溫濕度對加氣混凝土墻體影響研究范文

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《安徽建筑大學學報》2016年第3期

摘要：

本文對加氣混凝土墻體在溫濕度變化下的開裂問題進行試驗研究。通過調整內外墻體溫度、濕度變化研究加氣混凝土砌塊應力應變的變化規律；利用ANSYS軟件理論分析溫差對墻體應力應變的影響。結果表明：隨著內外墻體溫差的增大，加氣混凝土墻體的應變值越大；隨著濕度的變化，應變值的變化不大。

關鍵詞：

加氣混凝土墻體；溫濕度；應變值；ANSYS

0引言

蒸壓加氣混凝土是一種多功能的新型墻體材料并且廣泛應用于工程實踐中，它具有質輕、保溫、隔熱、抗震防火、施工簡便等諸多優點。但由于加氣混凝土的孔隙率大、吸水率高，墻體容易出現空鼓、開裂問題，這樣不但影響墻體外觀質量，更會破壞它的保溫隔熱功效[1]。加氣混凝土墻體開裂問題成為了制約它在工程上應用的關鍵技術問題[2]，成為推廣蒸壓加氣混凝土墻體的最大阻力。在非荷載作用下，地基沉降、溫度及濕度變化、干縮變形等方面因素會導致加氣混凝土墻體產生裂縫，其中溫度效應是加氣混凝土墻體產生裂縫的主要原因[3]。本文主要通過控制溫濕度變化對墻體開裂問題進行研究。通過試驗改變加氣混凝土墻體的溫度、濕度變化，測出加氣混凝土墻體不同部位的應變值大小并分析實驗結果，對加氣混凝土在工程實踐中的應用具有重要的、廣泛的指導意義。

1試驗原材料及方案

1.1試驗原材料試驗樣品:加氣混凝土砌塊由大來新型建材有限公司提供B05A3.5級粉煤灰加氣混凝土砌塊,砌塊的基本性能指標如表1所示。

1.2試驗方案

1.2.1溫度試驗方案

通過調節冷熱面溫度，改變墻體兩面的溫差[5]。本實驗做了三組溫度梯度試驗，溫差分別為15℃，25℃，35℃。冷面溫度均固定著20℃，熱面對應調節溫度是35℃，45℃，55℃。在墻體一側對角線上分別貼上三個應變片，其另一面對應貼上三個應變片，在每隔半小時對數據進行采集，運行時間為30個小時。試驗過程中，冷面與熱面均處于封閉狀態，中間墻體被兩邊箱體封閉。試驗過程如圖1所示。如圖1可知，A是熱面右上角，B是熱面中間，C是熱面左下角，D是熱面溫度傳感器，對應的是a冷面右上角，b是冷面中間，c是冷面左下角，d是冷面溫度傳感器。

1.2.2濕度試驗方案

濕度試驗選擇25℃溫差（冷端20℃、熱端45℃）進行實驗，利用噴水壺在墻體面灑不同量試驗用粉煤灰蒸壓加氣混凝土砌塊規格600mm×240mm×200mm進行砌筑1500mm×1500mm×240mm墻體，進行墻體穩定傳熱實驗，測定墻體在溫濕度變化情況下的應變變化。墻體灰縫用的防火等級為B1級的聚苯板粘合劑753，粘結強度在蒸壓加氣混凝土砌塊中應用能達到大于等于0.5MPa[4]。的水改變墻體濕度。分別在墻體上均勻的灑水400mL和800mL，測定墻體在濕度變化情況下的應變變化。

2試驗結果及分析

2.1溫差對墻體應變的影響

利用穩態傳熱性能測定儀控制墻體兩側的溫度，形成溫度差，測得墻體兩側在15℃、25℃、35℃不同溫差情況下的微應變隨時間變化曲線圖分別如圖2、圖3、圖4，測同一位置（A和a）在不同溫差下，其微應變隨時間變化曲線圖如圖5所示。由圖2、圖3、圖4可知，熱面微應變為正值，冷面微應變是負值，壓應力與拉應力[6]。隨著時間的進行，微應變逐漸趨于穩定。當墻體兩面的溫差逐漸增大時，微應變表現出來的是逐漸增大。由試驗數據表明，應變與應力呈正比，三個應變片位置之間應力的關系是熱面中間B＜熱面右上A＜熱面左下C，冷面中間b＜冷面右上a＜冷面左下c。由圖5可知，隨著墻體兩面的溫差增大，微應變也逐漸增大。溫差為15℃時，熱端A位置的微應變接近3000με；溫差為25℃時，熱端A位置的微應變接近4400με；溫差為35℃時，熱端A位置的微應變接近6000με,對應的拉應力逐漸增大。在同一溫差情況下，應變與應力呈正比，三個應變片位置之間應力的關系是熱面中間B＜熱面右上A＜熱面左下C，冷面中間b＜冷面右上a＜冷面左下c。三組試驗均表現出墻體四周應變集中，尤其左下角較大。

