含水率及其调节方式对蒸压加气混凝土砌块抗压强度的影响试验研究

陈永超，黄得杨，周 颖

（1、广东省建设工程质量安全检测总站有限公司 广州 510500；2、广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广州 510500；3、广州市盛通建设工程质量检测有限公司 广州 510075）

0 引言

蒸压加气混凝土砌块是以粉煤灰、石灰、水泥、石膏、矿渣等为主要原料，加入适量发气剂、调节剂、气泡稳定剂，经配料搅拌、浇注、静停、切割和高压蒸养等工艺过程而制成的一种多孔混凝土制品。具有自重小、保温隔热性能良好、隔声性能良好、绿色环保、可加工、施工方便［1］等诸多优点，在框架结构建筑中得到广泛应用，代替传统的实心砖等成为主要的墙体材料。目前广泛用于框架结构、现浇混凝土结构建筑的外墙填充、内墙隔断，也可应用于抗震圈梁构造多层建筑的外墙或保温隔热复合墙体［2］。以其优异的性能，深受工程建设各方的青睐。

抗压强度是衡量蒸压加气混凝土砌块质量的重要指标之一。随着国内外对蒸压加气混凝土材料的不断研究，影响抗压强度主要有如下因素：生产工艺（如压力大小、保压时间）；原材料的质量；体积密度；含水率。由此可见，当同一批次，同一强度和密度等级的蒸压加气混凝土砌块，造成抗压强度差异的主要因素是含水率。蒸压加气混凝土中的气孔体积约占其材料总体积的60%～75%［3］，气孔的孔径、形貌、级配及分布等也会影响强度的高低。其中宏观孔对蒸压加气混凝土的抗压强度影响较大［4］。气孔结构良好砌块混凝土内部存在着很多的毛细孔，在水分进入毛细孔时，会降低砌块内部联结性能，从而降低抗压强度［5］。因此，选取同一批次、同一形状尺寸、体积密度相近的砌块产品，进行试验研究。

1 材料、设备及试验方法

1.1 试验样品

选用某厂家同一批次规格为600 mm×200 mm×200 mm，强度等级为A5.0，干密度等级为B07 的蒸压加气混凝土砌块，抗压强度根据《蒸压加气混凝土砌块：GB/T 11968—2020》［6］、《蒸压加气混凝土性能试验方法：GB/T 11969—2020》［7］样品加工及抗压强度试验方法规定，试件沿制品发气方向中心部分按上，中，下顺序锯取，“上”块上表面距离试件顶面30 mm，“中”块在制品正中处，“下”块下表面离制品底面30 mm。切出尺寸为（100×100×100）mm 的立方块试件，试件表面平整，无裂缝或明显缺陷，尺寸允许偏差±1 mm，平整度不大于0.5 mm，垂直度不大于0.5 mm；标明锯取部位和发气方向。

1.2 试验设备

微机控制电子万能试验机：量程为0～20 kN，精度为0.5级。

电热鼓风干燥箱：最高温度200 ℃。

1.3 试件烘干

将加工好的试件放入电热鼓风干燥箱内，在（60±5）℃下保温24 h，然后在（80±5）℃下保温24 h，再在（105±5）℃下烘至恒质。恒质指在烘干过程中间隔4 h，前后两次质量差不应超过2 g。

1.4 含水率调节方式

按文献［7］标准要求的试验步骤进行试件烘干，检测干密度，之后调整试件的含水率。

⑴六面喷水闷料法

按砌块干密度计算出相应含水率所需要水的重量，将砌块放入密封袋中，6 个表面各喷等量的水分，6 h 后转动90°，即换一面，以使其水分尽量均匀分布，最后密封袋密封，总计闷24 h，保证水量分布均匀和含水率重量准确。每3 个试件为一组，每组含水率按2%的梯度在0～30%范围内进行控制调整，即含水率为0%、2%、4%、6%、……30%。

以六面喷水闷料法试验结果进行不同含水率对蒸压加气混凝土砌块抗压强度的影响试验研究。同时，以该方法试验结果与烘干浸水法、水饱和烘干法试验结果进行含水率不同调节方式对抗压强度的影响试验研究。

⑵烘干浸水法

按文献［7］标准要求的试验步骤检测干密度。之后调整试块至要求的含水率，即将干密度砌块样品放入水箱中浸泡，并用重物压至样品完全浸泡水中，每隔1 h 观察样品重量，每3 块砌块为一组，每组含水率按0%、4%、8%、12%……28%规律进行含水率调整。

⑶水饱和烘干法

按文献［7］标准要求的试验步骤检测干密度。之后调整试块至要求的含水率，即将干密度砌块样品放入水箱中浸泡，并用重物压至样品完全浸泡水中，待样品完全浸泡至质量恒重后，放入烘箱（60±5）℃烘干，每隔1 h 观察样品重量，每3 块砌块为一组，每组含水率按0%、4%、8%、12%……28%规律进行含水率调整。

