蒸壓加氣混凝土砌塊表面含水率快速檢測方式的研究

黃永恒 洪 波 邵 珊 朱 迎 吳啟堅(jiān)

（1廣州市建筑材料工業(yè)研究所有限公司；2廣東省材料與構(gòu)件防火檢測技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

0 引言

蒸壓加氣混凝土具有輕質(zhì)、利廢、保溫隔熱、防火性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)之中已廣泛應(yīng)用[1]。含水率是蒸壓加氣混凝土砌塊一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，影響加氣混凝土的諸多性能，比如隨著含水率的增大，抗壓強(qiáng)度減小。依據(jù)GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土試驗(yàn)方法》規(guī)定，其抗壓強(qiáng)度必須在含水率為8%～12%[2]進(jìn)行。也就是說只有在含水率一定的情況下，抗壓強(qiáng)度才有意義。然而現(xiàn)場取樣含水率大部分為12%～18%[3]，且含水率的測定時(shí)間較長，測定過程繁瑣，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行制備，含水率的測定至少需要3d～4d，一定程度上影響施工進(jìn)度。為解決測定繁瑣的問題，擬通過研究含水率快速檢測方法，得出快速檢測含水率的方法。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

隨機(jī)取同企業(yè)同批次同級(jí)別的蒸壓加氣混凝土砌塊，強(qiáng)度等級(jí)分別為B06級(jí)A3.5、B07級(jí)A5.0。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)，精度1級(jí)，全量程100kN，試驗(yàn)時(shí)加荷速度控制在（2.0±0.5）kN/s；

便攜式恒溫干燥箱，溫控范圍5～250℃，控溫精度±2℃，容積為30L；

電熱鼓干燥燥箱，溫控范圍10～300℃，控溫精度±2℃；

方孔石子篩，2.36～31.5mm；

微波濕度測試儀，MOIST 350 B型；

蒸壓加氣混凝土砌塊切割機(jī)，NJ396型。

1.3 烘干試驗(yàn)法檢測蒸壓加氣混凝土表面含水率

本試驗(yàn)采用破碎的蒸壓加氣混凝土顆粒與100mm×100mm×100mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試樣，對(duì)比其烘干至恒重所需的時(shí)間，并研究了破碎顆粒的取樣質(zhì)量、顆粒細(xì)度對(duì)烘干至恒重所需時(shí)間的影響。具體步驟如下：

⑴隨機(jī)取同企業(yè)同批次同級(jí)別的蒸壓加氣混凝土砌塊6塊（3塊直接破碎，另3塊按GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土試驗(yàn)方法》的規(guī)定切取100mm的立方體試樣）進(jìn)行試驗(yàn)；

⑵用于直接破碎的砌塊，按圖1所示位置用抽芯機(jī)鉆取樣，然后破碎、過篩達(dá)到一定的細(xì)度，混合均勻后，供含水率測定；

圖1 碎樣品取樣位置示意圖（單位：mm）

⑶將⑵中破碎并混合均勻的樣品按4分法進(jìn)行取樣，取樣質(zhì)量分別為50g、100g、150g和200g，將取好的樣品置于（105±5）℃的烘箱中，測定烘干過程中不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的含水率，并記錄烘至恒重所需的時(shí)間，具體操作見圖2；

圖2 快速含水率檢測方法示意圖

⑷將⑴中制備好的100mm×100mm×100mm試樣，同樣置于（105±5）℃的烘箱中，測定烘干過程中不同時(shí)間的含水率，并記錄烘至恒重所需的時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果見表1、圖3。

從表1、圖3結(jié)果可得：

圖3 9.5mm、19.0mm、26.5mm篩余不同取樣質(zhì)量的烘干時(shí)間

表1 100mm×100mm×100mm樣品的烘干時(shí)間

⑴同在（105±5）℃溫度下烘至恒重，相比100mm×100mm×100mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試樣，取破碎后的樣品顆粒測定含水率更快。對(duì)100mm的立方體試樣測定其含水率至少要2d，而對(duì)破碎到一定程度的試樣測定其含水率僅需1.0～3.0h不等。

