加氣混凝土濕物理性質(zhì)的研究

摘 要：在建筑行業(yè)，材料的選擇和使用一直是決定工程質(zhì)量和性能的關(guān)鍵因素。近些年來，加氣混凝土以其獨特的優(yōu)點，如輕質(zhì)、保溫、隔音等，逐漸在建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其中濕物理性質(zhì)作為影響其使用效果的重要因素，需要重點對其進行分析。為此，本文將對加氣混凝土濕物理性質(zhì)進行分析，以期能夠為加氣混凝土在建筑工程等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論支持和技術(shù)指導。

關(guān)鍵詞：加氣混凝土；濕物理性質(zhì)；研究

1 前言

加氣混凝土的濕物理性質(zhì)主要涉及其吸水、保水、透水性以及濕態(tài)下的力學性能等方面，不僅直接關(guān)系到加氣混凝土在使用過程中的耐久性和穩(wěn)定性，還對其在建筑節(jié)能、防潮防霉等方面的表現(xiàn)產(chǎn)生深遠影響。通過對加氣混凝土濕物理性質(zhì)的研究，能夠更加深入地理解其材料特性，還能為加氣混凝土在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

2加氣混凝土及濕物理性質(zhì)概述

2.1加氣混凝土

加氣混凝土，又稱輕質(zhì)混凝土或發(fā)泡混凝土，是一種通過加入發(fā)氣劑使混凝土在硬化過程中形成大量氣孔的多孔性建筑材料，氣孔使得加氣混凝土具有輕質(zhì)、保溫、隔音等優(yōu)良性能。加氣混凝土通常以硅質(zhì)材料（如砂、粉煤灰等）和鈣質(zhì)材料（如石灰、水泥等）為主要原料，經(jīng)過磨細、混合、澆注、養(yǎng)護等工藝過程制成。加氣混凝土的氣孔結(jié)構(gòu)使其具有較低的密度，同時保持較高的抗壓強度，使得加氣混凝土在減輕建筑自重的同時，仍能滿足結(jié)構(gòu)強度的要求。且加氣混凝土中的氣孔能夠有效阻斷熱傳導，具有良好的保溫隔熱性能，使得加氣混凝土在寒冷地區(qū)的應(yīng)用尤為廣泛；同時，加氣混凝土的多孔結(jié)構(gòu)能夠吸收和反射聲波，從而有效降低噪音傳播[1]。

2.2濕物理性質(zhì)

2.2.1蒸汽滲透系數(shù)

蒸汽滲透系數(shù)是衡量材料在一定溫濕度條件下，水蒸氣在材料中擴散的能力的指標，由于加氣混凝土的多孔結(jié)構(gòu)，水蒸氣在其內(nèi)部的擴散相對容易。蒸汽滲透系數(shù)的大小受到多種因素的影響，包括材料的孔結(jié)構(gòu)、孔徑分布、孔隙率以及材料的密度等。加氣混凝土的蒸汽滲透系數(shù)通常較低，所以水蒸氣在其中的擴散速度相對較慢，而加氣混凝土在保溫隔熱方面表現(xiàn)出色，能夠有效地阻止水蒸氣的滲透和擴散，從而保持建筑內(nèi)部的干燥環(huán)境。但是過低的蒸汽滲透系數(shù)也可能導致材料內(nèi)部濕度過高，影響材料的耐久性和性能。因此，在加氣混凝土的制備過程中，需要通過控制材料的孔結(jié)構(gòu)和孔隙率等因素，來調(diào)節(jié)其蒸汽滲透系數(shù)，以達到最佳的保溫隔熱效果[2]。

2.2.2等溫吸放濕曲線

等溫吸放濕曲線是描述材料在恒定溫度下，吸濕和放濕過程中水分含量隨時間變化的曲線，加氣混凝土等溫吸放濕曲線通常呈現(xiàn)出典型的多孔材料特性。在吸濕過程中，隨著環(huán)境濕度的增加，加氣混凝土開始吸收水分，初期由于材料表面和孔道中的吸附作用，吸濕速度較快；隨著水分含量的增加，吸附位點逐漸飽和，吸濕速度逐漸減慢，最終當材料內(nèi)部的水分含量達到平衡時，吸濕過程結(jié)束。在放濕過程中，當環(huán)境濕度降低時，加氣混凝土開始釋放內(nèi)部的水分，與吸濕過程類似，初期由于材料表面和孔道中的解吸作用，放濕速度較快，隨著水分含量的減少，解吸位點逐漸減少，放濕速度逐漸減慢，最后當材料內(nèi)部的水分含量與環(huán)境濕度達到平衡時，放濕過程結(jié)束[3]。

