加气混凝土砌块动态吸放湿性能的试验研究

苏红艳，秦峰

（鹤壁职业技术学院，河南 鹤壁 458030）

加气混凝土砌块动态吸放湿性能的试验研究

苏红艳，秦峰

（鹤壁职业技术学院，河南 鹤壁 458030）

为研究加气混凝土砌块的动态吸放湿性能，通过试验绘制不同条件下，B05、B06和B07试样的等温动态吸湿和放湿曲线、平衡湿度曲线。结果显示，吸湿过程中，试样孔隙率越大，动态吸湿含水率越大；随相对湿度的增大，动态吸湿含水率逐渐增大，当湿度大于85%时，动态吸湿含水率急剧增大。放湿过程中，试样孔隙率越大，动态放湿含水率随时间的变化幅度越大；相对湿度不同，动态放湿含水率达到稳定状态对应的时间不同，当相对湿度由25%增大至95%时，吸湿含水率平衡时对应的时间延长了2倍。随相对湿度的增大，吸放湿平衡含水率呈3个阶段的变化规律，当相对湿度大于85%时，平衡含水率急剧增长；B05试样的平衡含水率明显大于B06和B07试样，而B06和B07试样的平衡含水率差别不大。

加气混凝土；吸放湿性能；相对湿度；含水率

0 前言

加气混凝土砌块是一种由水泥、粉煤灰等作为主要原材料，并以铝粉作为引发剂，经蒸压养护工艺制成的轻质多孔的建筑材料[1]。由于加气混凝土具有高强、保温隔热、质轻和可加工性强等优点，使得建筑过程更加节能、环保和有效[2-4]。实际使用时，与其它多孔材料一样，加气混凝土与外界环境在不断的发生着动态湿交换，经历特定时间后，混凝土内部的蒸汽压力与外界环境的蒸汽压力相等，混凝土内部的湿度与环境湿度达到平衡，此时的含湿量称为平衡含湿量[5]。干燥状态下加气混凝土的导热系数远小于潮湿状态下的导热系数，且含湿量越高，材料的导热能力越强。吸放湿过程直接影响着混凝土的湿物理性能，进而对混凝土保温隔热性能产生影响。因此，研究加气混凝土的吸放湿性能对优化建筑结构的热工性能，改善室内热湿环境具有重要意义。

目前关于加气混凝土砌块吸放湿性能的研究成果较为缺乏。黄建恩等[6]利用开尔文方程和克劳修斯-克拉贝龙方程对加气混凝土砌块的热湿耦合传递特性进行了模拟研究；冯池等[7]利用试验和模拟方法对加气混凝土蒸汽渗透系数的取值展开了研究，但只是从计算角度对加气混凝土的吸放湿过程进行了分析，缺乏数据方面的支撑；金雪莉和骆翔宇[8]对比研究了不同湿度、相同时间段加气混凝土砌块的含水率，但没有涉及吸放湿过程中含水率随时间的动态变化，对加气混凝土的吸湿平衡状态没有进行分析。为准确表征不同状态下加气混凝土的吸放湿性能，本文通过试验对加气混凝土砌块的动态吸放湿过程和平衡湿度曲线进行研究，为加气混凝土的推广利用提供理论支撑。

1 试验

1.1 原材料

选用郑州某加气混凝土砌块生产企业生产的密度等级分别为B05、B06和B07，尺寸为600 mm×300 mm×250 mm的粉煤灰加气混凝土砌块，其主要技术指标如表1所示，孔隙特征参数如表2所示。

表1 加气混凝土砌块的主要技术指标

表2 加气混凝土砌块的孔隙特征参数

1.2 试验方法

1.2.1 吸湿性能测试

采用光电分析天平和DL-302型调温调湿箱测试加气混凝土砌块的动态吸湿性能[9-11]，试验时固定干球温度为25℃，通过调节湿球导电计和湿度调节磁铁，使箱内湿度分别达到25%、45%、65%、85%和95%；在对应湿度下反复称量试件质量，当前后2次质量差为±0.001g时，认为试件达到吸湿平衡状态。

1.2.2 放湿性能测试

将试样在105℃烘箱中烘干至恒重，自然冷却后取出，称量试样质量，然后用石蜡进行隔湿处理，再测量其质量后，将试件放入干燥器中，利用盐水溶液创造稳定相对环境，当试件达到吸湿平衡后取出，每隔一定时间间隔称量试件质量[12-14]。