⑵在試樣的破碎顆粒細(xì)度相同的情況下，烘至恒重所需的時(shí)間隨著樣品質(zhì)量的增加而增加；當(dāng)取樣數(shù)量相同的情況下，破碎顆粒越細(xì)，烘至恒重所需的時(shí)間越短。如對(duì)9.5mm篩余的樣品顆粒，取樣量為50g時(shí)，烘至恒重所需的時(shí)間僅為1.0h，當(dāng)樣品量為200g時(shí)，烘至恒重的時(shí)間為2.5h；對(duì)19mm篩余的樣品顆粒，當(dāng)取樣量為50g時(shí)，烘至恒重所需的時(shí)間為1.0h，當(dāng)取樣量增加到200g時(shí)為2.5h；對(duì)26.5mm篩余的樣品顆粒，當(dāng)取樣量為50g時(shí)，烘至恒重所需的時(shí)間為1.5～2.0h，當(dāng)取樣量增加到200g時(shí)為3.0h。

⑶19.0mm篩余顆粒與9.5mm篩余顆粒烘至恒重所需的時(shí)間相當(dāng)，當(dāng)取19.0mm篩余的樣品50～100g時(shí)，僅需干燥1h即可達(dá)到恒重，而同質(zhì)量的26.5mm篩余顆粒的烘干時(shí)間較長。

在以上研究基礎(chǔ)上，為盡可能在含水率一致的條件下對(duì)比樣品狀態(tài)的烘干時(shí)間，將600mm×200mm×100mm的若干砌塊對(duì)半切開，一半通過鉆芯取樣、破碎并通過19.0mm篩，取其篩余顆粒100g；另一半制成100mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試樣，將兩者置于同條件（105±5）℃下烘至恒重，對(duì)比兩者烘至恒重所需的時(shí)間，結(jié)果如表2所示。

由表2的結(jié)果得出，取破碎至一定細(xì)度和一定質(zhì)量的樣品顆粒，在相同的溫度下烘干時(shí)間僅為1h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于按標(biāo)準(zhǔn)方法測定所需的時(shí)間52h。

表2 不同樣品狀態(tài)的烘干時(shí)間

可見，通過采用破碎樣品顆粒可以達(dá)到快速烘干的目的，因此建議采用快速方法測定蒸壓加氣混凝土砌塊含水率，從而可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場含水率的快速測定，具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。即，將砌塊破碎并混合均勻后，通過四分法取19.0mm篩余的樣品100g，并置于（105±5）℃的烘箱中烘1.0h。

按照GB/T 11969-2008《蒸壓加氣混凝土試驗(yàn)方法》規(guī)定，含水率測定時(shí)間較長，測定過程繁瑣，延緩施工進(jìn)度。因此采用快速方法測定含水率可提高施工進(jìn)度。選取了兩種不同含水狀態(tài)的蒸壓加氣混凝土砌塊，按規(guī)定部位取樣后，經(jīng)破碎、混合均勻，然后通過19.0mm的方孔篩，采用四分法取樣100g，置于（105±5）℃的便攜式干燥箱1h，稱量后計(jì)算含水率。具體的操作流程：鉆蕊→破碎→混合均勻→過篩→取樣→烘干→稱量→計(jì)算含水率。

圖4 便攜式干燥箱現(xiàn)場含水率快速檢測圖

表3為便攜式干燥箱和普通電熱鼓干燥燥箱的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。由表3可知，采用含水率快速檢測方法，用便攜式干燥箱對(duì)現(xiàn)場蒸壓加氣混凝土砌塊的含水率檢測結(jié)果與按國標(biāo)規(guī)定方法測定的含水率非常接近。

表3 含水率快速測定結(jié)果

綜上所述，采用快速法現(xiàn)場檢測蒸壓加氣混凝土砌塊的含水率與按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法所測的結(jié)果非常接近。

