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造园材料
第5章 造园烧土材料
烧土制品是以粘土为主要原料，经成型、干燥、高温焙（bèi）烧而制得的产品。
园林工程中常用的铺地材料、墙体材料、屋面材料、装饰材料、卫生洁具等都离不开烧土制品，如烧结粘土砖、粘土瓦、墙面砖、铺地砖、卫生陶瓷制品和耐火制品等。
第5章 造园烧土材料
5.1 烧土制品的原料及生产工艺简介
5.1.1 烧土制品原料
5.1.1.1 粘土
1．粘土的组成
粘土的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%。
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2．粘土的技术性能
（1）可塑性
粘土加入适量水调和后具有可塑性，能制成各种形状的坯体，而不发生裂纹。
（2）收缩性
粘土在干燥和焙烧过程中，体积会发生收缩。“气缩” 3％～12％。
由于化合水的排除及易熔物质熔化并填充于颗粒空隙间，使粘土进一步收缩，称为“烧缩” 1％～2％。
（3）烧结性与可熔性
粘土坯体在焙烧过程中将发生一系列物理化学变化。加热至粘土中的Al2O3、SiO2、CaO、MgO等氧化物重新化合，形成硅线石（Al2O3·SiO2）及易熔硅酸盐类，出现液相流入颗粒间的缝隙中，起粘结作用，增加了密实度，强度相应增大，这一过程称为烧结。
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3. 粘土的种类
通常按其杂质含量、耐火度及用途不同来分类。
（1）高岭土（瓷土）
（2）耐火粘土(火泥)
（3）难熔粘土（陶土）
（4）易熔粘土（砖土、砂质粘土）
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4．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）焙烧初期，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。
（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。
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5.1.1.2 工业废渣
1．页岩
页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。
2．煤矸石
煤矸石是采煤、洗煤过程中排弃的固体废物，是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。
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。
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5.1.2 烧土制品生产工艺简介
烧结普通砖或空心砖的基本工艺流程为：坯料调制——成型——干燥——焙烧——制品。
烧结饰面烧土制品（饰面陶瓷）的基本工艺流程为：坯料调制——成型——干燥——上釉——焙烧——制品。
5.1.2.1 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。
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5.1.2.2 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
（2）模压法（ 半干压或干压法）
（3）注浆法
5.1.2.3 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
人工干燥
在此阶段要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。
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5.1.2.4 焙烧
焙烧是指固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程。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（约为900℃～950℃），
。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）
（1）欠火
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。
（2）过火
但过火制品敲击声脆（呈金属声），较密实、强度高、耐久性好。
（3）烧制的坯体按其致密程度（由高→低）可分为：瓷器；炻器又称缸器
（4）焙烧工艺 分为连续式和间歇式。连续式即隧道窑或轮窑中农村中的立式土窑则属间歇式生产
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5.1.2.5．上釉
釉料的熔融温度低、易形成玻璃态的材料，通过掺加颜料可形成各种艳丽色彩
上釉方法有两种：
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。
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5.2 砖
5.2.1 砖的分类
按照砖体的孔洞率大小可分为：
普通砖没有孔洞或孔洞率＜15％，空心砖的孔洞率≥15％。
按照砖的生产工艺可分为：
烧结砖如粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、陶砖、瓷砖等；蒸养（压）砖如灰砂砖、粉煤灰砖等。
按照透水性能不同可分为：透水砖和不透水砖。
按照用途不同可分为：铺地砖、砌墙砖、墙面砖。
按照颜色不同可分为：青砖、红砖、黄砖、棕色砖等。
按照规格大小不同可分为：标准砖、配砖。
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5.2.1.1 粘土砖
烧结砖
烧结砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料，成型为标准尺寸的坯体，然后在900～1200℃下焙烧而成的制品
2. 粘土砖
粘土砖是指用普通粘土为原料烧制成的砖，又称烧结普通砖。
烧结普通砖的技术要求：
