含水率及其調(diào)節(jié)方式對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)研究

陳永超，黃得楊，周 穎

（1、廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站有限公司 廣州 510500；2、廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司廣州 510500；3、廣州市盛通建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司 廣州 510075）

0 引言

蒸壓加氣混凝土砌塊是以粉煤灰、石灰、水泥、石膏、礦渣等為主要原料，加入適量發(fā)氣劑、調(diào)節(jié)劑、氣泡穩(wěn)定劑，經(jīng)配料攪拌、澆注、靜停、切割和高壓蒸養(yǎng)等工藝過程而制成的一種多孔混凝土制品。具有自重小、保溫隔熱性能良好、隔聲性能良好、綠色環(huán)保、可加工、施工方便［1］等諸多優(yōu)點(diǎn)，在框架結(jié)構(gòu)建筑中得到廣泛應(yīng)用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)心磚等成為主要的墻體材料。目前廣泛用于框架結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)建筑的外墻填充、內(nèi)墻隔斷，也可應(yīng)用于抗震圈梁構(gòu)造多層建筑的外墻或保溫隔熱復(fù)合墻體［2］。以其優(yōu)異的性能，深受工程建設(shè)各方的青睞。

抗壓強(qiáng)度是衡量蒸壓加氣混凝土砌塊質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。隨著國內(nèi)外對(duì)蒸壓加氣混凝土材料的不斷研究，影響抗壓強(qiáng)度主要有如下因素：生產(chǎn)工藝（如壓力大小、保壓時(shí)間）；原材料的質(zhì)量；體積密度；含水率。由此可見，當(dāng)同一批次，同一強(qiáng)度和密度等級(jí)的蒸壓加氣混凝土砌塊，造成抗壓強(qiáng)度差異的主要因素是含水率。蒸壓加氣混凝土中的氣孔體積約占其材料總體積的60%～75%［3］，氣孔的孔徑、形貌、級(jí)配及分布等也會(huì)影響強(qiáng)度的高低。其中宏觀孔對(duì)蒸壓加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度影響較大［4］。氣孔結(jié)構(gòu)良好砌塊混凝土內(nèi)部存在著很多的毛細(xì)孔，在水分進(jìn)入毛細(xì)孔時(shí)，會(huì)降低砌塊內(nèi)部聯(lián)結(jié)性能，從而降低抗壓強(qiáng)度［5］。因此，選取同一批次、同一形狀尺寸、體積密度相近的砌塊產(chǎn)品，進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1 材料、設(shè)備及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)樣品

選用某廠家同一批次規(guī)格為600 mm×200 mm×200 mm，強(qiáng)度等級(jí)為A5.0，干密度等級(jí)為B07 的蒸壓加氣混凝土砌塊，抗壓強(qiáng)度根據(jù)《蒸壓加氣混凝土砌塊：GB/T 11968—2020》［6］、《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法：GB/T 11969—2020》［7］樣品加工及抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法規(guī)定，試件沿制品發(fā)氣方向中心部分按上，中，下順序鋸取，“上”塊上表面距離試件頂面30 mm，“中”塊在制品正中處，“下”塊下表面離制品底面30 mm。切出尺寸為（100×100×100）mm 的立方塊試件，試件表面平整，無裂縫或明顯缺陷，尺寸允許偏差±1 mm，平整度不大于0.5 mm，垂直度不大于0.5 mm；標(biāo)明鋸取部位和發(fā)氣方向。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)：量程為0～20 kN，精度為0.5級(jí)。

電熱鼓風(fēng)干燥箱：最高溫度200 ℃。

1.3 試件烘干

將加工好的試件放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在（60±5）℃下保溫24 h，然后在（80±5）℃下保溫24 h，再在（105±5）℃下烘至恒質(zhì)。恒質(zhì)指在烘干過程中間隔4 h，前后兩次質(zhì)量差不應(yīng)超過2 g。

1.4 含水率調(diào)節(jié)方式

按文獻(xiàn)［7］標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)步驟進(jìn)行試件烘干，檢測干密度，之后調(diào)整試件的含水率。

