加氣混凝土砌塊動(dòng)態(tài)吸放濕性能的試驗(yàn)研究

蘇紅艷，秦峰

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

加氣混凝土砌塊動(dòng)態(tài)吸放濕性能的試驗(yàn)研究

蘇紅艷，秦峰

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

為研究加氣混凝土砌塊的動(dòng)態(tài)吸放濕性能，通過(guò)試驗(yàn)繪制不同條件下，B05、B06和B07試樣的等溫動(dòng)態(tài)吸濕和放濕曲線、平衡濕度曲線。結(jié)果顯示，吸濕過(guò)程中，試樣孔隙率越大，動(dòng)態(tài)吸濕含水率越大；隨相對(duì)濕度的增大，動(dòng)態(tài)吸濕含水率逐漸增大，當(dāng)濕度大于85%時(shí)，動(dòng)態(tài)吸濕含水率急劇增大。放濕過(guò)程中，試樣孔隙率越大，動(dòng)態(tài)放濕含水率隨時(shí)間的變化幅度越大；相對(duì)濕度不同，動(dòng)態(tài)放濕含水率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)應(yīng)的時(shí)間不同，當(dāng)相對(duì)濕度由25%增大至95%時(shí)，吸濕含水率平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間延長(zhǎng)了2倍。隨相對(duì)濕度的增大，吸放濕平衡含水率呈3個(gè)階段的變化規(guī)律，當(dāng)相對(duì)濕度大于85%時(shí)，平衡含水率急劇增長(zhǎng)；B05試樣的平衡含水率明顯大于B06和B07試樣，而B06和B07試樣的平衡含水率差別不大。

加氣混凝土；吸放濕性能；相對(duì)濕度；含水率

0 前言

加氣混凝土砌塊是一種由水泥、粉煤灰等作為主要原材料，并以鋁粉作為引發(fā)劑，經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)工藝制成的輕質(zhì)多孔的建筑材料[1]。由于加氣混凝土具有高強(qiáng)、保溫隔熱、質(zhì)輕和可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得建筑過(guò)程更加節(jié)能、環(huán)保和有效[2-4]。實(shí)際使用時(shí)，與其它多孔材料一樣，加氣混凝土與外界環(huán)境在不斷的發(fā)生著動(dòng)態(tài)濕交換，經(jīng)歷特定時(shí)間后，混凝土內(nèi)部的蒸汽壓力與外界環(huán)境的蒸汽壓力相等，混凝土內(nèi)部的濕度與環(huán)境濕度達(dá)到平衡，此時(shí)的含濕量稱為平衡含濕量[5]。干燥狀態(tài)下加氣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于潮濕狀態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)，且含濕量越高，材料的導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。吸放濕過(guò)程直接影響著混凝土的濕物理性能，進(jìn)而對(duì)混凝土保溫隔熱性能產(chǎn)生影響。因此，研究加氣混凝土的吸放濕性能對(duì)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的熱工性能，改善室內(nèi)熱濕環(huán)境具有重要意義。

目前關(guān)于加氣混凝土砌塊吸放濕性能的研究成果較為缺乏。黃建恩等[6]利用開爾文方程和克勞修斯-克拉貝龍方程對(duì)加氣混凝土砌塊的熱濕耦合傳遞特性進(jìn)行了模擬研究；馮池等[7]利用試驗(yàn)和模擬方法對(duì)加氣混凝土蒸汽滲透系數(shù)的取值展開了研究，但只是從計(jì)算角度對(duì)加氣混凝土的吸放濕過(guò)程進(jìn)行了分析，缺乏數(shù)據(jù)方面的支撐；金雪莉和駱翔宇[8]對(duì)比研究了不同濕度、相同時(shí)間段加氣混凝土砌塊的含水率，但沒有涉及吸放濕過(guò)程中含水率隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)加氣混凝土的吸濕平衡狀態(tài)沒有進(jìn)行分析。為準(zhǔn)確表征不同狀態(tài)下加氣混凝土的吸放濕性能，本文通過(guò)試驗(yàn)對(duì)加氣混凝土砌塊的動(dòng)態(tài)吸放濕過(guò)程和平衡濕度曲線進(jìn)行研究，為加氣混凝土的推廣利用提供理論支撐。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

選用鄭州某加氣混凝土砌塊生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的密度等級(jí)分別為B05、B06和B07，尺寸為600 mm×300 mm×250 mm的粉煤灰加氣混凝土砌塊，其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示，孔隙特征參數(shù)如表2所示。

表1 加氣混凝土砌塊的主要技術(shù)指標(biāo)

