[科普中國]-粘土瓦

概述

中國瓦的生產(chǎn)比磚早。西周時(shí)期就形成了獨(dú)立的制陶業(yè)，西漢時(shí)期工藝上又取得明顯的進(jìn)步，瓦的質(zhì)量也有較大提高，因稱“秦磚漢瓦”。

以粘土、頁巖為主要原料，經(jīng)成型、干燥、焙燒而成的瓦稱為粘土瓦。

粘土瓦的生產(chǎn)工藝與粘土磚相似，但對粘土的質(zhì)量要求較高，如含雜質(zhì)少，塑性高，泥料均化程度高等。中國生產(chǎn)的粘土瓦有小青瓦、脊瓦和平瓦。

平瓦的顏色有紅、青兩種，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為400X200～360X220毫米，每15張平瓦可鋪1平方米屋面。 ‘

平瓦的生產(chǎn)工藝與普通磚相似，只是所用原料粘土含雜質(zhì)要少，塑性要高，調(diào)制更為均勻，瓦坯干燥需用瓦托。

平瓦的技術(shù)要求見國家標(biāo)準(zhǔn)《粘土平瓦》JC 193—73。按外觀質(zhì)量分為一等、二等兩個(gè)等級。單片最小抗折荷重不得低于60公斤，覆蓋1平方米屋面的瓦，吸水后重量不得超過55公斤；在-15℃下經(jīng)凍融15次循環(huán)后，無分層、開裂、脫邊、掉角等現(xiàn)象；成品中不允許混雜欠火瓦。

粘土瓦只能用于有較大坡度的屋面，屋脊處采用斷面成120。角的脊瓦。粘土瓦最大的缺點(diǎn)是自重大，質(zhì)脆，易破裂。

琉璃瓦表面上釉，色彩美觀，耐久性極高，但價(jià)格昂貴，重量大，只宜在少數(shù)紀(jì)念性建筑物上使用。1

分類平瓦平瓦（如右圖冊a所示）是一種使用廣泛的屋面材料，寬度為普通瓦的一倍半，分青、紅兩種顏色?，F(xiàn)有的規(guī)格較多。推薦尺寸為240 mm×400 mm，每平方米約為15張左右。粘土平瓦標(biāo)定規(guī)格及技術(shù)要求見右圖冊b。粘土瓦平瓦的外觀等級指標(biāo)見右圖冊c。

脊瓦脊瓦是覆蓋屋脊，并與屋脊兩邊斜屋面上的瓦相搭接的槽形瓦。通常可做成人字形、馬鞍形、圓弧形，并與黏土瓦、琉璃瓦、塑料瓦、石棉水泥瓦等類型的屋面配套使用，截面成120°鈍角的形狀，也有成半圓筒形的。制造原料、性能及質(zhì)量要求與平瓦大致相同，規(guī)格有很多種，一般每米約需3張～4張。

如與聚酯玻璃鋼瓦配套的玻璃鋼脊瓦的長度達(dá)850mm，每邊寬230～240mm，夾角120°；與石棉水泥瓦配套的石棉水泥脊瓦長780mm，每邊寬180～230mm，夾角125°；用于黏土平瓦類屋脊的脊瓦長度300～425mm，寬度180～230mm，最小抗折荷重應(yīng)大于686.5N。

小青瓦小青瓦為手工制品，是我國傳統(tǒng)的一種屋面材料。瓦為弧形，一般為青灰色，故稱小青瓦，也有稱和合瓦、水清瓦、陰陽瓦、蝴蝶瓦和布紋瓦。習(xí)慣上是按每塊瓦的重量作為衡量規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)分18、20、22、24市兩（按舊秤十六兩計(jì)1市兩=31.25克）等幾種。外形比較粗糙，尺寸大小不一致。2

適用范圍粘土瓦只能應(yīng)用于較大坡度的屋面。由于材質(zhì)脆、自重大、片小，施工效率低，且需要大量木材等缺點(diǎn)，在現(xiàn)代建筑屋面材料中的比例已逐漸下降。