1.4 利用紅外標(biāo)定蒸壓加氣混凝土含水率曲線研究

采用紅外標(biāo)定的方法對(duì)蒸壓加氣混凝土進(jìn)行標(biāo)定，并獲得標(biāo)定回歸趨勢曲線。本試驗(yàn)采用兩種級(jí)別的蒸壓加氣混凝土按照GB/T20313《建筑材料及制品的濕熱性能 含濕率的檢測烘干法》[4]進(jìn)行試驗(yàn)，儀器采用MOIST 350B，該系統(tǒng)有一部主機(jī)及三個(gè)探頭組成，探頭的測量深度分為20～30mm，50～70mm，100～120mm，因此編制組采用20～30mm的探頭R1進(jìn)行檢測，并將蒸壓加氣混凝土于表面50mm處進(jìn)行切割后再進(jìn)行整體試驗(yàn)。具體步驟如下：

⑴將蒸壓加氣混凝土砌塊于表面50mm處切割成600mm×200mm×50mm的試件，并烘干至恒重，即，間隔至少24h的連續(xù)三次測量，試樣質(zhì)量變化少于質(zhì)量的0.1%，此時(shí)稱量試件質(zhì)量為m0；

⑵試件浸泡至恒重，即，間隔至少24h的連續(xù)三次測量，試樣質(zhì)量變化少于質(zhì)量的0.1%，此時(shí)稱量試件質(zhì)量為飽和含濕量mb；

⑶試件干燥箱110℃持續(xù)干燥，每小時(shí)稱量試件質(zhì)量m，并應(yīng)用微波測濕系統(tǒng)測量含濕指數(shù)（MI）。

其中質(zhì)量含濕量的計(jì)算公式為：

式中，

u——質(zhì)量含濕量%，㎏/㎏；

m——干燥前試驗(yàn)質(zhì)量，㎏；

m0——干燥后試樣質(zhì)量，kg。

通過試驗(yàn)標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果及相應(yīng)曲線如圖5所示。

圖5 微波測濕系統(tǒng)及試驗(yàn)標(biāo)塊

由圖6可見，對(duì)于B06級(jí)及B07級(jí)蒸壓加氣混凝土砌塊，此時(shí)系統(tǒng)測定的含濕指數(shù)MI與砌塊含水率可用二次函數(shù)進(jìn)行良好的擬合，二次函數(shù)為：y=0.489x2－8.896x+361.1，相關(guān)指數(shù)R2=0.969。兩種級(jí)別砌塊標(biāo)定取向的相關(guān)系數(shù)均為0.969，在0.9以上，符合標(biāo)定情況。據(jù)此，該標(biāo)定結(jié)果的不確定程度較小，可以認(rèn)為標(biāo)定結(jié)果可行。

圖6 MI值與砌塊含水率標(biāo)定曲線圖

2 結(jié)論

⑴采用快速法現(xiàn)場檢測蒸壓加氣混凝土砌塊含水率的方法，將樣品破碎至全部通過19.0mm孔篩，然后混合均勻，用四分法取樣100g，置于（105±5）℃便攜式干燥箱中干燥1h，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)樣塊快速烘干，與按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法所測的結(jié)果非常接近。

⑵對(duì)I、II兩種不同含水狀態(tài)的破碎樣品顆粒，用普通鼓干燥箱與便攜式干燥箱均能在1h達(dá)到絕干狀態(tài)，而對(duì)I的100mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試樣至少需要19h才能達(dá)到絕干狀態(tài)，II則至少需要47h方能烘至絕干（這是因?yàn)镮自身的含水率遠(yuǎn)比II小）；

⑶對(duì)含水率11%以下的加氣混凝土用快速含水率測定法所得結(jié)果與實(shí)際值偏差極小，而對(duì)含水率22～30%的樣品用快速法所測得的含水率小約2%～5%，這是因?yàn)樵嚇釉谄扑檫^程中，會(huì)流失少量水分，對(duì)自身含水率較大的試樣此現(xiàn)象尤為明顯。

⑷含濕指數(shù)MI與砌塊含水率可用二次函數(shù)進(jìn)行良好的擬合，二次函數(shù)為：y=0.489x2－8.896x+361.1，相關(guān)指數(shù)R2=0.969。兩種級(jí)別砌塊標(biāo)定取向的相關(guān)系數(shù)均為0.969，在0.9以上，符合標(biāo)定情況，可應(yīng)用于蒸壓加氣混凝土砌塊含水率現(xiàn)場檢測。