表2 加氣混凝土砌塊的孔隙特征參數(shù)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 吸濕性能測(cè)試

采用光電分析天平和DL-302型調(diào)溫調(diào)濕箱測(cè)試加氣混凝土砌塊的動(dòng)態(tài)吸濕性能[9-11]，試驗(yàn)時(shí)固定干球溫度為25℃，通過(guò)調(diào)節(jié)濕球?qū)щ娪?jì)和濕度調(diào)節(jié)磁鐵，使箱內(nèi)濕度分別達(dá)到25%、45%、65%、85%和95%；在對(duì)應(yīng)濕度下反復(fù)稱量試件質(zhì)量，當(dāng)前后2次質(zhì)量差為±0.001g時(shí)，認(rèn)為試件達(dá)到吸濕平衡狀態(tài)。

1.2.2 放濕性能測(cè)試

將試樣在105℃烘箱中烘干至恒重，自然冷卻后取出，稱量試樣質(zhì)量，然后用石蠟進(jìn)行隔濕處理，再測(cè)量其質(zhì)量后，將試件放入干燥器中，利用鹽水溶液創(chuàng)造穩(wěn)定相對(duì)環(huán)境，當(dāng)試件達(dá)到吸濕平衡后取出，每隔一定時(shí)間間隔稱量試件質(zhì)量[12-14]。

2 動(dòng)態(tài)吸濕性能

測(cè)試B05、B06和B07三種加氣混凝土砌塊在常溫（25℃），不同相對(duì)濕度（25%、45%、65%、85%和95%）時(shí)，吸濕過(guò)程中含水率隨時(shí)間的變化，繪制動(dòng)態(tài)等溫吸濕曲線，研究加氣混凝土砌塊的吸濕性能，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同濕度下加氣混凝土砌塊的動(dòng)態(tài)等溫吸濕曲線

從圖1可以看出，不同濕度時(shí)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，各試樣動(dòng)態(tài)吸濕含水率先急劇增大，最終趨于穩(wěn)定。吸濕過(guò)程中，3種試樣含水率的大小關(guān)系為B05＞B06＞B07，表明混凝土孔隙率越大，吸濕能力越強(qiáng)，這是因?yàn)?，試樣孔隙率越大，水分在混凝土?nèi)部的遷移速率越快，相同時(shí)間內(nèi)混凝土吸收的水量越多，因此吸濕能力越強(qiáng)。

當(dāng)相對(duì)濕度小于65%時(shí)，動(dòng)態(tài)吸濕含水率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)較平緩，12 h前的含水率增長(zhǎng)幅度較快，而在12 h后含水率的增長(zhǎng)趨勢(shì)不明顯，吸濕能力趨于穩(wěn)定。當(dāng)相對(duì)濕度大于65%時(shí)，動(dòng)態(tài)吸濕含水率隨相對(duì)濕度的增大急劇增長(zhǎng)，且含水率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)明顯變陡，吸濕能力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)應(yīng)的時(shí)間有所延遲。其中B05試樣的吸濕曲線上移幅度明顯大于B06和B07試樣，表明相對(duì)濕度對(duì)吸濕性能的影響會(huì)受孔隙率的制約，孔隙率越小，相對(duì)濕度對(duì)吸濕性能的影響程度越低。其原因?yàn)?，試樣吸濕后存在于混凝土?nèi)部孔隙中的水主要分為附著水和自由水，B05試樣的孔隙率最大，可容納自由水的空間越大，因此水分發(fā)生遷移的速率越大，試樣在進(jìn)行吸濕的同時(shí)也在進(jìn)行放濕，此時(shí)增大環(huán)境濕度可以加強(qiáng)混凝土的吸濕而阻止放濕的進(jìn)行，且混凝土試樣孔隙率越大，對(duì)吸濕的促進(jìn)程度越大，因此吸濕曲線上移幅度越大。夏熱冬寒時(shí)，如果加氣混凝土暴露在高濕度環(huán)境下會(huì)發(fā)生較大程度的吸濕，因此為了提高其保溫性能，必須做好除濕工作。

3 動(dòng)態(tài)放濕性能

3.1 動(dòng)態(tài)等溫放濕性能

測(cè)試常溫時(shí)3種加氣混凝土砌塊在不同相對(duì)濕度的動(dòng)態(tài)等溫放濕曲線，確定當(dāng)加氣混凝土遇水后恢復(fù)至平衡含水狀態(tài)時(shí)所需要的時(shí)間和平衡含水率，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同濕度下加氣混凝土的動(dòng)態(tài)等溫放濕曲線

