磚和砌塊吸水率檢測技術(shù)研究

一、檢測原理

磚和砌塊吸水率檢測的核心原理是基于質(zhì)量守恒定律，通過測定試樣在充分吸水前后質(zhì)量的變化，計算其吸水能力。其科學(xué)依據(jù)在于多孔材料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的毛細(xì)管作用。

材料內(nèi)部存在大量開口氣孔和閉口氣孔。當(dāng)試樣浸入水中時，水在毛細(xì)管力作用下，通過開口氣孔逐漸滲入材料內(nèi)部，直至達(dá)到飽和狀態(tài)。吸水率（W）通常以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，計算公式為：

其中：

• $m_0$ 為試樣干燥至恒重時的質(zhì)量（g）。

• $m_1$ 為試樣吸水飽和后的質(zhì)量（g）。

對于某些高密度或低孔隙率的砌塊，也采用體積吸水率進(jìn)行評估，其原理相同，但結(jié)果表示為吸入水分的體積占試樣總體積的百分比，更能反映材料內(nèi)部孔隙的總體積。

二、檢測項目

磚和砌塊吸水率檢測可根據(jù)檢測條件和目的進(jìn)行系統(tǒng)分類：

1. 常溫常壓吸水率：基礎(chǔ)的檢測項目，將干燥試樣浸入常溫（通常為20±5℃）水中，在常壓下浸泡至質(zhì)量不變后測定。此項目主要反映材料在自然狀態(tài)下的吸水性能。

2. 沸煮吸水率：將試樣放入沸水中煮沸規(guī)定時間（通常為5小時）后測定。沸煮過程有助于排出閉口氣孔中的空氣，使水能進(jìn)入更細(xì)微的孔隙，因此沸煮吸水率通常高于常溫吸水率，能更真實地反映材料的潛在大吸水量和孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)達(dá)程度。此項是燒結(jié)磚類產(chǎn)品的重要考核指標(biāo)。

3. 真空飽和吸水率：將試樣置于真空容器中，抽真空至特定壓力并保持一段時間，然后注水并在真空或常壓下浸泡。此方法能更徹底地排除孔隙中的空氣，實現(xiàn)更高程度的飽和，其結(jié)果接近材料的理論飽和吸水率，常用于精密研究或?qū)箖鲂杂袠O高要求的材料評估。

4. 毛細(xì)管吸水系數(shù)：此項目不測定總吸水率，而是測定單位面積試樣在單位時間內(nèi)通過毛細(xì)管作用吸收的水的質(zhì)量。它更側(cè)重于評價水在材料中傳輸?shù)乃俾?，對于評估外墻材料的抗雨淋滲透性能至關(guān)重要。

三、檢測范圍

吸水率檢測廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)各類墻體、屋面及地面材料：

• 燒結(jié)制品：燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、燒結(jié)空心磚和砌塊。吸水率直接影響其耐久性，尤其是抗凍性。

• 混凝土制品：普通混凝土小型砌塊、輕集料混凝土小型砌塊、裝飾混凝土砌塊。吸水率影響砌筑砂漿的保水性、粘結(jié)強度及墻體的干縮開裂風(fēng)險。

• 蒸壓硅酸鹽制品：蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、加氣混凝土砌塊。此類材料孔隙結(jié)構(gòu)特殊，吸水率及吸水速度是其關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)。

• 天然石材：用于墻體砌筑的天然石材，吸水率與其風(fēng)化抵抗能力密切相關(guān)。

• 裝飾磚與路面磚：吸水率影響其耐污性、抗霜凍破壞能力及與基層的粘結(jié)效果。

四、檢測標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對吸水率檢測的規(guī)定在細(xì)節(jié)上存在差異。

• 中國標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 2542《砌墻磚試驗方法》：規(guī)定了燒結(jié)磚和蒸壓磚的常溫常壓與沸煮吸水率試驗方法。

  • GB/T 4111《混凝土砌塊和磚試驗方法》：規(guī)定了混凝土制品的吸水率試驗方法，通常為常溫浸泡24小時或48小時。

  • GB/T 11969《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》：針對加氣混凝土，規(guī)定了特定的吸水率測試流程。

• 與地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)：

  • ASTM C67/C140：美國材料與試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，對磚和混凝土砌塊的吸水率測試有詳細(xì)規(guī)定，包括冷浸水和沸煮法。

  • EN 772系列：歐洲標(biāo)準(zhǔn)，對砌體單元的測試方法進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)范，其吸水率測試（Part 11）通常要求真空飽和或沸煮飽和，以獲取更徹底的飽和狀態(tài)。

