第八章 圬工

第八章 圬工 8.1 黏土磚（clay brick） 8.2 混凝土磚 8.3 磚之疊砌 8.4 砂漿與墁料

第八章 圬工 圬工（masonry）： 泛指磚體的泥水工程 黏土磚（clay brick） 混凝土磚 磚體

第八章 圬工 中國萬里長城 歐洲國家的大教堂 埃及金字塔等 歷史性指標 的圬工建物

第八章 圬工 圬工構造： 不具抗彎能力，不適合作為梁體使用 用以建造牆、隔間、或柱體。 圬工牆分為承重及非承重兩種型式

第八章 圬工 承重牆可稱為結構牆，有承重功能 非承重牆只需承載本身的重量 圬工結構耐震性差，只能應用於低樓層建築。 第八章 圬工 承重牆可稱為結構牆，有承重功能 圬工結構耐震性差，只能應用於低樓層建築。 非承重牆只需承載本身的重量 隔間牆設計上並不承受樓版或梁的載重。

第八章 圬工 圖8-1 (a)空心牆 (b)實心牆 (c)框式牆

第八章 圬工 實心磚：黏土磚、混凝土磚、瓷磚、 石塊、玻璃磚等； 空心磚：黏土磚、混凝土磚等。 空心磚：平行於支承面的淨橫 第八章 圬工 實心磚：黏土磚、混凝土磚、瓷磚、 石塊、玻璃磚等； 空心磚：黏土磚、混凝土磚等。 空心磚：平行於支承面的淨橫 斷面積須小於總斷面積的75％ 實心磚：須達75％以上 ASTM規範

8.1 黏土磚（clay brick） 黏土 頁岩 實心磚 空心磚 黏土磚原料 黏土磚分類

8.1.1黏土之分類與性質 黏土定義為由粒徑0.001～0.005mm的微細顆粒組成。 這種微粒在含水狀態時具有黏性，增加其可塑性，有利於製成任意形狀之坯。

8.1.1黏土之分類與性質 黏土乃由母岩風化的生成物 殘留黏土（residual clay） --陶磁器 沈積黏土（sedimentary clay）--黏土磚 黏土

8.1.1黏土之分類與性質 黏土依其使用目的可分類如下： 1.高嶺土(陶土Kaolin)：又稱為陶土或瓷土 2.耐火黏土：可耐1580℃以上高溫，為耐火 磚原料 3.砂質黏土：用於普通磚及陶管等之製造 黏土的主要成分為矽土(SiO2)和鋁土(Al2O3)，鋁土為使黏土產生軟塑性的成分。

8.1.1黏土之分類與性質 1.塑性：鋁的含量會改變其軟塑性 2.收縮：製坯後於空氣中乾燥時，坯體會收 縮，將坯焙燒成磚也會發生收 縮。 黏土的重要性質如下： 1.塑性：鋁的含量會改變其軟塑性 2.收縮：製坯後於空氣中乾燥時，坯體會收 縮，將坯焙燒成磚也會發生收 縮。 3.可熔性：受助熔劑(如Fe2O3、CaO、MgO 等)含量、黏土顆粒大小等的影 響。

8.1.2磚之製造 磚塊的製造過程 ： 一、預備處理 ：將風化過的黏土，移入粉 碎機碎成細粒。 二、製坯 ：軟泥法、硬泥法及乾壓法等 三、乾燥 四、焙燒

8.1.2磚之製造 製坯：製坯時應估計收縮量，以使成品能具有預定之尺寸。 1.軟泥法(soft-mud process)：也稱為手工法，燒成適當者其品質良好。 2.硬泥法(stiff-mud process)：又稱為鋼線切法， 適用於大規模生產。 3.乾壓法(dry-press process)：本法適用於低塑性黏土 。 製坯

