蒸压加气混凝土砌块的含水率与抗压强度的关联性研究

蒸压加气混凝土砌块的含水率与抗压强度的关联性研究

葛远乐

宁波市建工检测有限公司，浙江 宁波 315175

摘  要：根据《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T 11968-2020)最新规范要求，通过对不同含水率情况下蒸压加气混凝土砌块立方体抗压强度的实验研究，得到含水率对其抗压强度的影响规律。实验结果表明，随着含水率的增加，砌块的抗压强度不断降低，并趋于逐渐平稳；拟合试验数据进行曲线回归分析，可知砌块的含水率与抗压强度之间存在幂函数的关联性。

关键词：蒸压加气混凝土砌块；抗压强度；含水率；幂函数；关联性

1、引言

蒸压加气混凝土砌块不仅是一种理想的新型墙体材料，也是新型墙体材料和节能建筑材料的重要组成部分[1]。它具有隔热、耐火、吸声、隔音和施工性好等优点。目前，蒸压加气混凝土砌块在我国民用建筑工程墙体材料中占有重要地位[2-3]。

为适应蒸压混凝土砌块行业发展和“碳达峰、碳中和”发展新形势的需要，《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T 11968—2020)自2021年8月1日开始替代原国标(GB 11968—2006)。在这之前的十五年里，蒸压加气混凝土砌块的立方体抗压强度和干密度试验方法一直按照(GB/T 11970—1997)和(GB/T 11971—1997)这两本试验标准规定执行。甚至在2009年3月1日实施了11970和11971的替代标准(GB/T 11969-2008)后，试验方法仍然未参照最新的(GB/T 11969—2008)执行。这是由于当初制定(GB 11968—2006)这本产品标准时，里面明确了引用带年号的11970和11971这两本试验方法标准，导致做抗压强度时一直采用25%~45%的含水率范围[4-8]。

而目前最新的(GB/T 11968—2020)明确采用现行的《蒸压加气混凝土性能试验方法》(GB/T 11969—2020)，故而明确了抗压强度必须在(10±2)%的含水率条件下试验。同时，在标准里也说明了含水率的控制方法，这也相当于针对不同条件和方法下控制含水率时，对强度的影响进行了规避。为了探究蒸压加气混凝土砌块抗压强度与含水率之间的关系和内在规律及标准编者的修订意图，现做一个预设条件前提下的实验：即在恒定（很小范围内的差异）的干密度下，研究抗压强度随含水率的变化规律。

2、材料和方法

2.1 主要材料准备

（1）水泥：采用普通硅酸盐水泥，其代号为P·O，水泥的强度等级为42.5。用X射线荧光光谱仪检测水泥的化学成分组成，检测详细结果见表1。

（2）细骨料：采用的砂子是细度模数在0.8~1.8范围内的河砂。

（3）尾矿：其主要成份中硅含量65%，氯离子含量≤0.002%，含泥量≤5%。

（4）其他原材料：自来水、石灰、脱铝石膏和铝膏等。

表1 水泥氧化物化学成分的重量组成

2.2 配合比设计及试样养护

本次实验蒸压加气混凝土砌块配合比设计中各原材料的组分、配比和损耗情况如下表1所示。除水外主要组成部分包括水泥、砂子、石灰、尾矿、脱铝石膏和铝膏等组成。

试件的养护条件，采用GB/T 11969—2020标准[9]，具体条件为实验室的室温(20±5)℃。每组试件按预先设计的不同含水率下进行试验。如果含水率超出各目标含水率范围时，在(60±5)℃条件下烘至所要求的含水率，并应在室内放置6小时后进行抗压强度试验。

表2 蒸压加气混凝土砌块原材料组分和质量配合比设计(1m3)

2.3 试验设备和方法过程

（1）实验过程中主要仪器设备采用TYE-100A型抗折抗压试验机(相对误差±2%)、电热恒温鼔风干燥箱、静水天平和恒温水槽。

（2）试块抗压强度测试的实验步骤：①检查试件外观；②测量试件的尺寸，并计算试件的受压面积；③将试件放在材料试验机的下压板的中心位置，试件的受压方向应垂直于制品的发气方向；④开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使解除均衡；⑤以(2.0±0.5) kN/s的速度连续加荷，直至试件破坏，记录破坏荷载；⑥试验后应立即称取破坏后的全部或部分试件质量，然后在(105±5)℃下烘至恒重，并计算其含水率。

3、实验结果与讨论

首先，按照(GB/T 11968—2020)选取A5.0B06的蒸压砌块共15组，每组按标准要求切取9个抗压试件，每组分别编号为a、b、c…n、o。同时，测得对应每组切取母块的干密度，平均干密度(kg/m