2.2.3其他濕物理性質(zhì)

除了蒸汽滲透系數(shù)和等溫吸放濕曲線外，加氣混凝土還具有其他重要的濕物理性質(zhì)，比如其吸水性能是指材料在一定時間內(nèi)吸收水分的能力，直接關(guān)系到材料的耐水性和抗?jié)B性，加氣混凝土的吸水性能受到其孔結(jié)構(gòu)、孔隙率以及材料的表面性質(zhì)等因素的影響。加氣混凝土的濕態(tài)力學性能也是其濕物理性質(zhì)的重要組成部分，在潮濕環(huán)境下，材料的強度、變形和耐久性等性能都可能發(fā)生變化，為此研究加氣混凝土在濕態(tài)下的力學性能，對于評估其在實際工程中的適用性和耐久性具有重要意義。

3加氣混凝土濕物理性質(zhì)實驗研究

采用加氣混凝土，依據(jù)相關(guān)規(guī)定，其密度為B07級，強度為A5.0級，測試溫度為20℃—25℃。將加氣混凝土在70℃電熱鼓風干燥箱中加熱7天后，用電子天平進行稱量，稱量完成后將其放回干燥箱，在經(jīng)過3天后再次稱量；連續(xù)稱量三次后，波動在0.1%之內(nèi)時，取三次平均值作為干重。采用游標卡尺對加氣混凝土進行測量，精度為0.01mm，每個方向測量三次，取平均值。實驗各項基本信息如表1所示。

3.1平衡吸放濕實驗設(shè)計

平衡吸放濕實驗是探究加氣混凝土在不同濕度環(huán)境下達到吸濕平衡和放濕平衡狀態(tài)的重要方法。通過該實驗，可以了解加氣混凝土在不同濕度條件下的吸濕性能和放濕性能，為材料在實際應(yīng)用中的性能預測提供依據(jù)。準備不同濕度的密封環(huán)境，對于放濕實驗，將已達到吸濕平衡的樣品取出，置于干燥環(huán)境中，重復上述稱重步驟，直至樣品質(zhì)量不再發(fā)生顯著變化，即認為達到放濕平衡。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制加氣混凝土在不同濕度下的吸濕曲線和放濕曲線，分析曲線的變化趨勢，計算不同濕度下的平衡吸濕率和放濕率，對比不同濕度條件下的實驗結(jié)果，探討加氣混凝土吸濕和放濕性能的影響因素。

3.2蒸汽滲透試驗設(shè)計

蒸汽滲透試驗用于測定加氣混凝土對水蒸氣的滲透性能，是評估材料在潮濕環(huán)境下耐久性的重要手段，能夠了解加氣混凝土對水蒸氣的阻隔能力。準備蒸汽滲透測試裝置，包括蒸汽發(fā)生器、測試腔體、溫度控制系統(tǒng)和濕度傳感器等，并準備必要的密封材料和固定裝置，確保測試過程中的氣密性；將加氣混凝土樣品固定在測試腔體內(nèi)，確保樣品與腔體密封良好，開啟蒸汽發(fā)生器，設(shè)定合適的蒸汽溫度和濕度，使腔體內(nèi)的濕度達到穩(wěn)定狀態(tài)，記錄測試開始時的初始數(shù)據(jù)，包括腔體內(nèi)的濕度、溫度以及樣品的初始狀態(tài)。在測試過程中，定期記錄腔體內(nèi)的濕度變化以及樣品表面的變化情況，根據(jù)實驗需要調(diào)整蒸汽發(fā)生器的參數(shù)，觀察不同條件下加氣混凝土的蒸汽滲透性能（具體實驗設(shè)置如表2所示）。

3.3毛細吸水實驗設(shè)計

毛細吸水實驗用于研究加氣混凝土在毛細作用下的吸水性能，對于評估材料在潮濕環(huán)境下的性能具有重要意義。通過實驗可以明確加氣混凝土毛細吸水速率和吸水量的變化規(guī)律。要準備足夠的水量，確保實驗過程中水源充足，并準備必要的測量工具，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制加氣混凝土的毛細吸水曲線，分析吸水量的變化規(guī)律；計算不同時間點的吸水速率，評估加氣混凝土在毛細作用下的吸水性能。