但是隨著歐式別墅在中國的流行，陶土瓦大行其道，高檔陶突出業(yè)主瓦彰顯個(gè)性、回歸自然的心態(tài)。利用現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)手段，粘土瓦在降低污染和能耗的同時(shí)，在美化我們的生活的中扮演越來越重要的角色 。一大批現(xiàn)代化先進(jìn)企業(yè)的代表迅速崛起，有新興企業(yè)如寶陶藝，也有老牌的制瓦企業(yè)如拉法基、特力等，可以說粘土瓦在中國正告別“火燒水澆滅”的時(shí)代，向著一個(gè)更節(jié)能環(huán)保的行列邁進(jìn)。

新型粘土瓦粘上屋面瓦制造者經(jīng)過前幾個(gè)不利的年景之后，在過去去年銷路情況有所好轉(zhuǎn)，可是還不能忽視，它的適用性受到了高層建筑和平屋頂?shù)膰?yán)重影響。這種趨勢最近有所轉(zhuǎn)變。目前市場上主要競爭者還是水泥屋面瓦，后者的地位近年來有了顯著的改善。人們選用它的主要理由是：價(jià)格低廉、質(zhì)量均勻、使用壽命長、鋪設(shè)輕便、形狀簡單、便于生產(chǎn)等。

為了克服水泥屋面瓦體型?。患巴卟圩饔貌淮蟮热秉c(diǎn)，發(fā)展了一種下支承受拉式望板。它的推廣取得了日益增大的成果，特別是當(dāng)前屋頂層已失去了它原來作為干燥空間的用途，而成為居住空間的情況下更共如此。

至今，雙槽粘土屋面瓦始終履行兩個(gè)功能：即形成屋面，以及保證屋面在防雨、雪，粉塵和風(fēng)等方面的密封性。當(dāng)前，后一功能日益轉(zhuǎn)移到多孔受拉式望板的身上。近來，這種望板由不會(huì)腐朽的塑料制成，它的壽命和瓦相當(dāng)。這樣，雙層密封不僅是多余的，而且用在屋面瓦上甚至是不利的，因?yàn)殡m然望板是多孔的，但瓦的底部的通風(fēng)及快速干燥還是困難的，這對于它的抗凍性產(chǎn)生了不利的影響。因此，適宜的做法是使粘土瓦的任務(wù)集中在形成一屋面喪面結(jié)構(gòu)，并考慮能防雨防雪。相反地，在屋面層和底板之間進(jìn)鳳應(yīng)當(dāng)受到歡迎。這樣就可以大大地簡化瓦槽，同時(shí)還使屋面瓦的鋪置更為容易。

荷蘭人已精心地研究了這些問題， 其研究成果可詳見“內(nèi)達(dá)科” （NEDAKO）的斯耶爾工程師的“防水屋面瓦”報(bào)告（在西德埃森1968年“磚瓦工作者三天會(huì)議”提出）。該報(bào)告的基本內(nèi)容是：

（1）當(dāng)屋面鋪設(shè)用槽瓦時(shí)，端槽透水的影響比起側(cè)槽要大得多。 ·

（2）在防雨性能的比較中，用雙槽瓦作機(jī)械密封的方法與讓鳳進(jìn)入一寬敞空間的窄通道中而形成空氣動(dòng)力學(xué)式密封的方法相比，后一種密封方法看來更為優(yōu)越。

（3）進(jìn)行了試驗(yàn)研究，通過對單塊瓦的樣式變化以改進(jìn)屋面防雨，取得了簡化瓦槽的效果，除了制造方法簡化外，還便利了瓦的鋪置。

（4）屋面瓦型的每一次改進(jìn)，都帶來了瓦底面干燥的更大困難。

因此看來，最好的瓦型應(yīng)當(dāng)是使端槽特別厚，對風(fēng)、雨暴露的工作面盡量小。相反地，側(cè)槽可做得簡單，允許通風(fēng)，·但要盡量減少水分進(jìn)入。

仔細(xì)觀察如右圖所示的菱形水泥屋面瓦，可以看到荷蘭人提出的基本概念。這種規(guī)格為30X40厘米的瓦在山區(qū)推廣甚多，在阿爾卑斯山區(qū)目前可在很多的建筑物上看到。這種槽僅有5—6毫米高，為此在瓦的上部區(qū)域（口）范圍內(nèi)，要能從下面予以支承。

從上述的瓦型出發(fā)，并考慮到荷蘭人的研究成果，西德磚瓦研究所發(fā)展了一種瓦，在降低其密封功能的條件下，它的初始模型相當(dāng)簡單，容易制造，而又有不同程度的適用性，如右圖所示。