⑴六面噴水悶料法

按砌塊干密度計(jì)算出相應(yīng)含水率所需要水的重量，將砌塊放入密封袋中，6 個(gè)表面各噴等量的水分，6 h 后轉(zhuǎn)動(dòng)90°，即換一面，以使其水分盡量均勻分布，最后密封袋密封，總計(jì)悶24 h，保證水量分布均勻和含水率重量準(zhǔn)確。每3 個(gè)試件為一組，每組含水率按2%的梯度在0～30%范圍內(nèi)進(jìn)行控制調(diào)整，即含水率為0%、2%、4%、6%、……30%。

以六面噴水悶料法試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行不同含水率對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)研究。同時(shí)，以該方法試驗(yàn)結(jié)果與烘干浸水法、水飽和烘干法試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行含水率不同調(diào)節(jié)方式對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)研究。

⑵烘干浸水法

按文獻(xiàn)［7］標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)步驟檢測干密度。之后調(diào)整試塊至要求的含水率，即將干密度砌塊樣品放入水箱中浸泡，并用重物壓至樣品完全浸泡水中，每隔1 h 觀察樣品重量，每3 塊砌塊為一組，每組含水率按0%、4%、8%、12%……28%規(guī)律進(jìn)行含水率調(diào)整。

⑶水飽和烘干法

按文獻(xiàn)［7］標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)步驟檢測干密度。之后調(diào)整試塊至要求的含水率，即將干密度砌塊樣品放入水箱中浸泡，并用重物壓至樣品完全浸泡水中，待樣品完全浸泡至質(zhì)量恒重后，放入烘箱（60±5）℃烘干，每隔1 h 觀察樣品重量，每3 塊砌塊為一組，每組含水率按0%、4%、8%、12%……28%規(guī)律進(jìn)行含水率調(diào)整。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

將完成含水率調(diào)整的的蒸壓加氣混凝土砌塊試件，按文獻(xiàn)［7］要求在室溫下，將試件放在微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)的下壓板中心位置，試件的受壓方向應(yīng)垂直于制品的發(fā)氣方向，開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)上壓板與試件接近時(shí)，調(diào)整球座，使接觸均衡，以（2.0±0.5）kN/s的速度連續(xù)而均勻地加荷，直至試件破壞，記錄樣品編號(hào)和抗壓破壞荷載，計(jì)算抗壓強(qiáng)度，取每組平均值為試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)后立即稱取破壞后的全部或部分試件質(zhì)量，然后在（105±5）℃下烘至恒質(zhì)，計(jì)算含水率。

2.1 含水率對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響

采用六面噴水悶料法調(diào)整含水率后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其結(jié)果如表1、圖1所示。

表1 不同含水率的蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度Tab.1 Compressive Strength of Autoclaved Aerated Concrete Blocks with Different Moisture Content

圖1 不同含水率的蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度Fig.1 Compressive Strength of Autoclaved Aerated Concrete Block with Different Moisture Content

從表1、圖1 中數(shù)據(jù)可知，蒸壓加氣混凝土砌塊處于絕干狀態(tài)時(shí)，抗壓強(qiáng)度值達(dá)到最高，隨著質(zhì)量含水率的不斷上升，抗壓強(qiáng)度值會(huì)呈下降趨勢，當(dāng)含水率＞18%時(shí)，抗壓強(qiáng)度值下降趨勢減緩，當(dāng)含水率＞26%時(shí)，抗壓強(qiáng)度值趨于平穩(wěn)。

出現(xiàn)這種情況的主要原因是蒸壓加氣混凝土材料的密布的封閉氣孔狀結(jié)構(gòu)，氣孔的間壁很薄，裂縫端部的應(yīng)力集中很容易將氣孔間壁拉斷或間斷。隨著含水率的增加，材料內(nèi)部的毛細(xì)孔減弱了內(nèi)部氣孔的聯(lián)結(jié)，使強(qiáng)度降低；當(dāng)含水率增加到一定量時(shí)，蒸壓加氣混凝土砌塊會(huì)產(chǎn)生吸水率多而慢的特性，使得蒸壓加氣混凝土砌塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化不大，抗壓強(qiáng)度趨向穩(wěn)定［8?10］。

