加气混凝土墙体变形的测定与开裂风险分析

摘 要：通过实验测定加气混凝土砌块和抹面砂浆的干燥收缩变形，抹面砂浆的抗压强度、劈裂抗拉强度等指标，测定了自然环境条件下实验墙体的砂浆层表面和加气混凝土砌块表面的变形，分析了温度和湿度共同影响下加气混凝土墙体的开裂风险。研究表明，加气混凝土墙体的变形受温度和湿度共同作用，墙体的抹面砂浆层变形幅度大于加气混凝土砌块，最大值可达1600个微应变。开裂风险较大。

关键词：加气混凝±；墙体；变形；开裂

l 引 言

加气混凝土砌块作为一种新型墙体材料，具有导热系数低，材质相对均匀，隔音，耐火性好等优点。厦门市属于典型的夏热冬暖地区，单独使用加气混凝土砌块就能够满足《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)(JGJ26-95)建筑节能50％的要求。为了实现国家建筑节能的要求，厦门市于2009旬1旬1起全面禁止使用粘土烧结制品，加气混凝土已成为重要的首选墙体材料。加气混凝土墙体的开裂、空鼓和渗漏一直困扰着加气混凝土的应用和推广，随着设计与施工技术的发展，配套材料的出现，使加气混凝土墙体的开裂问题有所减少。现有的研究表明"引，加气混凝土墙体开裂的原因很多，如，温度变化、砌体收缩变形、构造不合理、墙上开洞、沟槽等均能引起裂缝，其中砌体干燥收缩和温度收缩是引起墙体开裂的重要原因。对加气混凝土砌块干燥收缩的研究较多，一般控制在0.5mm／m以内；而对加气混凝土墙体的变形测定和研究相对较少。为了探索加气混凝土墙体的变形规律，本文测定实验条件下加气混凝土砌块，抹面砂浆的干燥收缩规律；且在室外自然环境条件下，进行连续测试加气混凝土墙体的变形，计算与分析了其墙体的开裂风险，以期为控制加气混凝土墙体裂缝提供参考。

2原材料和实验设备

试验采用厦门长青树加气混凝土有限公司生产的粉煤灰加气混凝土A5.0，尺寸600mm×240mm×180mm，CQS专用抹面砂浆和砌筑砂浆，试验墙体如图1所示。加气混凝土墙体砌筑灰缝10mm，抹面前先涂一层专用的界面剂，表干后施工抹面砂浆，抹面砂浆层厚10mm。墙体砌筑完成后，在墙的砂浆层外表面中间贴三个应变片，高度方向分布间隔1m，采用914胶。应变片表面硅胶密封防水，同时测定一组相同的墙体，墙体表面涂界面剂但是没有抹面砂浆层。应变仪采用东华3615型静态应变仪，计算机控制，采集间隔0.5h，连续采集。

3实验结果及分析

3.1 抗裂砂浆的强度与干燥收缩

抗裂砂浆由福建科之杰新材料有限公司生产，灰砂质量比1：3，加水量调至稠度70一90mm。根据《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ70-90的测试要求，采用70.7mm×70.7mm×70.7mm试块测抗压强度；40mm×40mm×160mm试件测定干燥收缩应变值。试模中带有测头，拆模放置在相对湿度为60±5％的环境中，用收缩仪测定干燥收缩值，精度0.001mm，测试结果如图2所示。由图可见，抹面砂浆的抗压强度28d为6.0MPa，劈裂抗拉强度1.5MPa。根据抹面砂浆的设计原理，要求抹面砂浆的强度与加气混凝土砌块的强度相接近，达到了设计的要求。抹面砂浆的干燥收缩在标准测试条件下达到650 左右。

3.2加气混凝土砌块的干燥收缩

加气混凝土的水化产物多是结晶体，微观多孔，因此加气混凝土砌块含水率在通常环境下变化缓慢，表层含水率很低时，内部含水率仍然较高。水的迁移是引起混凝土干燥收缩的主要原因，很多裂缝都是在砌块达到气干状态以后出现的，说明由于外界相对湿度变化造成的砌块含水率变化，含水率梯度产生的收缩应力是引起加气混凝土开裂的原因。按照GB/T11972-1997《加气混凝土干燥收缩试验方法》标准方法测定加气混凝土砌块的干燥收缩值，如图3所示。

3.3 自然环境下的墙体表面和加气混凝土砌块表面的变形

于7月8日、10月8日、12月8日测试了墙体砂浆层表面和墙体加气混凝土表面的变形规律(取三个测点的平均值)，同时测试了墙体表面的温度和空气的湿度。温度采用铂电阻温度传感器，精度±0.2℃；相对湿度传感器的精度±5％。温度和湿度的测试结果如图4和图5所示；墙体表面砂浆层和墙体加气混凝土砌块的应变值如图6和图7所示。

从图6和图7可以看出，加气混凝土墙体表面砂浆层变形波动1200 ，24h最大温差在16℃，最大相对湿度波动值80％左右；10月8日墙体表面砂浆层的变形波动幅度800 ，24h最大温差22℃左右，最大相对湿度波动值60％；12月8日，24h最大温差24℃左右，最大相对湿度波动值20％，墙体砂浆表面砂浆变形波到幅度达1600 。通常在厦门地区冬季是墙体表面开裂的多发季节，从变形的角度来分析，7月份天气的湿度波动大，对墙体表面砂浆层影响不大。由于加气混凝土的多孔特性，环境的相对湿度变化对加气混凝土影响较大。12月份主要受温度影响为主，温度对砂浆层的影响较大，但对加气混凝土的影响较小。

3.4墙体抹面砂浆收缩应力与开裂风险

按照《建筑砂浆基本性能试验方法》(JGJ70—90)测定抹面砂浆的弹性模量1.2GPa，劈裂抗拉强度1.5MPa。因抹面砂浆早期的徐变较大，56d以后可以不考虑徐变的影响。7月8日虽然墙体抹面砂浆层的变形波动较大，因抹面砂浆的徐变作用，抹面砂浆层一般不会出现裂纹，实际观测墙体表面砂浆出现裂纹的时间是12月份。墙体开裂风险可以用式(1)来计算哺1，计算的结果如图8所示。因为影响墙体开裂的因素很多，一般当田超过临界开裂风险叼。 =0.8时，可以认为墙体开裂的风险很大。计算结果表明12月份的墙体抹面砂浆层的开裂风险很大。

                      （1）            

式中， 为开裂风险； 为拉应力，MPa； 为抗拉强度，MPa。

4 结论

加气混凝土墙体的变形受温度和湿度共同作用，抹面砂浆的变形应与加气混凝土砌块的变形相协调，抹面砂浆抗开裂能力的提高，增加了对加气混凝土砌块的防护，提高了加气混凝土墙体的抗开裂能力。研究表明墙体的抹面砂浆层变形主要受温度的影响，而加气混凝土的变形主要受湿度的影响，因此有效的界面剂有利于封闭加气混凝土砌块表面的气孔，减少加气混凝土砌块的水分迁移，减少其变形。

-----------摘自《建筑科学》