2 试验结果与分析

将完成含水率调整的的蒸压加气混凝土砌块试件，按文献［7］要求在室温下，将试件放在微机控制电子万能试验机的下压板中心位置，试件的受压方向应垂直于制品的发气方向，开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡，以（2.0±0.5）kN/s的速度连续而均匀地加荷，直至试件破坏，记录样品编号和抗压破坏荷载，计算抗压强度，取每组平均值为试验结果。试验后立即称取破坏后的全部或部分试件质量，然后在（105±5）℃下烘至恒质，计算含水率。

2.1 含水率对蒸压加气混凝土砌块抗压强度的影响

采用六面喷水闷料法调整含水率后，进行抗压强度试验，其结果如表1、图1所示。

表1 不同含水率的蒸压加气混凝土砌块抗压强度Tab.1 Compressive Strength of Autoclaved Aerated Concrete Blocks with Different Moisture Content

图1 不同含水率的蒸压加气混凝土砌块抗压强度Fig.1 Compressive Strength of Autoclaved Aerated Concrete Block with Different Moisture Content

从表1、图1 中数据可知，蒸压加气混凝土砌块处于绝干状态时，抗压强度值达到最高，随着质量含水率的不断上升，抗压强度值会呈下降趋势，当含水率＞18%时，抗压强度值下降趋势减缓，当含水率＞26%时，抗压强度值趋于平稳。

出现这种情况的主要原因是蒸压加气混凝土材料的密布的封闭气孔状结构，气孔的间壁很薄，裂缝端部的应力集中很容易将气孔间壁拉断或间断。随着含水率的增加，材料内部的毛细孔减弱了内部气孔的联结，使强度降低；当含水率增加到一定量时，蒸压加气混凝土砌块会产生吸水率多而慢的特性，使得蒸压加气混凝土砌块内部结构变化不大，抗压强度趋向稳定［8−10］。

2.2 不同含水率调节方式对蒸压加气混凝土砌块抗压强度的影响

对相同含水率时，采用六面喷水闷料法、绝干浸水法、水饱和烘干法的抗压强度试验结果进行分析研究，试验结果如表2、图2所示。

表2 采用不同含水率调节方式时，蒸压加气混凝土砌块抗压强度Tab.2 Compressive strength of Autoclaved Aerated Concrete Block with different Moisture Content Adjusting Methods

图2 采用不同含水率调节方式时，蒸压加气混凝土砌块抗压强度Fig.2 Compressive Strength of Autoclaved Aerated Concrete Block with

由表2、图2 可知，采用不同方式调节含水率对蒸压加气混凝土砌块抗压强度会产生差异，以六面喷水闷料法为空白试验，分别以绝干浸水法和水饱和烘干法调节砌块含水率。由表2 可知，以绝干浸水法调节含水率的强度值对比六面喷水闷料法，砌块处于绝干状态时，两组抗压强度值数值稳定，随着质量含水率的不断上升，抗压强度值会呈下降趋势的同时，以绝干浸水法调节含水率的强度值会比六面喷水闷料法高，当含水率＞20%时，抗压强度值下降趋势减缓。

而以水饱和烘干法调节含水率的强度值对比六面喷水闷料法，砌块处于绝干状态时，两组抗压强度值数值稳定，随着质量含水率的不断上升，抗压强度值会呈下降趋势的同时，以水饱和烘干法调节含水率的强度值会比六面喷水闷料法低，当含水率＞8%时，抗压强度值下降趋势增强。

3 结论

⑴随着含水率增大，抗压强度明显降低，含水率为30%时，强度比绝干状态下降低28.7%；在0～10%、12%～20%、22%～30%区间的含水率强度变化率为10.6%、9.9%、8.2%，表明质量含水率不断增加的条件下，抗压强度值下降的同时趋势减缓。

⑵采用不同方式调节含水率时，相同含水率条件下，绝干浸水法＞六面喷水闷料法＞水饱和烘干法。以绝干浸水法进行调节含水率会使砌块内部含水率与外部含水率出现差异，在试验时内部含水率比实际含水率低，导致试验数据偏大；而水饱和烘干法进行调节含水率却恰恰相反，在试验时内部含水率比实际含水率高，导致试验数据偏小；这是因为内部含水率的不均衡使得毛细孔中的水分在压力荷载下，作为介质削减了材料内部质点的联结，使其强度有所降低［10］，所以提倡采用六面喷水闷料法进行含水率调整。

⑶通过对蒸压加气混凝土砌块在不同含水率、不同含水率调节方式条件下的抗压强度进行试验研究、对比分析，总结了蒸压加气混凝土砌块在不同含水率或不同含水率调节方式条件下抗压强度值的变化规律，对蒸压加气混凝土砌块的试验检测、工程应用具有一定的参考价值。