使用加气混凝土应注意的几个问题

    加气混凝土作为使用最广泛的新型墙体材料，由于其轻质、保温、外观尺寸准确、砌筑和运输方便、结构均质、生产规模容易保证而受到建筑界的欢迎，其发展历程达半个多世纪。随着墙材革新和建筑节能工作的深入进行，其制品在很长一段时期内仍将占据建筑市场的主要份额，但在使用中必须注意其主要技术指标的相关特点。甘肃省建材科研设计院受甘肃省墙改领导小组办公室委托及资助，组织人员对加气混凝土主要技术指标相关性进行研究，为兰州地区正确使用加气混凝土提供了技术依据。本文就研究情况及结论作如下介绍。

    1 制品容重与强度的关系

    首先，蒸压加气混凝土的强度与原材料性能、工艺条件、控制过程有直接关系。但是，在相同生产条件下生产的制品，既使工艺过程控制处于最佳状态，强度与容重的关系仍然具有一定的规律性。蒸压加气混凝土的抗压强度与固体孔隙体积比成线性关系。即密度越大，强度越高，因为引入大量空隙，降低了密度，必然地也降低了加气混凝土的强度。含湿状态对加气混凝土强度的影响比普通混凝土更加显著。绝干时，加气混凝土抗压强度最高，随着制品吸水，强度开始急剧下降，当含水率超过15%时，随含水率增大而下降的趋势减缓，当含水率超过25% 以上，强度趋于稳定。所以，对于加气混凝土，所谓强度是相对于一定含水状态而言的。我国蒸压加气混凝土砌块的部颁标准中则采用25%～45%为基准含水率。本文所指的加气混凝土强度均指该基准含水率时的强度值。

    加气混凝土其他强度与抗压强度的关系大约如下：

    抗拉强度R拉=(0.08～0.12)R_压

    抗折强度R折=(0.15～0.22)R_压

    抗剪强度R剪=(0.18～0.21)R_压

    理论上认为，一般加气混凝土绝干密度变化1OOkg/m³，抗压强度变化1.0～1.5MPa，但生产实际情况是40Okg/m³ 以下加气混凝土强度下降幅度很大，生产过程控制难度也很大，由于孔隙率高，发泡稳泡困难，成型过程塌模严重，生产厂家大都以生产06、07 两个级别的居多。表l 列举了兰州市3 个生产厂家调整容重测得的强度值。

    从表1 的实验数据看出，04、05 两个级别3 个生产厂产品均达不到行业标准要求，而这3个厂家从生产经验和实力在国内同行业均属领先地位，兰州地区2000 年加气混凝土用量达到45 万m³，95% 来自这3 个厂家。这一实验结论应该说比较真实地反映了加气混凝土行业的现状。

    2 制品容重与含水率的关系

    加气混凝土的容重(即密度) 与材料的含水率有关，即含水率越高，密度越大；同时空气相对湿度的变化也会引起制品含湿率的波动，加气混凝土的平衡含湿率与空气相对湿度的关系如图1 所示。

    利用图l 我们可以求出任何相对湿度下加气混凝土的密度值。例如，在空气相对湿度为70%时，加气混凝土制品的密度为:ρ = 绝干密度(550)[1 十含湿率(4%～7.5%)]=590～630kg/m³。以上情况表明，加气混凝土的计算密度既要考虑制品本身超重因素，又要考虑含水率变化而影响实际密度的情况。根据国家标准，500kg/m³ 容重的加气混凝土，其容重允许误差为± 50kg/m³。若上墙时含水率为30%，则材料容重为:ρ=绝干容重(500+50)[l十含湿率(30%)]=715 kg/m³。制品容重超重会给房屋安全带来不利影响，因此在研究加气混凝土制品的受力状况时，其密度偏差是一个不可忽视的因素。

    3 制品容重与制品饱和吸水率的关系

    将加气混凝土绝干状态下的试样100mm×100mm×100mm，在20℃恒温水槽浸泡72h，视同试样饱和吸水，将表面擦干，称取重量求得“饱和吸水率”，实验结果见表2。

    从表2 可以看出，随着容重增强，空隙减少，饱和吸水率降低。但应该注意，加气混凝土的吸水率很高，在制品运输、贮存过程中，人们往往忽视了雨水等外界水对制品的浸湿，致使上墙制品砌筑时的实际含水率无法稳定掌握，导致墙体抹灰后多余水分的蒸发逸出而造成墙体干缩裂缝和抹灰层空鼓开裂。

    作为多孔混凝土一种的泡沫混凝土，其饱和吸水率随成泡方式的不同，制品微孔结构形式不同，比如甘肃省建材科研设计院研制的空压制泡、稳泡加气工艺制作而成的微孔混凝土，由于泡沫相互封闭，基材为水泥，形成的微水气孔相互封闭，制品饱和吸水率仅为28.5%。

    4 导热系数与制品容重和制品含水率的关系

    4.1 导热系数与制品容重的关系

    作为轻质多孔材料，加气混凝土具有良好的保温性能，应用加气混凝土可以提高建筑物的保温效果，降低能耗，节省建筑材料。如表3 所示，随着容重的增加，其隔热保温性能呈下降趋势。

    4.2 导热系数与制品含水率的关系

    加气混凝土是较好的保温隔热材料，建筑设计对加气混凝土导热系数的选用，均指其气干状态(含水率8%～10%)，而加气混凝土导热系数随含水率的不同数值差别很大，含水率与导热系数成正比关系。实验数据如表4 所示。含水率每增加6%，导热系数增加0.04～0.06。