從圖2可以看出，放濕過(guò)程中，含水率隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定，其中孔隙率越大，含水率隨時(shí)間的變化幅度越大。放濕前期，相同濕度時(shí)3種試樣的含水率大小順序是：B05＞B06＞B07，而放濕后期B06和B07試樣的含水率反而大于B05試樣，這與混凝土內(nèi)部孔隙的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。環(huán)境濕度不同，動(dòng)態(tài)放濕含水率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間不同，當(dāng)相對(duì)濕度為25%和45%時(shí)，含水率達(dá)到穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的時(shí)間約為100 h，而相對(duì)濕度為65%、85%和95%時(shí)，含水率達(dá)到穩(wěn)定對(duì)應(yīng)時(shí)間分別為150、200和300h。表明在施工初期，如果混凝土自身的含水率較大或因?yàn)榇娣挪划?dāng)使其內(nèi)部含水率較大時(shí)，混凝土在高濕度環(huán)境中達(dá)到放濕平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間明顯長(zhǎng)于低濕度環(huán)境。因此，為減小水汽對(duì)加氣混凝土保溫性能的影響，在加氣混凝土砌塊出廠時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格檢查其內(nèi)部含水率，且對(duì)其存放環(huán)境要有較高的要求，避免在高濕度環(huán)境中存放。3.2 環(huán)境溫度對(duì)放濕性能的影響

混凝土的放濕性能不僅與濕度和壓力有關(guān)，而且與環(huán)境溫度密切相關(guān)，為研究環(huán)境溫度對(duì)加氣混凝土放濕性能的影響，選擇濕度為45%和85%，測(cè)試溫度分別為20、30和40℃時(shí)，B05試樣含水率隨時(shí)間的變化曲線，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同溫度下B05加氣混凝土砌塊的動(dòng)態(tài)放濕曲線

從圖3可以看出，溫度在一定程度上會(huì)影響加氣混凝土砌塊的放濕性能，相同條件下，隨著溫度的升高，試樣的放濕過(guò)程逐漸加快，含水率逐漸減小，這是因?yàn)殡S著外界溫度的升高，混凝土內(nèi)部蒸汽壓上升，水分遷移速率加快，因此動(dòng)態(tài)放濕含水率逐漸減小。放濕過(guò)程中，環(huán)境濕度越大，升高溫度時(shí)，動(dòng)態(tài)等溫放濕曲線的下移幅度約小，表明溫度對(duì)加氣混凝土放濕性能的影響受到環(huán)境濕度的制約。解釋其原因?yàn)椋牧显谶M(jìn)行放濕的同時(shí)吸濕過(guò)程也在發(fā)生，環(huán)境濕度越高，吸濕性能越明顯，吸濕對(duì)放濕引起的含水率損失補(bǔ)償越多，因此高濕度環(huán)境中放濕過(guò)程受溫度的影響程度小于低濕度環(huán)境。在冬季環(huán)境濕度較高的地區(qū)，如何加快加氣混凝土內(nèi)部濕分的釋放是保證混凝土結(jié)構(gòu)保溫性能的重要舉措。

4 平衡濕度曲線

加氣混凝土的吸濕和放濕過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，為了更好地反應(yīng)不同濕度下混凝土吸濕和放濕對(duì)內(nèi)部含水率的影響，以吸濕和放濕時(shí)含水率的平均值作為平衡含水率，繪制3種混凝土砌塊的平衡濕度曲線，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同類型加氣混凝土的平衡濕度曲線

從圖4可以看出，平衡濕度隨相對(duì)濕度的增大呈現(xiàn)3個(gè)階段的變化規(guī)律：緩慢增長(zhǎng)階段、快速增長(zhǎng)階段和急速增長(zhǎng)階段。B05試樣，當(dāng)相對(duì)濕度由25%增大至65%時(shí)，平衡含水率增長(zhǎng)了0.46個(gè)百分點(diǎn)，相對(duì)濕度由65%增大至85%時(shí)，平衡含水率增大了7.15個(gè)百分點(diǎn)，而當(dāng)相對(duì)濕度由85%增大至95%時(shí)，平衡含水率增大了8.97個(gè)百分點(diǎn)。這是因?yàn)?，試樣的吸濕過(guò)程和放濕過(guò)程存在一定的滯后，當(dāng)相對(duì)濕度小于65%時(shí)，混凝土內(nèi)部的吸附主要表現(xiàn)為單層吸附，吸濕能力較弱，而放濕能力相對(duì)較強(qiáng)，放濕造成的含水率損失削弱了吸濕引起的含水率增長(zhǎng)，因此平衡含水率變化趨勢(shì)較?。划?dāng)相對(duì)濕度大于65%時(shí)，混凝土內(nèi)部吸附由單層吸附轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬游?，吸附能力明顯增大，因此平衡含水率快速增長(zhǎng)；而當(dāng)相對(duì)濕度大于85%時(shí)，混凝土內(nèi)部的吸附主要由毛細(xì)管現(xiàn)象決定，雖然混凝土的吸附能力出現(xiàn)一定程度的下降，但因?yàn)檩^大的濕度嚴(yán)重阻礙了放濕作用的進(jìn)行，在吸附量增大的同時(shí)，放濕作用引起的含水率損失很小，因此平衡含水率急劇增長(zhǎng)。