4結(jié)果與討論

4.1平衡吸放濕實驗

平衡吸濕率（（W_a））和平衡放濕率（（W_d））的計算公式如下：

Wa =（mt - m）（m0） ＼100%

Wd = （m0 - mf）（m0） ＼100%

其中，（m0） 是樣品的初始質(zhì)量，（mt） 是樣品在吸濕實驗結(jié)束時的質(zhì)量，（mf） 是樣品在放濕實驗結(jié)束時的質(zhì)量。通過實驗數(shù)據(jù)，繪制了加氣混凝土在不同濕度下的平衡吸濕曲線和放濕曲線（如圖1所示）。從曲線中可以看出隨著環(huán)境濕度的增加，加氣混凝土的平衡吸濕率逐漸增大；而在放濕過程中，隨著環(huán)境濕度的降低，平衡放濕率也逐漸增大，說明加氣混凝土具有良好的吸濕和放濕性能，能夠適應(yīng)不同濕度環(huán)境的變化。通過對比不同濕度條件下的實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)加氣混凝土的吸濕和放濕性能受到環(huán)境濕度、材料內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)以及表面特性等多種因素的影響。

4.2蒸汽滲透試驗

加氣混凝土的蒸汽滲透系數(shù)（（k）），該系數(shù)反映了材料對水蒸氣的阻隔能力。蒸汽滲透系數(shù)的計算公式如下：

k = （qL）[A（P1 - P2）]

其中，（q） 是單位時間內(nèi)通過樣品的蒸汽量，（L） 是樣品的厚度，（A） 是樣品的滲透面積，（P1） 和 （P2） 分別是樣品兩側(cè)的水蒸氣分壓力。通過實驗數(shù)據(jù)計算得到了加氣混凝土的蒸汽滲透系數(shù)，該系數(shù)越小說明材料對水蒸氣的阻隔能力越強。實驗結(jié)果表明，加氣混凝土具有一定的蒸汽阻隔性能，能夠在一定程度上抵抗水蒸氣的滲透。同時，在研究蒸汽滲透系數(shù)與實驗條件之間的關(guān)系時，實驗發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高和濕度的增加，加氣混凝土的蒸汽滲透系數(shù)有所增大，表明在實際應(yīng)用中，需要注意控制環(huán)境條件，以保持加氣混凝土良好的蒸汽阻隔性能。

4.3毛細吸水實驗

加氣混凝土的毛細吸水速率（v）和毛細吸水量（Q）。毛細吸水速率的計算公式如下：

v =δ Qδ t

其中，δ Q是單位時間內(nèi)毛細吸水量的變化量，δ t 是時間間隔。

從曲線中可以看出，加氣混凝土的毛細吸水速率在初始階段較快，隨著時間的推移逐漸減緩，最終趨于穩(wěn)定，說明加氣混凝土在毛細作用下具有一定的吸水能力，但吸水速率并非持續(xù)快速。通過不同樣品的毛細吸水實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加氣混凝土的毛細吸水性能受到其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)、表面特性以及材料密度等因素的影響。

5結(jié)論

在平衡吸放濕實驗中，加氣混凝土展現(xiàn)出了良好的吸濕和放濕性能，隨著環(huán)境濕度的增加，其平衡吸濕率逐漸增大，而在濕度降低時，平衡放濕率也相應(yīng)增大。蒸汽滲透實驗結(jié)果顯示，加氣混凝土具有一定的蒸汽阻隔性能，蒸汽滲透系數(shù)的大小反映了材料對水蒸氣的阻隔能力。實驗中發(fā)現(xiàn)該系數(shù)受到溫度和濕度等條件的影響，在較高溫度和濕度下蒸汽滲透系數(shù)略有增加，但仍保持在較低水平，說明加氣混凝土能夠在一定程度上抵抗水蒸氣的滲透。在毛細吸水實驗中，加氣混凝土表現(xiàn)出了一定的吸水能力，其毛細吸水速率在初始階段較快，隨后逐漸減緩并趨于穩(wěn)定，表明雖然加氣混凝土具有一定的吸水性能，但其吸水速率并非持續(xù)快速，有助于在實際應(yīng)用中控制材料的吸水量，且實驗還發(fā)現(xiàn)加氣混凝土的毛細吸水性能受到其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)、表面特性以及材料密度等因素的影響。

綜上所述，加氣混凝土在濕物理性質(zhì)方面表現(xiàn)出良好的性能，其吸濕、放濕性能以及蒸汽阻隔性能使其能夠適應(yīng)不同濕度環(huán)境的需求，而毛細吸水性能則為其在實際應(yīng)用中的性能控制提供了依據(jù)，有助于優(yōu)化材料性能并提升其應(yīng)用價值。

參考文獻

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[3]楊俊杰，郭春霞，謝靜，等. 污泥氣化渣制備蒸壓加氣混凝土研究[J]. 環(huán)境保護科學，2022，48（4）：79-83.

作者簡介：陳風云（1997.06-），女，漢族，山東泰安人，本科，初級職稱，研究方向：材料科學與工程。