瓦的平面形狀使它即使在屋面形式變化時(shí)仍能形成屋面層，近來，它還不僅用作平瓦，還可當(dāng)外墻裝飾用。從生產(chǎn)工藝要求出發(fā)，它的形狀選為正方形的。槽高16毫米的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是相當(dāng)穩(wěn)定的。它的構(gòu)造中有一向前略微伸長的小踏步，其作用是保證在兩槽之間始終能保持一個(gè)空氣室，這樣，在下面瓦頂面和上面瓦的搭接槽之間進(jìn)入的帶水的風(fēng)能夠在此減壓。

在可見面上設(shè)置卸水槽，在瓦脊處除上部中間位置處之外，有局部提高，以防止在槽區(qū)上部的瓦發(fā)生滑動(dòng)。這種卸水槽比起寬的卸水面來能使雨水更順利地排出，因?yàn)樗哪Σ亮π?，所以能迅速地排走更大容量的積水。這種溝槽在暴風(fēng)雨天氣，特別是當(dāng)有側(cè)向風(fēng)影響時(shí)，能起到有效作用，因?yàn)橥呙嫔系乃挥幸徊糠謱?dǎo)向側(cè)邊槽。

底面也可以做成波形的，只是由于密封性的要求，在溝槽接觸范圍內(nèi)的中間位置處不做波。

上圖的L是瓦下部底槽兩邊存在的凸緣，它們和頭部的凸鼻一齊，既可做為補(bǔ)充槽，又可作為碼垛時(shí)的支承用。

我們從防雨性能關(guān)系來檢查這種瓦型，它的底面通風(fēng)是足夠的，但它無疑還不是最優(yōu)的造型。例如，可以設(shè)想，采用一種低的前槽以及斜的排水口，這對于降雨時(shí)還有強(qiáng)風(fēng)的影響，特別是對很平緩屋面時(shí)，可以大大減少雨水的滲透。

相似的效果可通過加寬上部區(qū)域的槽脊取得。在第一次澆水試驗(yàn)中已確定，圓角的底座比起尖角更有利于排水及防雨。

磚瓦研究所生產(chǎn)的瓦最大厚度為13毫米、平面規(guī)格為28X28厘米，還沒有達(dá)到所期望的平面規(guī)格30X30厘米。但是已經(jīng)為成批生產(chǎn)積累了基本的知識。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，瓦的制造是容易的。瓦坯在壓型（回轉(zhuǎn)式壓瓦機(jī)）后，將其下部置在干燥托架上。由于瓦槽較厚，所以瓦坯能有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

為保證瓦坯的碼垛，借助瓦底面上的三個(gè)凸塊和頂面的一個(gè)尖形凸塊組成了一個(gè)對稱瓦架。此外，通過這些凸塊使碼垛時(shí)各瓦坯之間能留出一個(gè)距離，因此，與其它瓦型相比，它能允許煙氣和冷卻空氣更好地穿過。

瓦的鋪設(shè)方法主要取決于它的形狀及開槽方式，槽越復(fù)雜，鋪屋面也越是困難，但差別往往不大。方型瓦是比較容易鋪設(shè)的，并且由于它的搭接面寬，所以在確定板條間距時(shí)，可允許較多的余地。用方型瓦鋪的屋面與另一種“革新”瓦為例作比較，把兩種設(shè)槽法同時(shí)放在眼前。對圖中的屋面“/1”，所有密封是與屋面走向斜交的，也就是說，它實(shí)際上不存在右圖屋面“B”中對防雨不利的那種水平排列的端槽，只有在四塊瓦交接的角上，加凸鼻保護(hù)的地方，才能看到端部密封。

用右圖中屋面“B”的鋪設(shè)方法時(shí)，在端槽之間進(jìn)入的雨水大多數(shù)首先繞過側(cè)槽上，然后向下面排出，相反地，用屋面“/1”形式時(shí)，則是直接地沿傾斜的密封縫，也即是在波脊之間，向屋檐排水的。