8.1.2磚之製造 乾燥 製坯後至焙燒前，應將磚塊先行乾燥以防止龜裂及變形。 涼乾：製坯後2～3天內，先放屋內涼 乾，然後置於露天陰涼處繼續乾 燥10～20天。 人工乾燥 ：利用燒窯的餘熱於烘乾室內 以40～150℃乾烘24～48小時 乾燥

8.1.2磚之製造 焙燒 使磚塊達到玻璃化溫度，約為900～1000℃。 1.隧道式窯（Tunnel kiln） 2.環形窯（Ring kiln） 燒磚的窯種類

8.1.2磚之製造 隧道式窯：亦稱非連續式窯 圖8-2 隧道式窯

8.1.2磚之製造   環形窯：又稱連續式窯 圖8-3 環形磚窯

8.1.3磚之種類 普通磚：又稱建築磚，用於 房屋或結構用途 特殊磚 磚依其用途分類

8.1.3磚之種類 一、路面磚 二、耐火磚 三、輕質磚 四、空心磚 五、多孔磚 特殊磚

8.1.3磚之種類 路面磚：又稱為地磚，常作為人行道、 地板和街道舖面之用。 耐火磚：用於水泥廠、煉鐵廠、陶瓷工 廠的窯爐和煙囪等砌造之用， 需能耐高溫而不軟化或變形， 熔點達1500℃以上。

8.1.3磚之種類 耐火磚所用的原料主要為耐火黏土類。 耐火磚依其性質之不同可分為酸性耐火磚、鹼性耐火磚及中性耐火磚。 依中國國家標準CNS 612（R1006）之規定，耐火磚的尺寸為長度230mm，寬度115mm，厚度65mm。

8.1.3磚之種類 輕質磚：是在製作普通磚的黏土中，摻入 30～50％的煤灰、鋁粉等，仍依 普通磚製造法焙燒而成之一種多 孔質磚。 其比重約為1.2～1.7，有輕量、熱傳導性小、可隔音、隔熱、易於鋸切、打釘等優點。 可應用於隔間牆、外牆或其他強度不重要的非承重構造。

8.1.3磚之種類 空心磚：質輕、強度低 多用於隔間牆及防音隔熱牆 磚內的開孔貫穿全磚長度，孔有一孔、二孔至六孔不等。 中國國家標準CNS 383（R2003）將空心磚的類型和標準尺寸分成二個等級： 一等空心磚為燒度良好、敲打發出清脆音、 形狀整齊、色澤一致者。 二等空心磚則為燒度良好、無裂痕窰斑者。

8.1.3磚之種類 多孔磚：另一種輕量磚，乃在普通磚 中置入多個直徑約2cm之孔 洞，可減輕磚塊的重量，常 用於煙囪建築。

8.1.4磚之性質 物理性質：如顏色、外觀(紋理)、 尺寸、密度等。 工程性質：如強度、彈性模數、吸 水性、熱傳性、耐火性 等。 磚塊性質

8.1.4磚之性質 表面平滑 稜角正直 均勻的細緻組織 無裂痕、氣泡、小粒石或塊狀石灰 堅硬有光澤 吸水率小 高溫下不變形 品質優良的磚塊應具備要件

8.1.4磚之性質 一、顏色：磚之顏色由黏土成分和窯燒溫 度決定。 上等磚：窯內的火候充足時，呈鮮紅色或赤褐色，具有光澤且結構緻密 火工差的，磚色較淡，為赤色或淺色，質略脆，使用在一般建築物上。

8.1.4磚之性質 二、密度：黏土燒成磚的密度依使用的黏 土原料、窯燒方法及溫度等而 異。 以低溫燒成的磚，較為鬆散，密度約為1600～1800 kg/m3。 高溫燒成者，其密度可達2100～2200 kg/m3。 一般的磚塊密度約為2000 kg/m3。

8.1.4磚之性質 三、吸水率：由磚的吸水率可研判磚的耐 久性及堅硬度。 堅硬的磚，其內部緻密，水分不易滲入，而有較小的吸水率。 依中國國家標準CNS 382（R2002）： 一等磚的吸水率在14％以下 二等磚的吸水率在18％以下 三等磚20％以下。 大部分磚的吸水率介於4～10％之間。

