_饱和系数_在烧结砖中的应用及其机理探讨.docx
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1、“饱和系数在烧结砖中的应用及其机理探讨李庆繁辽宁省墙材工业协会, 沈阳 110032摘 要 本文首先介绍饱和系数 在烧结砖标准中的应用 , 进而讨论饱和系数的应用机理 、科学试验和应用实践 ,表 明饱和系数与烧结砖和砌块的抗冻性存在明显的相关性 ,而 与 抗 风 化 性 能 无 关 联 。 因 此 ,以饱和系数评定抗风化性能不尽合理 ,且 GB13544 等 烧 结 砖 国 家 标 准 规 定 的 粉煤灰砖和粘土砖的饱和系数亦不合理 。 为提高烧结砖和砌块的抗冻性 和 耐久性 ,应 正 确 认 识 和应用饱和系数 。关 键 词 饱 和 系 数 ;应 用 ;机 理 ;抗 冻 性 ;抗 风 化 性
2、 能 ;相 关 性 ;探 讨误 判 , 而 不 是 对抗冻性的误判 , 还 规 定 当 “ 饱 和 系数 不 符 合 规 定 时 ,应 进 行 15 次 冻 融 循 环 试 验 , 如 合格那么说明 “抗风化性能 合格。据 有 关 烧 结 砖国家标准编制说明介绍 ,所 规 定的 抗 风化性能指标与美国材料和试验协会 ASTM 烧 结 砖 的 标 准 一 致 , 如 GB 13544-2021 ? 烧 结 多 孔 砖 和 多 孔 砌 块 ? 国家标准编制说明 介 绍 : “GB13544-2000?烧 结 多 孔 砖 ? 所规定的抗风化性能指 标 与 美 国 ASTM C672-07 基 本 一
3、 致 ,所 以 这 次 仍 维持原指标不变 。 前言1? 关 于 砌 墙 砖 “ 饱 和 系 数 的 分 析 ? 见 ? 砖 瓦 ?2005 年第 2 期一文认为 :“砌墙砖饱和系数是反 映 其抗风化性能的主要指标 ,笔者认为不尽合理 。 这 也 表 明一些从事烧结砖质量检验的人员 ,对 于 “饱 和系数 应用及其机理的认识较为模糊 。 对此,笔者 认为有必要加以澄清 ,以 利 于 “饱 和 系 数 的 正 确 应 用和提高烧结砖和砌块的抗冻性 和 耐 久 性 ,使 之 满 足建筑应用的需要 。表1抗 风 化 性 能“饱和系数 的应用22.1“饱和系数 在烧结砖国家标准中的应用“饱和系数亦称“
4、饱和度或“饱水系数,简单地 说,是指材料在常压自然状态下吸水饱和的程度。“饱 和 系 数 应用从国家标准 GB5101-93?烧 结普 通 砖 ?开 始 ,至 今 已 有 近 20 年 的 历 史 。目 前 可 以看 到 的 “饱 和 系 数 应 用 实 例 , 是 在 GB13544-2021?烧结多孔砖和多孔砌块 ?、GB13545-2003?烧 结 空 心 砖 和 空 心 砌 块 ?、GB5101-2003 ?烧 结 普 通 砖 ?和 GB26538-2021?烧 结保温砖和保温砌块 ?等 烧 结 砖国 家 标 准 中 ,将其作为判定砖和砌块 “抗 风 化 性 能 合格与否的技术指标 。
5、 这 些 标 准 中 所 规 定 的 “饱 和 系 数 指 标 最高限值根本一致 , 见 表 1。 另 外 ,在 GB5101 -2003 和 GB13544 -2021 中 对 “ 抗 风 化 性 能还规定了 5h 煮沸吸水率要求 。 同时在上述标准 中 ,为 了 防 止 “饱 和 系 数 不 合 格 对 “抗 风 化 性 能 的在 与 建 筑材料有关的书籍和资料介绍建筑材 料性能的章节中 ,唯 有 在 依 据 烧结砖的国家标准 介绍烧结砖和烧结砌块的性能时 ,才 可 以 看 到 “ 抗风 化 性 能 这 一 术 语 ,因为建筑应用要求 的 是 材 料 的 耐 久 性 、抗 冻 性 等 ,而