當(dāng)相對(duì)濕度相同時(shí)，B05試樣的平衡含水率明顯大于B06和B07試樣，而B06試樣和B07試樣的平衡濕度曲線基本重合。解釋其原因主要為，吸濕和放濕過(guò)程不僅取決于環(huán)境溫度和壓力，而且與材料本身的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。由表2可知，B05試樣的孔隙率明顯大于B06和B07試樣，因此吸附能力較強(qiáng)，又由于放濕過(guò)程的滯后性，平衡含水率較大；B06和B07試樣的微觀孔隙分布極為相似，孔隙率明顯較低，因此吸附能力有限，平衡濕度曲線基本重合。

5 結(jié)論

（1）不同密度等級(jí)加氣混凝土試樣的動(dòng)態(tài)吸濕含水率大小順序是：B05＞B06＞B07；相對(duì)濕度越小，動(dòng)態(tài)吸濕曲線越平緩，當(dāng)相對(duì)濕度大于85%時(shí)，動(dòng)態(tài)吸濕曲線明顯上移，達(dá)到吸濕穩(wěn)定時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間有所延遲，且試樣孔隙率越大，曲線上移幅度越大，表明相對(duì)濕度對(duì)吸濕性能的影響會(huì)受到混凝土孔隙率的制約。

（2）放濕過(guò)程中，含水率隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定，孔隙率越大，動(dòng)態(tài)放濕含水率隨時(shí)間的變化幅度越大；放濕前期，不同密度等級(jí)加氣混凝土試樣的含水率大小順序是：B05＞B06＞B07，而放濕后期順序剛好相反；相對(duì)濕度不同，放濕含水率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)應(yīng)的時(shí)間不同，當(dāng)相對(duì)濕度由25%增大至95%時(shí)，吸濕含水率平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間幾乎延長(zhǎng)2倍。

（3）溫度越高，動(dòng)態(tài)放濕速率越快，含水率越小，20℃時(shí)試樣的動(dòng)態(tài)放濕含水率明顯大于30℃和40℃時(shí)的動(dòng)態(tài)放濕含水率；溫度越低，越不利于放濕過(guò)程的進(jìn)行，因此在寒冬季節(jié)如何降低加氣混凝土內(nèi)部濕分，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的保溫性尤為重要。

（4）隨著相對(duì)濕度的增大，平衡含水率呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)、快速增長(zhǎng)和急速增長(zhǎng)3個(gè)變化階段；B05試樣的平衡含水率明顯大于B06和B07試樣，而B06試樣和B07試樣的平衡含水率極為接近。

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Experimental study on the dynamic absorption and desorption properties of aerated concrete block

SU Hongyan，QIN Feng
（Hebi College of Vocation and Technology，Hebi 458030，China）

In order to study the dynamic absorption and desorption properties of aerated concrete block，this paper through test to draw isothermal dynamic moisture absorption，desorption curve and equilibrium moisture curve of B05，B06 and B07 three samples under different humidity conditions.The results showed that，in adsorption process，the bigger the sample porosity，the greater the dynamic hygroscopic moisture；the same sample，as the relative humidity increases，the dynamic absorption moisture increases，when the humidity is greater than 85%，dynamic moisture content increases rapidly.In desorption process，the biggerthe sample porosity，the greater the change amplitude of dynamic desorption moisture content with time；different relative humidity，the time for dynamic desorption moisture content reaching steady state varies，when the relative humidity increases from 25%to 95%，the time corresponding to absorption moisture balance increases almost 2-fold.Absorption and desorption equilibrium moisture content with the relative humidity increases，showing three stages of change law，when the relative humidity is greater than 85%，the equilibrium moisture content increased significantly；the equilibrium moisture content of B05 was significantly greater than B06 and B07，and B06 and B07 equilibrium moisture content is not very different.

aerated concrete，absorption and desorption properties，relative humidity，moisture

TU522.32

A

1001-702X（2016）08-0115-04

2016-01-09

蘇紅艷，女，1978年生，河南鶴壁人，碩士，副教授，研究方向：土木工程。