8.1.4磚之性質 高吸水率的磚塊容易引起風化作用以及在圬工上的一些問題。 具有高吸水率的磚容易從砂漿中吸收水分，將影響磚塊的砌造強度。

8.1.4磚之性質 四、強度：磚塊的強度依黏土成分、製造 方法、窯燒程度而定。 抗壓強度試驗可參照CNS1127 (R3042)或ASTM C67進行。

8.1.4磚之性質 抗壓強度試驗方法是將磚塊試樣在長度中點切成兩半，兩半磚上下疊合，在疊合面及上、下兩面分別塗抹一層水泥薄漿，之後置入濕氣槽內養護7天。由載重試驗可求得抗壓強度，其計算式如下：

8.1.4磚之性質 磚的抗壓強度因等級而異，依中國國家標準CNS 382（R2002）規定： 一等磚的抗壓強度在150 kgf/cm2以上 磚的抗壓強度等級

8.1.4磚之性質 五、耐久性：燒成良好的磚材，與其它構 造材料比較，具有優越的耐 火性。 磚的膨脹係數隨溫度而變，在300～500℃時，約為0.80×10-5/℃。 磚在溫度800～1000℃燃燒2小時後只有表面剝離現象，溫度升至1200℃時，表面才開始熔融，但內部仍不受影響。

8.1.5磚之等級及型式 中國國家標準CNS 382（R2002）將普通磚 依其品質分成： 三等級磚的性質規定如表8-1。 一等磚：燒製良好、形狀整齊、稜角方正、表面 平整、色澤一致無裂紋，敲擊聲音清脆。 二等磚：須燒製良好、形狀整齊、稜角方正、表 面尚平整，容許有輕微裂紋。 三等磚：燒成品質最差，有較多瑕疵，強度較低。 三等級磚的性質規定如表8-1。

8.1.5磚之等級及型式

8.1.5磚之等級及型式 美國ASTM C62規範將普通磚，即建築磚分成SW、MW及NW三個等級，主要依耐久性作區分。

8.1.5磚之等級及型式

8.1.6磚之尺寸與品質 磚的尺寸各國不盡相同，即使同一國家，也會因產地而異，表8-3所示為各國磚塊的一般尺寸。 依CNS 382（R2002）之規定，普通磚的尺寸為230mm× 110mm × 60mm，無論何種尺寸，為配合磚之砌造，磚的長度必為寬度的二倍加10mm。

8.1.6磚之尺寸與品質

8.1.6磚之尺寸與品質 磚的應用以整塊磚為原則 若為配合各種疊砌搭接而需使用各種不同形狀及尺寸的磚，這類磚須特別製造，或於施工時利用磚鎚或鏝刀等工具切成之，如圖8-4所示。

8.1.6磚之尺寸與品質 圖8-4 磚之形狀

8.1.6磚之尺寸與品質 規格尺寸指實際的磚塊尺寸，必須符合規範值。 標稱尺寸則大於規格尺寸，兩者之間的差距即為砂漿縫的厚度，而砂漿縫厚度的最大值為1/2英吋（12.5mm）。

8.1.6磚之尺寸與品質 磚塊尺寸通常用寬×高×長順序來標示（見圖8-5）。 一個標稱尺寸為4×2×8的磚塊，其標稱寬度為4吋，標稱高度為2吋，標稱長度為8吋。實際上須扣除3/8吋的砂漿縫，所以其規格尺寸之寬度為3吋、高度2吋、長度7吋。

8.1.6磚之尺寸與品質

8.2混凝土磚 混凝土磚在國內，做為構造用的建築磚不多，常見的是牆面的隔熱磚。 在美國，混凝土磚有實心和空心兩種磚型式有兩種，即混凝土建築磚及承重混凝土圬工磚。 承重混凝土圬工磚如圖8-6所示，是由混凝土形塑而成的實心或空心圬工磚。