2.2濕度差對墻體應變的影響

在做過溫差對墻體應變的影響后，選擇25℃溫差（冷端20℃、熱端45℃）進行濕度實驗，利用噴水壺在墻體面灑不同量的水來改變濕度。分別在熱墻上均勻的灑水400mL和800mL，墻體隨著濕度不同墻體微應變隨時間變化的結果分別如6和圖7所示。結合溫差為25℃不灑水所得到的數據針對同一位置（A和a）進行圖表繪制，根據圖像分析濕度對微應變的影響，如圖8所示，結合不同濕度的對比圖我們可以發現，濕度差對墻體的微應變的影響較小，幾乎不起作用，隨著濕度差的增大，墻體的微應變也只是產生較小的增加。因此，濕度不是導致加氣混凝土墻體開裂的主要因素。

3數值模擬

蒸壓加氣混凝土砌塊墻體普遍存在著開裂問題，至今還沒有完善的解決措施[7]。在非荷載作用下，墻體裂縫產生的位置及其形式，專家普遍認為溫度應力是導致墻體產生裂縫的主要原因[8]。因此，在蒸壓加氣混凝土砌塊應用普遍的形勢下，研究砌塊在溫差作用下產生應力導致裂縫機理分析，控制墻體產生裂縫的措施，就成為蒸壓加氣混凝土砌塊的一個重大技術問題。本文采用ANSYS有限元軟件中的熱－結構耦合模塊模擬墻體的溫度效應，分析溫度應力導致墻體裂縫產生的機理，其應力云圖分別如圖9、圖10、圖11所示。ANSYS軟件模擬墻體表面應力分布圖中，下面一組顏色由左向右表示應力逐漸增大，即紅色區域的應力值最大，藍色區域的應力值最小。圖中顯示，墻體表面四周的應力值較大，中間的應力值較小，這也說明了在工程實際應用中梁下比墻體中間更容易開裂的原因。在墻體兩側溫差最大值為35℃時，模擬得出應力是從-0.50MPa到0.21MPa，正值代表拉應力，負值代表壓應力，根據規范可知，A1-A6的蒸壓加氣混凝土砌塊的抗拉極限強度為0.1-0.6MPa，本課題使用滿足A5,即小于規范值0.5MPa，沒有導致墻體出現開裂。

4結論

（1）試驗與理論分析表明在溫差相同的條件下，墻體位置不同所受應力應變不同，墻體四周的應力應變值比中心位置大，說明四周墻體容易開裂。

（2）試驗與理論分析表明在墻體同一位置，內外墻體溫差對墻體應力應變影響較大，在一定范圍內，隨著溫差的增大，墻體微應變增大，溫差與應變值成線性關系。

（3）在溫差相同的條件下，濕度的變化對墻體應力應變值影響不大，濕度不是影響墻體開裂的主要因素。

參考文獻：

[1]蔡繼龍,婁明亮,張敏芳.蒸壓加氣混凝土砌塊墻體開裂分析和防裂漏措施[J].科技資訊,2007(10):26-27.

[2]孫錦劍,谷偉,陳興.蒸壓加氣混凝土砌塊溫度裂縫防治措施探討[J].寧波工程學院學報,2011,23(4):93-96.

[3]呂春飛,吳文軍,楊柳.加氣混凝土砌塊變形行為研究[J].建筑節能,2010,38(4):41-42,68.

[4]彭玲,馬新偉,梁海娟.連鎖型混凝土砌塊墻體熱工性能分析[J].沈陽建筑工程學院學報(自然科學版),2013,29(3):507-512.

[5]賈興文.蒸壓加氣混凝土砌塊與砂漿之間粘結強度影響因素的研究[J].建筑砌塊與砌塊建筑,2013(5):42-45+34.

[7]李永敏.淺談蒸壓加氣混凝土砌塊存在的問題與對策[J].廣西土木建筑,2012(1):84-87.

作者:翟紅俠 刁含召 廖紹鋒 黃楷 單位:安徽建筑大學 材料與化學工程學院 安徽建工集團