    4.3 实现低导热系数实际有很多困难

    导热系数大小决定于制品容量和含水率。当容重降低到05 级以下时,由于传统的加气混凝土生产工艺主要靠金属铝粉在碱环境中与水反应产生氢气实现发泡，发泡量的大小和稳泡情况与原材料细度、活性、材料的品位、料浆的制备、温度、搅拌时间、水料比等有直接关系，生产工艺控制难度大，所以04 、05级以下的产品生产仅仅是理论而言，实际生产的厂家很少。主要原因是随容重下降，强度损失太大，成品率低，破损高。所以，加气混凝土要真正实现低容重、低导热，实现轻质中强，必须彻底改变传统的加气混凝土生产工艺。只有通过物理发泡，解决稳泡问题，才有可能实现加气混凝土实质性突破。

    另外，由于加气混凝土脱水干燥的周期较长，必须有30天以上的存放期，但由于生产成本和流动资金的影响，真正达到上墙要求含水率的情况较少。这一问题已越来越引起人们的重视。

    5 加气混凝土施工时实际含水率直接影响保温隔热性能

    控制施工时的含水率是减少收缩裂缝、保证隔热保温指标与设计一致的一项有效措施。为此，JGJ17-84《蒸压加气混凝土应用技术规程》第2.0.5 条:“加气混凝土制品施工时的含水率一般宜小于15%”。而GB/T11968-1997《蒸压加气混凝土砌块》第7.2 条规定:“砌块应存放5 天以上方可出厂..”。问题在于，大量资料介绍和实验证明，加气混凝土至少在5～6 个月后才能达到含水率小于15% 的标准，西北地区气候干燥，也至少需要2～3 个月。加气混凝土出釜含水率一般为36%～42%，在室外放置30 天，含水率在22% 左右；放置10～15 天，含水率在30% 左右，以兰州地区为例上墙的加气混凝土制品含水率实际在30% 左右。根据表4 实验分析，06 级制品其导热系数在0.4W/m·K 左右。如果外墙设计为30Omm 厚，则墙体传热系数达到1.33W/m²·K，而兰州地区对于体形系数小于0.3，采用传热系数为4.70 的单层塑料窗外墙，第二步建筑节能目标对其平均传热系数的限值为0.85W/m²·K，而外墙主体传热系数的限值则为0.66W/m²·K 左右。就是说，如果墙体为300mm 厚，其导热系数应小于0.196W/m·K。所以，加气混凝土实际含水率与施工要求含水率相差较大，这一问题应得到设计、施工、生产单位和有关部门的重视。

    6 加气混凝土保温性能良好，而隔热性能则略好于黏土砖

    保温与隔热实质上是同样的问题。由于对保温往往按稳定传热来简化计算，而夏季隔热却是一个不稳定传热问题。因此，应将保温与隔热分别加以分析。所谓“隔热”，指利用自然及建筑措施来创造一个夏季凉爽舒适的环境。

    如果不考虑建筑因素，表示材料隔热性能的指标是导温系数(a)和表面蓄热系数(s)。导温系数表示材料在受热或冷却时，以什么样的速度由一面向另一面进行散热的能力。a 值愈小，温度变化愈慢，热惰性愈好。加气混凝土导温系数a 约为lO × lO-4m/h。

    表面蓄热系数表示材料层一侧受到热波作用时，表面抵抗温度波动的能力，即对足够厚度的材料，当表面温度波动1℃时，每1m² 材料吸收或放出的热量，材料蓄热系数越大，表面温度波动越小，加气混凝土蓄热系数s 约为2.3W/m²·K。

    加气混凝土导热系数( λ) 、导温系数(a)都较小，所以加气混凝土隔热性能的特点是材料层阻止热流和温度波透过的能力强，通过围护结构的热流量大为减少，衰减倍数延迟时间较大。与传统材料相比，在相当厚度条件下，加气混凝土内表面平衡温度和波动温度较小，而另一方面，由于蓄热系数(s)也较小，表面层抵抗温度波动能力较差。在同样室外热波作用下，加气混凝土外表面温度较高，温度振幅较大，内表面温度也易受室内温度波动的影响，表面层热稳定性较差。但是，从夏季隔热来看，前者是主要的。因此，加气混凝土的隔热性能在相同厚度下比黏土砖及混凝土等材料略好一些。

    由于加气混凝土保温性能比传统材料好得多，而隔热性能与传统材料相比优势不明显，应用时如果只考虑保温性能而减薄厚度，则可能造成隔热性能不足。应该同时考虑这两方面的需要合理利用。

    7 结论

    (1)绝干状态的加气混凝土，容重越大，制品强度越高。当容重小于400kg/m3 时，强度随容重急剧降低。

    (2)一定容重的加气混凝土制品，随含水率增加，容重急剧增加。

    (3)不同容重级别的制品，饱和吸水率不同。容重越低，饱和吸水率越高。在多孔混凝土中加气混凝土吸水率属于最高的。

    (4)制品容重越低，导热系数越低，保温性能越好。

    (5)制品含水率每增加6%，导热系数增加0.04～0.06(W/m·K)。

    (6)工程实际中，所用加气混凝土含水率超过15%，这是造成加气混凝土墙体开裂、抹灰空鼓的主要原因。