8.2混凝土磚 圖8-6 混凝土圬工磚

8.2混凝土磚 混凝土建築磚：由水泥、水、常重骨材或輕質骨材、和其他摻料所構成的圬工磚。 通常由混凝土製成的磚塊是實心形式，其尺寸與形狀類似於黏土製成的磚塊。 混凝土建築磚抗壓強度遠超過上述的承重混凝土圬工磚。

8.2混凝土磚 混凝土圬工磚：是由相當乾燥的混凝土漿體，以加壓方式成型，在控制條件下加以養護並儲存。 養護方法有高壓蒸氣養護和低壓蒸氣養護兩種。

8.2.1混凝土圬工磚之型式與等級 承重混凝土圬工磚一般製造成下列二種型式： I型：濕氣控制式 II型：非濕氣控制式 I型磚的濕度需符合ASTM C90規定，如表8-5所示的濕氣含量。 II型磚並沒有特別要求對其濕氣含量作控制。

8.2.1混凝土圬工磚之型式與等級

8.2.1混凝土圬工磚之型式與等級 圬工磚的乾縮量容許達到0.065％，仍有必要訂定濕氣含量的限制。 當工地上的平均相對濕度低於50％時（即乾燥環境），磚的濕氣含量需要降低。 若平均相對濕度高於75％（即潮濕環境），則其濕氣含量可以提高。

8.2.1混凝土圬工磚之型式與等級 混凝土建築磚：依強度及吸水量分成二個等級及二型： N級（I型、II型） S級（I型、II型） 這兩等級磚的強度和吸水量限制如表8-7所示。

8.2.1混凝土圬工磚之型式與等級

8.2.2混凝土圬工磚之性質 承重混凝土圬工磚： 標稱寬度：4、6、8、10、12吋五種 長度：12、16、24吋三種 高度：4或8吋兩種

8.2.2混凝土圬工磚之性質 混凝土圬工磚：實際尺寸通常比標稱尺 寸小約3/8吋。 混凝土圬工磚：實際尺寸通常比標稱尺 寸小約3/8吋。 一個8×8×16吋的磚塊，其實際尺寸應為7×7×15吋。大部分承載牆為8英吋厚，隔間牆為4英吋厚。

8.2.2混凝土圬工磚之性質 混凝土磚有二種標稱尺寸： 標準式 模距式 標準式混凝土磚的實際尺寸為3×2×8 in吋，而模距式混凝土磚的實際尺寸為3×2×7 in吋。

8.2.2混凝土圬工磚之性質 磚塊的吸水率常用來作為評估耐久性的指標，其吸水率可由浸水24小時求得。 磚塊的線性收縮是指乾燥過程中長度的變化量，其最大容許值是0.065％。

8.3磚之疊砌 磚有長、寬、高三項尺寸，並組合成三個面。 以磚砌造磚牆時，由三面中的任何一面，都可向外延伸接砌，如圖8-7所示。 橫磚砌法（stretcher） 丁磚砌法（header） 立磚砌法（soldier courses） 豎磚砌法（rowlock course） 磚之疊砌

8.3磚之疊砌 圖8-7砌磚法： (a)順磚砌法 (b)丁磚砌法 (c)豎磚砌法 (d)立磚砌法

8.3磚之疊砌 常用的磚牆基本砌法有五種，如圖8-8所示。 順砌法（running bond） 通用砌法（common bond） 法蘭式砌法（Flemish bond） 英式砌法（English bond） 英式交叉砌法（English cross bond）， 又稱為荷式砌法（Dutch bond） 磚之疊砌

8.3磚之疊砌 圖8-8 磚之疊砌法

8.4砂漿與墁料 圬工牆由磚塊（黏土磚或混凝土磚）與砂漿建造而成。 墁料是牆面的修飾材料。 砂漿和墁料都是由膠結性材料（水泥或石灰）、砂和水所調配而成的塑性漿體。