2.2 不同含水率調(diào)節(jié)方式對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響

對(duì)相同含水率時(shí)，采用六面噴水悶料法、絕干浸水法、水飽和烘干法的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，試驗(yàn)結(jié)果如表2、圖2所示。

表2 采用不同含水率調(diào)節(jié)方式時(shí)，蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度Tab.2 Compressive strength of Autoclaved Aerated Concrete Block with different Moisture Content Adjusting Methods

圖2 采用不同含水率調(diào)節(jié)方式時(shí)，蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度Fig.2 Compressive Strength of Autoclaved Aerated Concrete Block with

由表2、圖2 可知，采用不同方式調(diào)節(jié)含水率對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生差異，以六面噴水悶料法為空白試驗(yàn)，分別以絕干浸水法和水飽和烘干法調(diào)節(jié)砌塊含水率。由表2 可知，以絕干浸水法調(diào)節(jié)含水率的強(qiáng)度值對(duì)比六面噴水悶料法，砌塊處于絕干狀態(tài)時(shí)，兩組抗壓強(qiáng)度值數(shù)值穩(wěn)定，隨著質(zhì)量含水率的不斷上升，抗壓強(qiáng)度值會(huì)呈下降趨勢的同時(shí)，以絕干浸水法調(diào)節(jié)含水率的強(qiáng)度值會(huì)比六面噴水悶料法高，當(dāng)含水率＞20%時(shí)，抗壓強(qiáng)度值下降趨勢減緩。

而以水飽和烘干法調(diào)節(jié)含水率的強(qiáng)度值對(duì)比六面噴水悶料法，砌塊處于絕干狀態(tài)時(shí)，兩組抗壓強(qiáng)度值數(shù)值穩(wěn)定，隨著質(zhì)量含水率的不斷上升，抗壓強(qiáng)度值會(huì)呈下降趨勢的同時(shí)，以水飽和烘干法調(diào)節(jié)含水率的強(qiáng)度值會(huì)比六面噴水悶料法低，當(dāng)含水率＞8%時(shí)，抗壓強(qiáng)度值下降趨勢增強(qiáng)。

3 結(jié)論

⑴隨著含水率增大，抗壓強(qiáng)度明顯降低，含水率為30%時(shí)，強(qiáng)度比絕干狀態(tài)下降低28.7%；在0～10%、12%～20%、22%～30%區(qū)間的含水率強(qiáng)度變化率為10.6%、9.9%、8.2%，表明質(zhì)量含水率不斷增加的條件下，抗壓強(qiáng)度值下降的同時(shí)趨勢減緩。

⑵采用不同方式調(diào)節(jié)含水率時(shí)，相同含水率條件下，絕干浸水法＞六面噴水悶料法＞水飽和烘干法。以絕干浸水法進(jìn)行調(diào)節(jié)含水率會(huì)使砌塊內(nèi)部含水率與外部含水率出現(xiàn)差異，在試驗(yàn)時(shí)內(nèi)部含水率比實(shí)際含水率低，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏大；而水飽和烘干法進(jìn)行調(diào)節(jié)含水率卻恰恰相反，在試驗(yàn)時(shí)內(nèi)部含水率比實(shí)際含水率高，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏?。贿@是因?yàn)閮?nèi)部含水率的不均衡使得毛細(xì)孔中的水分在壓力荷載下，作為介質(zhì)削減了材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的聯(lián)結(jié)，使其強(qiáng)度有所降低［10］，所以提倡采用六面噴水悶料法進(jìn)行含水率調(diào)整。

⑶通過對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊在不同含水率、不同含水率調(diào)節(jié)方式條件下的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)研究、對(duì)比分析，總結(jié)了蒸壓加氣混凝土砌塊在不同含水率或不同含水率調(diào)節(jié)方式條件下抗壓強(qiáng)度值的變化規(guī)律，對(duì)蒸壓加氣混凝土砌塊的試驗(yàn)檢測、工程應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。