2 动态吸湿性能

测试B05、B06和B07三种加气混凝土砌块在常温（25℃），不同相对湿度（25%、45%、65%、85%和95%）时，吸湿过程中含水率随时间的变化，绘制动态等温吸湿曲线，研究加气混凝土砌块的吸湿性能，试验结果如图1所示。

图1 不同湿度下加气混凝土砌块的动态等温吸湿曲线

从图1可以看出，不同湿度时，随时间的延长，各试样动态吸湿含水率先急剧增大，最终趋于稳定。吸湿过程中，3种试样含水率的大小关系为B05＞B06＞B07，表明混凝土孔隙率越大，吸湿能力越强，这是因为，试样孔隙率越大，水分在混凝土内部的迁移速率越快，相同时间内混凝土吸收的水量越多，因此吸湿能力越强。

当相对湿度小于65%时，动态吸湿含水率随时间的变化趋势较平缓，12 h前的含水率增长幅度较快，而在12 h后含水率的增长趋势不明显，吸湿能力趋于稳定。当相对湿度大于65%时，动态吸湿含水率随相对湿度的增大急剧增长，且含水率随时间的变化趋势明显变陡，吸湿能力达到稳定状态对应的时间有所延迟。其中B05试样的吸湿曲线上移幅度明显大于B06和B07试样，表明相对湿度对吸湿性能的影响会受孔隙率的制约，孔隙率越小，相对湿度对吸湿性能的影响程度越低。其原因为，试样吸湿后存在于混凝土内部孔隙中的水主要分为附着水和自由水，B05试样的孔隙率最大，可容纳自由水的空间越大，因此水分发生迁移的速率越大，试样在进行吸湿的同时也在进行放湿，此时增大环境湿度可以加强混凝土的吸湿而阻止放湿的进行，且混凝土试样孔隙率越大，对吸湿的促进程度越大，因此吸湿曲线上移幅度越大。夏热冬寒时，如果加气混凝土暴露在高湿度环境下会发生较大程度的吸湿，因此为了提高其保温性能，必须做好除湿工作。

3 动态放湿性能

3.1 动态等温放湿性能

测试常温时3种加气混凝土砌块在不同相对湿度的动态等温放湿曲线，确定当加气混凝土遇水后恢复至平衡含水状态时所需要的时间和平衡含水率，试验结果如图2所示。

图2 不同湿度下加气混凝土的动态等温放湿曲线

从图2可以看出，放湿过程中，含水率随时间的延长逐渐减小，最后趋于稳定，其中孔隙率越大，含水率随时间的变化幅度越大。放湿前期，相同湿度时3种试样的含水率大小顺序是：B05＞B06＞B07，而放湿后期B06和B07试样的含水率反而大于B05试样，这与混凝土内部孔隙的微观结构有关。环境湿度不同，动态放湿含水率达到稳定状态时对应的时间不同，当相对湿度为25%和45%时，含水率达到稳定对应的时间约为100 h，而相对湿度为65%、85%和95%时，含水率达到稳定对应时间分别为150、200和300h。表明在施工初期，如果混凝土自身的含水率较大或因为存放不当使其内部含水率较大时，混凝土在高湿度环境中达到放湿平衡状态所需要的时间明显长于低湿度环境。因此，为减小水汽对加气混凝土保温性能的影响，在加气混凝土砌块出厂时应该严格检查其内部含水率，且对其存放环境要有较高的要求，避免在高湿度环境中存放。3.2 环境温度对放湿性能的影响

混凝土的放湿性能不仅与湿度和压力有关，而且与环境温度密切相关，为研究环境温度对加气混凝土放湿性能的影响，选择湿度为45%和85%，测试温度分别为20、30和40℃时，B05试样含水率随时间的变化曲线，结果如图3所示。