8.4砂漿與墁料 膠泥（grout）是一種高坍度混凝土，用以填充磚心或空隙。 膠泥由水泥、砂、礫石和水混合而成。 膠泥的主要作用在於結合鋼筋與各個磚單元，以形成複合的結構系統。 墁料（plaster）是以水泥和石灰為主的膠結性漿體，用以做為粉飾牆壁的材料。

8.4砂漿與墁料 圬工結構中最弱的部分是砂漿，因此砂漿的使用是愈少愈好。 砂漿有兩個主要功能： 一為膠結各個磚塊 一是作為襯墊，以分散作用於 表面的壓力。 砂漿功能

8.4.1石灰砂漿 石灰石遇熱會分解成生石灰與二氧化碳；生石灰與水反應後，又會產生水化石灰。上述反應可表示如下：

8.4.1石灰砂漿 以水化石灰與砂及水混合即成為石灰砂漿。 砂漿中的水化石灰可能因蒸發而逐漸失去水分，但也會同時從大氣中吸收二氧化碳，形成碳酸鈣或石灰石而具有強度。 石灰可以是水硬性或氣硬性作用。

8.4.1石灰砂漿 由水硬性石灰製成的砂漿可在水中凝結，完全水化後產生相當的強度。

8.4.1石灰砂漿 石灰砂漿：由石灰、砂和水混合而成，其中砂需具有適當的級配，要有10％通過200號篩。 石灰砂漿的強度低，齡期1年的抗壓強度介於7到28kgf/cm2（100到400psi）之間。

8.4.2磚圬工砂漿 圬工，如牆體，是由磚塊與膠結材料，即砂漿，組構而成。

8.4.2磚圬工砂漿 美國方面將常用的砂漿分成M、S、N、O四型。 四種型式的砂漿都由水泥、水化石灰、砂和水混合而成。

8.4.2磚圬工砂漿 持水性：砂漿接觸多孔性材料時，保有 漿體內部水量的能力。 持水性：砂漿接觸多孔性材料時，保有 漿體內部水量的能力。 持水性差，則容易迅速失去水分，使得砌磚工作難以進行；持水性佳，則砌磚工作容易施作。

8.4.2磚圬工砂漿 砂漿的早期強度，主要由水泥部分提供，水化石灰則提供其塑性、工作度、持水性，可降低收縮量。 石灰可增加黏結強度並降低滲透性，同時也可使得砂漿較平順地流動。

8.4.3膠泥（Grout） 膠泥由水泥、石灰、砂、碎石和水混合而成。 膠泥是液狀膠體，有流動化的稠度，可充填孔隙並包裹補強材料。 膠泥的功用在於黏結獨立的隔板形成混合圬工，如圖8-9所示 。

8.4.3膠泥（Grout） 圖8-9 複合牆之橫斷面

8.4.3膠泥（Grout） 圬工膠泥所使用的骨材可參考ASTM C404規範，通常最大骨材粒徑是3/8 in.（10mm）。 為能較易施工，需有較高的含水量。膠泥的配比可用一份水泥與1/10份的石灰、少量砂及細礫石，最後加水混合得之。

8.4.4墁料（plaster） 墁料是水泥、石灰和砂的流狀混合物，用以做為外牆或內牆的最後一道修飾材料。 粉飾灰泥（stucco）也是墁料，用在外牆的披覆，其粉刷分成底層、中間層和面層三種。

8.4.4墁料（plaster） 為使圬工的膠結良好，需於塗抹灰泥之前，使用噴霧均勻濕潤牆壁。 粉刷前把牆面潤濕，可將陷在牆面孔隙內的空氣釋放出來，以降低吸力。

8.4.4墁料（plaster） 粉刷作業要在每層都完全乾燥後才可進行下一層的塗飾。 漿體材料應避免使用過多的水泥，以防過度收縮造成裂縫。 粉飾層表面乾燥太快或施作過度，也會產生裂紋。