3)分别为619、617、617、620、622、617、618、621、615、618、618、616、620、617和617，可认为上述得到的干密度数据近等同于“在相同的干密度状态”条件下。接下来，每组上述编号的抗压试件含水率分别先按2% (即4%、6%、8%、10%、12%和14%)间隔去测试对应的抗压强度(MPa)分别为7.14、6.71、6.40、6.21、6.05和5.92，数据趋势明显收敛。最后，把接下来的9组试件加大一倍的含水率间隔4% (即18%、22%、26%、30%、34%、38%、42%、46%和50%)进行对应的抗压强度测试，测得抗压强度(MPa)分别为5.80、5.67、5.57、5.47、5.41、5.35、5.30、5.27和5.25。上述实验测试的数据汇总如表3所示，另外通过函数拟合曲线得到如图1所示的抗压强度与含水率之间的幂函数关系。

表3不同含水率下的抗压强度值

图1抗压强度与含水率的关联性

采用相关拟合软件对上述实验测试的数据进行相关性的曲线回归分析，得到含水率与抗压强度的幂函数关系式为：

y=8.237x(－0.119)(1)

式中y—立方体的抗压强度值，单位为MPa；x—含水率，单位为%。

拟合方程的标准差R2=0.99，曲线回归方程与试验测试数据结果吻合较好，说明抗压强度与含水率具有很好的关联性。对于不同含水率的蒸压加气混凝土砌块可通过这样简单的幂函数关系方程计算其立方体抗压强度，这对于蒸压加气混凝土砌体结构设计、施工和使用具有实际的指导意义。

由表3和图1可以得到：随着含水率的增加，蒸压加气混凝土砌块的立方体抗压强度逐渐降低，并且其强度的降低速度逐渐变小，最后会趋于稳定。这与陈芸芸[4]、桂苗苗[5]等人的相关研究实验和结论基本一致。这可能主要是由于随着水分的入侵，砌体材料内部的毛细孔减弱了内部质点的联结，使其强度降低[5]。

4、结论

根据《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T 11968—2020)规范的最新要求，通过不同含水率对蒸压加气混凝土砌块的抗压强度试验测试，可得以下结论：

（1）对于蒸压加气混凝土砌块而言，随着其本身含水率的增加，其立方体抗压强度会逐渐降低，并且其强度的降低速度会逐渐变小，最后会趋于稳定。

（2）蒸压加气混凝土砌块的含水率对其力学性能有重要的影响。根据曲线回归分析得到含水率与力学性能之间存在拟合度较好的幂函数关系模型，这对于蒸压加气混凝土砌块的实际强度预测具有重要意义，特别是砌体结构设计、施工等具有实际的预测和指导意义。

（3）含水率对蒸压加气混凝土砌块的抗压强度影响很大，呈现出一定相关性规律。在实际工程应用中，往往只是关注砌块的抗压强度，而常常忽视与其相对应的含水率参量。通过本次实验测试过程和结论，应该进一步重视砌块本身的含水率问题。

参考文献

[1]陈悦. 《蒸压加气混凝土砌块》新国标变化解读及产品合格率对比分析[J]. 砖瓦, 2022, 3: 31-33.

[2]刘次啟, 张强, 杨佳成. 蒸压加气混凝土砌块的研究现状[J]. 砖瓦, 2022, 3: 34-36.

[3]熊琳强. 浅谈蒸压加气混凝土砌块的发展现状及结构特性[J]. 建材发展导向, 2021, 16: 11-13.

[4]陈芸芸. 含水率对蒸压加气混凝土砌块性能的影响[J]. 砖瓦, 2018, 8: 66-67, 89.

[5]桂苗苗. 含水率对粉煤灰蒸压加气混凝土砌块力学性能的影响[J]. 粉煤灰综合利用, 2008, 6: 26-28.

[6]唐磊, 祝明桥, 张勇波. 含水率对蒸压加气混凝土力学性能的影响[J]. 墙材革新与建筑节能, 2011, 4: 20-22.

[7]王湘安, 于敬海, 和平. 含水率对蒸压加气混凝土砌块抗压强度的影响[J]. 山西建筑, 2007, 33(33): 24-25.

[8]瞿伟. 蒸压加气混凝土砌块抗压强度含水率新老标准变化解读[J]. 江西建材, 2016, 15:1-2.

[9]GB/T 11968-2020. 蒸压加气混凝土砌块[S]. 中国北京: 中国标准出版社, 2020.