（1）尺寸偏差 （2）外观质量
（3）强度等级 （ 4）抗风化性能
（5）泛霜：亦称起霜、盐析、盐霜（6）石灰爆裂
（7）欠火砖、酥砖和螺旋纹砖（8）放射性物质
3. 陶土砖
4. 烧结装饰砖
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5.2.1.2 烧结多孔砖（砌块）和烧结空心砖（砌块）
烧结空心制品与普通砖的原料基本相同，但对原料的可塑性要求更高，成型时在挤泥机口设置成孔芯头使之在砖的大面上有很多小的孔洞，即成空心砖坯。
烧结空心制品分烧结多孔砖和烧结多孔砌块、烧结空心砖和空心砌块。
烧结多孔砖和多孔砌块的外型一般为直角六面体，在与砂浆的结合面上应设有增加结合力的粉砂槽和砌筑砂浆槽（见图5-1）。
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图 5-1 多孔砖、空心砖的外形示意图
第5章 造园烧土材料
烧结多孔砖与烧结多孔砌块
烧结多孔砖是一种常见的墙体材料，强度较高，主要用于承重部位。其孔洞率（孔洞总面积占其所在砖面面积的百分率）等于或大于25%，孔的尺寸小而数量多。
烧结多孔砌块是指经焙烧而成，孔洞率大于或等于33%，孔的尺寸小而数量多的砌块。也主要用于承重部位。
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2. 烧结空心砖和空心砌块
烧结空心砖系以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经焙烧而成，孔洞率≥ 40%，孔洞有序排列或有序交错排列，主要用于建筑物的非承重部位。
空心砖是顶面有孔洞的砖，其孔形大，而数量少。根据《烧结空心砖和空心砌块》（GB 13545-2003）规定，烧结空心砖的长度≤365mm，宽度≤240mm，高度≤115mm，大于该尺寸的称为空心砌块，其孔型应采用矩形孔或其他孔型
3. 多孔砖、空心砖的优点
可节约砌筑砂浆用量、缩短工时，并可减少粘土、电力及燃料消耗量，改善建筑物的隔热与隔声性能
干燥和焙烧的时间可以缩短，且易于焙烧均匀。
但防潮层以下，地下室内墙体不宜采用多孔砖。
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5.2.1.3 其他粘土质砖
其他粘土质砖包括烧结粉煤灰砖，烧结煤矸石砖、烧结页岩砖等
砖颜色呈淡红色至深红色
1. 烧结粉煤灰砖
烧结粉煤灰砖是以火力发电厂排出的粉煤灰作原料之一，掺入适量粘土烧制的砖。一般粉煤灰与粘土的体积比为1︰1.00～1.25 。
图 5-3 烧结煤灰砖
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2.烧结煤矸石砖
烧结煤矸石砖是以开采煤炭时剔除的废料煤矸石为主要原料制成的砖。
煤矸石砖的颜色深红而均匀，敲击时声音清脆。
3.烧结页岩砖
页岩砖的颜色比烧结普通砖稍深
由于页岩的磨细程度不及粘土，成型所需水分比粘土少，因此砖坯干燥速度快，制品收缩小。
用页岩为主要原料磨细烧结而成的砖称烧结页岩砖。
图5-4 烧结空心页岩砖
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5.2.1.4 混凝土砖
混凝土砖（也称水泥砖）是利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等（以上原料的一种或数种）作为主要原料，用水泥做凝固剂，不经高温煅烧而制造的一种新型材料（见图5-5）。
图 5-5 混凝土砖
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水泥砖的特点
该种材料强度高、耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，具有古朴自然的外观，可做清水墙也可以做任何外装饰。
2. 常见水泥砖的原料及配方
（1）粉煤灰砖：煤灰30%，炉渣30%，石硝30%，水泥8～10%，岩砂精0.2%。
（2）石硝砖：石粉60%，石硝3%，水泥8～10%，生石灰3%，灰粉0.2%。
（3）河砂砖：河沙60%，石粉30%，水泥10～15%，沙浆宝0.5%。
（4）页岩砖（粉碎后）：页岩90%，水泥8～10%，岩砂 0.2%，氯化钾0.2% 。
（5）金铁矿粉砖：金铁矿粉60%，石粉30%，水泥10～15%，岩砂精0.2%，氯化钾0.2%，早强剂0.2%。
（6）高掺量粉煤灰砖：粉煤灰60%，炉渣30%，水泥8～10%，岩砂精0.2%，早强剂0.2%。
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3.水泥砖的颜色
水泥砖的颜色有本色的，也有各种彩色的，如红色、黄色、绿色、黑色等
4.水泥砖的尺寸
市政道路上的一般规格是100mm×200mm×60mm，或150mm×300mm×60mm；用于砌墙的为240mm×115mm×53mm的标准砖（简称标砖），以及240mm×115 mm×90mm的八孔砖，390 mm×190 mm×190mm的空心砖等多种规格。
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5.2.1.5 砖的缺陷
这里主要指砖在生产过程、施工过程、使用过程中出现的缺陷而言。
（1）粘土砖的生产需要占用农田，浪费土地资源。
（2）无论用于墙体材料还是路面材料，由于体积较小，导致施工速度较慢，不利于机械化作业。
（3）烧结砖在使用过程中，如果粘接不牢固，会出现松动情况；冰冻天气易发生碎裂，会风化；易受不均匀沉降的影响；用于路面时铺筑成本高；清洁困难。
第5章 造园烧土材料
5.2.1.6 砖的非构造性特征
烧结产品在有关健康和卫生方面有着非常优良的性能。
（1）在铺砌之后，烧结产品不会散发出任何可挥发性的有机化合物，并且没有气味。
（2）烧结产品不会散发出任何悬浮在空气中的、能够被人吸入的矿物纤维或植物纤维。
（3）烧结产品是由天然材料制造的，因此不含任何有毒的产品。
（4）从生物学的观点上讲，烧结产品是非常清洁的产品，因为是在高温下烧结而形成最终的状态。
（5）烧结产品不会增进有害微生物体的发展。烧结产品不是吸湿性材料，因此在铺砌之后仍能保持相当干燥的状态；并且只要没有被有机材料污染，即便将其暴露在潮湿环境下，也不会生长霉菌。
（6）烧结产品的放射性程度与当地所用原材料一致。

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