰爆裂及欠火砖,酥砖和螺纹砖（过火砖）等,并划分为不同强度等级和优等品（A）,一等品（B）和合格品（C）三个质量等级.

（1）强度.烧结普通砖根

据10块试样抗压强度的试验结果,分为五个强度等级（表11-1）不符合为不合格品.表11-1烧结普通砖及多孔砖的强度单位:

Mpa变异系数≤δ0.21变异系数>δ0.21

强度等级抗压强度平均值f,不小于抗压强度标准值fk,不小于单块最小抗压强fmin,不小于

MU3030.022.025.0

MU2525.018.022.0

MU2020.014.016.0

MU1515.010.012.0

MU1010.06.57.5

（2）尺寸偏差.烧结普通

砖根据20块试样的公称尺寸检验结果,分为优等品（A）,一等品（B）及合格品（C）（表11-2）否则不符合,为不合格品.

表11-2烧结普通砖的尺寸允许偏差单位:

mm

优等品一等品合格品

公称尺寸样本平均

偏差

样本极差≤

样本平均

偏差

样本极差≤

样本平均

偏差

样本极差≤

长度240±2.06±2.57±3.08

宽度115±1.55±2.06±2.57

厚度53±1.54±1.65±2.06

（3）外观质量.烧结普通砖的外观质量应符合表11-3的规定.产品中不允许有欠火砖,酥砖和螺旋纹砖（过火砖）,否则为不合格品.

（4）泛霜.是指原料中可溶性盐类（如硫酸钠等）,随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象,一般为白色粉末,常在砖表面形成絮团状斑点.国家标准规定,优等表11-3烧结普通砖的外观质量要求单位:

mm项目优等品一等品合格两条面高度差≤234弯曲≤234杂质凸出高度≤234缺棱掉角的三个破坏尺寸不得同时大于520

30

a.大面上宽度方向及其延伸至条面的长度306080

裂纹长度≤b.大面上长度方向及其延伸至顶面的长度

或条顶面上水平裂纹的长度

5060100

完整面②不得少于

二条面和

二顶面

一条面和

一顶面

-

颜色基本一致--

注:

①为装饰而施加的色差,凹凸纹,拉毛,压花等不算作缺陷.

②凡有下列缺陷之一者,不得称为完整面.

a）缺损在条面或顶面上造成的破坏面尺寸同时大于10mm×10mm.

b）条面或顶面上裂纹宽度大于1mm,其长度超过30mm.

c）压陷,粘底,焦花在条面或顶面上的凹陷或凸出超过2mm,区域尺寸同时大于10mm×10mm.

品砖不允许有泛霜现象;一等品砖不得有中等泛霜;合格品砖不得有严重泛霜.

（5）石灰爆裂.如果原料中夹杂石灰石,则烧砖时将被烧成生石灰留在砖中.有时

掺入的内燃料（煤渣）也会带入生石灰,这些生石灰在砖体内吸水消化时产生体积膨胀,

导致砖发生胀裂破坏,这种现象称为石灰爆裂.

石灰爆裂对砖砌体影响较大,轻者影响美观,重者将使砖砌体强度降低直至破坏.

国家标准规定,优等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于2mm的爆裂区域;一等品砖不允

许出现大于10mm爆裂区,且2mm~10mm爆裂区域者,每组砖样中也不得多于15处;

合格品砖不允许出现大于15mm的爆裂区域,且2mm~15mm爆裂区域者,每组砖样中

不得多于15处,其中10mm~15mm的不得多于7处.

（6）抗风化性能.砖的抗风化性能是烧结普通砖耐久性的重要标志之一.通常以抗冻性,吸水率及饱和系数等指标来判定砖的抗风化性能.国家标准（GB5101-2003）规定,根据工程所处的省区,对砖的抗风化性能（吸水率,饱和系数及抗冻性）提出不同要求.

将东北,西北及华北各省区划为严重风化区.山东省,河南省及黄河以南地区划为非严重风化区.东北,内蒙古及新疆地区（特别严重风化区）的砖,必须进行冻融试验.其他省区的砖,按表11-4其抗风化性能以吸水率及饱和系数来评定.当符合表11-4的规定时,可不做冻融试验,评为抗风化性能合格,否则,必须进行上述冻融试验.表11-4抗风化性能单位:

mm

严重风化区非严重风化区

5h沸煮吸水率/%≤饱和系数≤5h沸煮吸水率/%≤饱和系数≤砖种类

平均值单块最大值平均值单块最大值平均值单块最大值平均值单块最大值

粘土砖18201920

粉煤灰砖①2123

0.850.87

2325

0.880.90

页岩砖

煤矸石砖

16180.740.7718200.780.80

注:

①粉煤灰掺入量（体积比）小于30%时,按粘土砖规定判定.

（二）烧结普通砖的应用

主要用于砌筑建筑工程的承重墙体,柱,拱,烟囱,沟道,基础等,有时也用于小型水利工程,如闸墩,涵管,渡槽,挡土墙等.砂浆性质对砖砌体强度的影响在砌筑前,必须预先将砖进行吮水润湿,原因:

砖的吸水率大,一般为15%~20%

二,烧结多孔砖

烧结多孔砖为大面有孔的直角六面体,孔多而小,孔洞垂直于受压面.砖的主要规格有M型:

190mm×190mm×90mm及P型:

240mm×115mm×90mm.国家标准GB13544-2000《烧结多孔砖》规定,根据抗压强度,烧结多孔砖分为MU30,MU25,MU20,MU15,MU10五个强度等级（见表11-1）.根据砖的尺寸偏差,外观质量,强度等级和物理性能（冻融,泛霜,石灰爆裂,吸水率等）分为优等品（A）,一等品（B）和合格品（C）三个质量等级.烧结多孔砖的孔洞率在25%以上,表观密度约为1400kg/m3左右.常被用于砌筑六层以下的承重墙.

三,烧结空心砖和空心砌块

烧结空心砖为顶面有孔洞的直角六面体,孔大而少,孔洞为矩形条孔（或其他孔形）,平行于大面和条面,在与砂浆的接合面上,设有增加结合力的深度为1mm以上的凹线槽.