6、 非 “抗 风 化 性 能 。 因 此 ,其 他建筑材料规定的重要性能包 括耐久性和抗冻性 等 ,而 非 “抗 风 化 性 能 。 事 实 上 将 “抗 风 化 性 能 规 定为烧结砖和砌块的重要性能 不 尽 合 理 , 这 一 点26墙 材革新与建筑节能 2021.3项 目 分 类饱 和 系 数严 重 风 化 区非 严 重 风 化 区平 均 值单 块 最 大 值平 均 值单 块 最 大 值粘 土 砖 和 砌 块 NB0.850.870.880.90粉煤灰砖和砌块 FB页 岩 砖 和 砌 块 YB0.740.760.780.80煤矸石砖和砌块 MB新型墙材New Wall Materials已
7、 在?关 于 GB13544-2021 中 没 有 规 定 砖和砌块抗冻性指标的商榷和建 议 ?见 ?墙材革新与建筑节能 ?2021 年 第 9 期 等 相关文章中说明 ,这 里 不 再 赘 述 。2.2“饱 和 系 数 在美国材料和试验协会 ASTM烧结砖标准中的应用“饱和系数 应用机理的探讨33.1 材料与水和 “饱和系数 有关的性质建 筑 材 料 包 括墙体材料与水直接有关的性质 有 :吸 水 性 、吸 湿 性 、抗 渗 性 、耐 水性和抗冻性等 ,并 没有“抗风化性能 。 其中与 “饱和系数 关系最为密 切 的 是 “抗 冻 性 。 因 此 ,这里仅对吸水性和抗冻性 进行讨论 。由于我
8、国烧结砖的 国 家 标 准 中“抗 风 化 性 能 的 规 定 ,是 参照美国材料和试验协会 ASTM 烧 结砖的标准做出的 ,为此 ,研 读 了 美 国 ASTM C216?装 饰 砖 ?、C62?建 筑 用 砖 ?、C672?空 心 砖 ?和 C67?砖 和结构用烧结砖抽样和检验方法 ?等与烧结砖有关的 标准及相关资料 ,以 便 了 解 美国相关标准中对砖的 抗风化性能是如何规定的 。 美国材料与试验协会早吸水性在有关建筑材料 或墙体材料书籍和资料中 ,认为吸水性是指材料在水中 能吸收水分的性质 ,其 大 小用吸水率来表示 ,也 就 是用材料或制品在常压自 由吸水饱和状态下吸收的水分质量
9、或 体 积 与 其 干 质量或自然状态体积之比 的 百 分 率 表 示 。 因 此 ,在 所见到的有关建材的书籍 和 资 料 中 ,均 未 对 饱 和 吸 水率和饱和系数进行专门介绍 。岩 石 吸 水 性 ,是 指岩石在一定的试验条件下吸 收水分的能力 ,称为岩石的吸水性 。 常用吸水率 、饱 和吸水率及饱水系数 即饱和系数 指标表示 。由于这里所说烧 结砖和砌块的吸水性 ,涉 及 到在 1975 年就公布了饱 和 系 数 ,给出了饱和系数的 用途,即在冻结试验中作为评价手段 。美国国家标准 局根据严格的试验方法找出了 砖在与水接触状态下 ,砖 抵 御周期性冻融的能力和 饱和系数之间的合理关系
10、 。 根据这项工作的结果 ,美 国 材 料 与 试 验 协 会 在 ASTM C216、C62、C672 等 烧结砖标准中 ,对饱和系数值做了规定 。美 国 ASTM C672、C62、C216 等 以 粘 土 、 页 岩 ,或类似的天然材料等为原料 的 烧 结 砖 标 准 ,均 按 高 抗 冻 性 SW 级 指吸饱水后用于冷冻情况下 , 有 较高且均匀的抗破坏性 的 砖 和 中 等 抗 冻 性 MW 级在一定的试验条件下吸收水分的能力 ,其 指 标 应指用于对抗冻性允许中等 且并很不均匀的抗破坏 性 的 部 位 的 砖 ,或 不 允 许 饱 水时用于温度低于冰点 以下部位的砖 分为两个等级
11、。 对于砖的耐久性 ,按砖 的 不 同 等 级 ,而不是按原材料的不同 ,规 定 了 基本相同的物理性能指标 , 其 中 包 括 5h 煮 沸 吸 水 率 和饱和系数指标 见表 2,以及抗冻性要求 。同时规 定 , 当 砖 5h 煮 沸 吸 水 率 和饱和系数指标不符合规 定 时 ,需 进 行 50 次 冻 融 循 环 试 验 。 这 一 规 定 表 明 ,有 :吸 水 率 、饱 和 吸 水 率 沸 煮 5h 吸 水 率 和 饱 和 系数 ,因 此 。 在这里借用岩石的 吸 水 性 ,分 析 、讨 论 烧 结砖和砌块的吸水性 。1吸水率 。材料自由吸水即在常温常压下吸水饱和时的吸水率,用质量吸
