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        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

        2022-09-07 06:40:32陳永超黃得楊
        廣東土木與建筑 2022年8期
        關(guān)鍵詞:蒸壓砌塊含水率

        陳永超,黃得楊,周 穎

        (1、廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)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(cè)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(guò)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(guó)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(jiàn),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(wú)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(wàn)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(guò)程中間隔4 h,前后兩次質(zhì)量差不應(yīng)超過(guò)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(cè)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(cè)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(cè)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(wàn)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(kāi)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(shì),當(dāng)含水率>18%時(shí),抗壓強(qiáng)度值下降趨勢(shì)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(shì)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(shì)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(shì)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(shì)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(shì)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(guò)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(cè)、工程應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

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