用于屋脊處的瓦，其形狀如右圖所示，其上部端槽與屋脊平行。借此，人們能使兩個(gè)相互連接的屋面保持密封，連接處用普通的脊瓦就能解決問題。

邊瓦同樣是作為異型構(gòu)造而生產(chǎn)的，它用一頂槽作為密封。屋面邊沿及屋檐的密封，也可以將凸出的瓦坯部分用鋸子鋸掉，然后用木或“伊脫尼特”作為邊封板，涂以瀝青泡沫塑料，這種密封法也很美觀。

這種幾乎是正方形的形狀簡單的制品也可用于外墻飾面，而不需在使用或生產(chǎn)中作特殊的變化。與通常的表面光滑的外墻磚相比，這種有強(qiáng)輪廓的外觀更為引人。

瓦的固定方法與把“伊脫尼特"作為外板時(shí)用的方法一樣，它是用穿過瓦上的凸鼻的螺栓把瓦固定在安置在墻體中的預(yù)留塊上。為了調(diào)整誤差（使用這種瓦時(shí)誤差是不能安全排除的），螺栓的兩側(cè)應(yīng)配有彈性的和耐腐蝕材料制成的墊板。

除了和屋面鋪瓦一樣的方法之外，還存在另一種可能做法：即對瓦的密封、底腳和瓦坯的懸吊裝置等稍作一些調(diào)整，然后按右圖所示的格式鋪置。當(dāng)用作墻體構(gòu)件時(shí)，一般是將槽的高度降低，這樣有利于表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，也便于鋪置施工。

目前，在把方型瓦當(dāng)作外墻飾面用的方面，不僅鋪置方法多樣化了，而且墻畫形式也增多了，從而使這種瓦（板）的使用范圍也擴(kuò)大了。為此，只要把上表面的石膏模型稍作一些變更就可實(shí)現(xiàn)。為了對它的外形，槽，側(cè)面密封稍作改變，也就只要更換鐵模以及干燥托架即可，而后面的生產(chǎn)工序，包括干燥，碼坯和燒成，實(shí)際上沒有什么變化。為適應(yīng)方型瓦的多種用途，相應(yīng)地也存在它的多種表面處理的可能性。除了在一般屋面瓦常用的施化妝土的做法外，有時(shí)還可施釉或表面撒砂，后者僅用于外墻飾面的情況。使用施化妝土和施釉的設(shè)備的前提是產(chǎn)品形狀簡單、規(guī)格統(tǒng)一、外形有利于施化妝土或施釉。撒砂是用壓縮空氣在成型后進(jìn)行的，這樣可以無困難地達(dá)到表面效果。

用單層碼坯，其下部襯以耐火托板，特別對由板巖制成的屋面瓦，采用這種方法可以不再用其它爐材就生產(chǎn)出施釉的瓦。在這里瓦坯以頂端碼放并將尖角凸塊削平。

在多層碼垛進(jìn)行焙燒時(shí)，采取一個(gè)個(gè)疊放的方法，可以避免表面損傷，尤其是在瓦的下部區(qū)域。

然，當(dāng)采用這種覆面材料后，就從原來的水平及垂直線條變成為斜線條。對粘土瓦鋪置的屋面來說，這還是罕見的。但是對建筑師們來說，這種屋面形式早就見之于菱形水泥瓦了。雖然不那么突出，但仍有不少用板巖鋪置的斜線條的屋面，例如，圖113中所示的是用和方型瓦相似的30X30厘米板塊鋪置的小教堂的側(cè)面圖。以相同的鋪置方法，還有用頁巖作為墻板材料，也在不同程度上得到了推廣。

如右圖所示是磚瓦研究所灑水站的方型瓦屋面鋪置圖。顯然，當(dāng)采用這種覆面材料后，就從原來的水平及垂直線條變成為斜線條。對粘土瓦鋪置的屋面來說，這還是罕見的。但是對建筑師們來說，這種屋面形式早就見之于菱形水泥瓦了。雖然不那么突出，但仍有不少用板巖鋪置的斜線條的屋面。以相同的鋪置方法，還有用頁巖作為墻板材料，也在不同程度上得到了推廣。

上述的新型粘土瓦的突出點(diǎn)是：

（1）形狀簡單；

（2）焙燒條件改進(jìn)；

（3）槽的導(dǎo)向有所革新；

（4）在防雨密封和下部通風(fēng)之間取得了折衷性解決；

（5）使用的多樣化。3