12、水率 Wmk 或体积吸水率 Wvk 来表示 。 两者分别是指材料在自由吸水饱和状态下, 所吸水 的质量 mswk 占材料绝 干 质 量 m 的 百 分 率 ,或 所 吸 水如 5h 煮沸吸水率和饱和 系数指标符合规定 ,冻性合格 ,不需要再进行 50 次冻融循环试验 。那么 抗的体积 Vswk 占材料自然状态体积 V 的百分率。即W = mswk 100%= mswk-m 100%1mkmmASTM C216?装饰砖?要求在风化指数大于 1270表2物 理 性 能2021.3 墙材革新与建筑节能 27等 级最 小 抗 压 强 度 MPa在总面积上的平均最小值 最 大 吸 水 率 %5h 沸 煮
13、 最 大 饱 和 系 数5 块 平 均 值单 块 值5 块 平 均 值单 块 值5 块 平 均 值单 块 值SW 级300020.7250017.217.020.00.780.80MW 级250017.2220015.222.025.00.880.90新型墙材New Wall MaterialsWvk= Vswk 100%= mswk-m 1 100%那么孔隙率 P 等于体积饱和吸水率 Wvp,即P=Wvp3饱和系数 。2VoVo w8质量吸水率与体积吸水率的关系为 :Wvk= od Wmk材料的质量和体积吸水率 Wmk 和 Wvk分 别 与质 量 和 体 积 饱 和 吸 水 率 Wmp 和
14、Wvp 之 比 , 称 为 饱 和系数 K。 用公式表示如下 :3w吸水率主要与材料的 孔 隙 率 ,特别是开口孔隙 率 有 关 ,并与材料的亲水性 和 憎 水 性 有 关 。孔 隙 率K= Wmk = Wvk大或体积密度小 ,特 别 是 开 口孔隙率大的亲水性材 料具有较大的吸水率 。 多孔材料的吸水率一般用体 积吸水率来表示 。由于封闭孔隙不吸水 常 压 下 ,而 主 要 是 开 口 孔 隙 吸 水 ,因 此 ,可以认为当材 料 吸 水 饱 和 时 ,材 料所吸水体积 Vswk 与开口孔隙的体积 Vk 相等,即9Wmp Wvp还可由如下关系式计算饱和系数 :K= Pk = Vk = Vsw
15、k = Vswk 10PVpVpVswp式中:Pk开口孔隙率 %;P孔隙率 %;Vk开口孔隙体积 cm3,m3;Vp所有孔隙体积 cm3,m3;Vswk常压吸水饱和时的吸水体积 cm3,m3。 Vswp高 压 、真空或煮沸条件吸水饱和时 的 吸 水体积 cm3,m3。饱 和 系 数 反 映了材料中开口孔隙与闭口孔隙 的 相 对 含 量 。 饱 和 系 数 越 大 ,开口孔隙的数量相对 越多,而闭口孔隙相对越少 。Vswk=Vk4由 前 述 可 知 ,材 料 的吸水率可直接或间接反映 材料的局部内部结构及其性质 ,即可根据材料吸水 率的大小对材料的孔隙率 、孔隙状态及材料的性质 作出粗略的评价
16、。2饱和吸水率 。是 指 砖 和 砌 块 在 高 压 一 般 压 力 为 15MPa、真 空或沸煮条件下吸水饱和时 的 吸 水 率 ,用 质 量 饱 和吸水率 Wmp 或体积饱和吸水率 Wvp 来表示 。 两者分 别是指材料在高压 、真空或沸煮条件下 ,材 料 内 部所 有 孔 隙 吸 水 饱 和 状 态 时 ,所 吸 水 的 质 量 mswp 占 材 料绝干质 量 m 的 百 分 率 ,或所吸水的体积 Vswp 占 材抗冻性1抗冻性 。材料在饱水状态下 ,能经受屡次冻融循环作用 而 不 被 破 坏 ,且强度也不显著降低的性质 ,称 为 抗冻性。 材料的抗冻性用抗冻等级表示 。 抗冻等级是以
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- 饱和 系数 烧结 中的 应用 及其 机理 探讨
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