图3 不同温度下B05加气混凝土砌块的动态放湿曲线

从图3可以看出，温度在一定程度上会影响加气混凝土砌块的放湿性能，相同条件下，随着温度的升高，试样的放湿过程逐渐加快，含水率逐渐减小，这是因为随着外界温度的升高，混凝土内部蒸汽压上升，水分迁移速率加快，因此动态放湿含水率逐渐减小。放湿过程中，环境湿度越大，升高温度时，动态等温放湿曲线的下移幅度约小，表明温度对加气混凝土放湿性能的影响受到环境湿度的制约。解释其原因为，材料在进行放湿的同时吸湿过程也在发生，环境湿度越高，吸湿性能越明显，吸湿对放湿引起的含水率损失补偿越多，因此高湿度环境中放湿过程受温度的影响程度小于低湿度环境。在冬季环境湿度较高的地区，如何加快加气混凝土内部湿分的释放是保证混凝土结构保温性能的重要举措。

4 平衡湿度曲线

加气混凝土的吸湿和放湿过程是同时进行的，为了更好地反应不同湿度下混凝土吸湿和放湿对内部含水率的影响，以吸湿和放湿时含水率的平均值作为平衡含水率，绘制3种混凝土砌块的平衡湿度曲线，结果如图4所示。

图4 不同类型加气混凝土的平衡湿度曲线

从图4可以看出，平衡湿度随相对湿度的增大呈现3个阶段的变化规律：缓慢增长阶段、快速增长阶段和急速增长阶段。B05试样，当相对湿度由25%增大至65%时，平衡含水率增长了0.46个百分点，相对湿度由65%增大至85%时，平衡含水率增大了7.15个百分点，而当相对湿度由85%增大至95%时，平衡含水率增大了8.97个百分点。这是因为，试样的吸湿过程和放湿过程存在一定的滞后，当相对湿度小于65%时，混凝土内部的吸附主要表现为单层吸附，吸湿能力较弱，而放湿能力相对较强，放湿造成的含水率损失削弱了吸湿引起的含水率增长，因此平衡含水率变化趋势较小；当相对湿度大于65%时，混凝土内部吸附由单层吸附转变为多层吸附，吸附能力明显增大，因此平衡含水率快速增长；而当相对湿度大于85%时，混凝土内部的吸附主要由毛细管现象决定，虽然混凝土的吸附能力出现一定程度的下降，但因为较大的湿度严重阻碍了放湿作用的进行，在吸附量增大的同时，放湿作用引起的含水率损失很小，因此平衡含水率急剧增长。

当相对湿度相同时，B05试样的平衡含水率明显大于B06和B07试样，而B06试样和B07试样的平衡湿度曲线基本重合。解释其原因主要为，吸湿和放湿过程不仅取决于环境温度和压力，而且与材料本身的微观结构密切相关。由表2可知，B05试样的孔隙率明显大于B06和B07试样，因此吸附能力较强，又由于放湿过程的滞后性，平衡含水率较大；B06和B07试样的微观孔隙分布极为相似，孔隙率明显较低，因此吸附能力有限，平衡湿度曲线基本重合。

5 结论

（1）不同密度等级加气混凝土试样的动态吸湿含水率大小顺序是：B05＞B06＞B07；相对湿度越小，动态吸湿曲线越平缓，当相对湿度大于85%时，动态吸湿曲线明显上移，达到吸湿稳定时对应的时间有所延迟，且试样孔隙率越大，曲线上移幅度越大，表明相对湿度对吸湿性能的影响会受到混凝土孔隙率的制约。

（2）放湿过程中，含水率随时间的延长逐渐减小，最后趋于稳定，孔隙率越大，动态放湿含水率随时间的变化幅度越大；放湿前期，不同密度等级加气混凝土试样的含水率大小顺序是：B05＞B06＞B07，而放湿后期顺序刚好相反；相对湿度不同，放湿含水率达到稳定状态对应的时间不同，当相对湿度由25%增大至95%时，吸湿含水率平衡时对应的时间几乎延长2倍。

（3）温度越高，动态放湿速率越快，含水率越小，20℃时试样的动态放湿含水率明显大于30℃和40℃时的动态放湿含水率；温度越低，越不利于放湿过程的进行，因此在寒冬季节如何降低加气混凝土内部湿分，对混凝土结构的保温性尤为重要。

（4）随着相对湿度的增大，平衡含水率呈现缓慢增长、快速增长和急速增长3个变化阶段；B05试样的平衡含水率明显大于B06和B07试样，而B06试样和B07试样的平衡含水率极为接近。

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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

苏红艳，女，1978年生，河南鹤壁人，硕士，副教授，研究方向：土木工程。