對比分析：

• 飽和方法：中國標(biāo)準(zhǔn)對燒結(jié)磚強調(diào)沸煮法，而歐美標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM, EN）更普遍地采用真空飽和法，認(rèn)為其結(jié)果更精確、重現(xiàn)性更好。

• 試樣數(shù)量與處理：EN標(biāo)準(zhǔn)通常對試樣的干燥溫度、時間及冷卻條件有更嚴(yán)格的控制。

• 結(jié)果應(yīng)用：各國標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件（尤其是凍融循環(huán)的嚴(yán)重程度），對吸水率的限值要求不同。例如，在寒冷地區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)對吸水率的要求更為苛刻。

五、檢測方法

以典型的沸煮法（適用于燒結(jié)磚）和常壓浸泡法（適用于混凝土砌塊）為例：

1. 試樣制備：按規(guī)定數(shù)量取樣，將試樣切割成規(guī)定尺寸或使用整塊，清除表面粉塵。

2. 干燥處理：將試樣放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105±5℃下干燥至恒重（間隔規(guī)定時間稱量，質(zhì)量變化小于規(guī)定值），并于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱量干燥質(zhì)量$m_0$。

3. 飽和處理：

   • 沸煮法：將試樣浸入水槽中，加熱至沸騰并維持5小時。停止加熱后，在原水中浸泡至常溫（通常≥12小時）。取出，用濕毛巾擦去表面水分，立即稱量$m_1$。

   • 常壓浸泡法：將試樣完全浸入常溫水中，水面高出試樣。浸泡24小時或48小時（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）后取出，同樣擦去表面水分，立即稱量$m_1$。

   • 真空法：將試樣放入真空容器，抽真空至指定負(fù)壓并保持規(guī)定時間，然后向容器中注入水至完全淹沒試樣，在真空或常壓下浸泡規(guī)定時間后稱量。

4. 操作要點：

   • 恒重判定：必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的冷卻時間和質(zhì)量差進(jìn)行恒重判定。

   • 飽和程度：確保試樣完全被水淹沒，無氣泡附著。

   • 表面水處理：擦去表面水分時應(yīng)采用濕潤的擰干毛巾，操作迅速、一致，避免內(nèi)部水分蒸發(fā)或外部水分殘留引入誤差。

   • 稱量速度：飽和試樣稱量必須迅速，以防水分蒸發(fā)影響結(jié)果。

六、檢測儀器

1. 鼓風(fēng)干燥箱：用于試樣干燥，要求溫度控制精確、均勻，通常控溫精度需達(dá)±2℃，并帶有強制鼓風(fēng)功能以使箱內(nèi)溫度均勻。

2. 電子天平：用于質(zhì)量稱量，應(yīng)根據(jù)試樣質(zhì)量選擇合適量程，精度至少為0.1g，對于小試樣或研究用途，精度需達(dá)0.01g。

3. 水槽與加熱裝置：用于沸煮法，水槽應(yīng)由耐腐蝕、不影響水質(zhì)的材料制成，加熱裝置應(yīng)能保證水在要求時間內(nèi)沸騰并維持穩(wěn)定。

4. 真空容器與真空泵：用于真空飽和法，真空容器需能承受負(fù)壓并密封良好，真空泵應(yīng)能抽至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的真空度（如絕對壓力低于20mbar）。

5. 毛細(xì)管吸水系數(shù)測定裝置：通常包括一個支撐試樣的支架，一個與試樣底部接觸的水槽，以及一個能自動記錄時間與吸水質(zhì)量的精密天平和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

七、結(jié)果分析與評判標(biāo)準(zhǔn)

1. 結(jié)果計算：

   • 計算單個試樣的吸水率，再計算一組試樣的算術(shù)平均值作為終檢測結(jié)果。

   • 報告中需注明檢測方法（如沸煮法、常壓浸泡法）。

2. 評判標(biāo)準(zhǔn)：

   • 評判依據(jù)是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的吸水率限值。例如：

     • 燒結(jié)普通磚（GB 5101）：優(yōu)等品≤18%，一等品≤20%，合格品≤22%。

     • 混凝土實心磚（GB/T 21144）：強度等級MU15以下≤12%，MU15及以上≤10%。

     • 輕集料混凝土小型空心砌塊（GB/T 15229）：根據(jù)不同密度等級，要求≤20%或≤18%。

   • 分析與應(yīng)用：

     • 耐久性評估：高吸水率通常意味著材料的抗凍性較差。在凍融循環(huán)中，孔隙中的水結(jié)冰體積膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致材料剝落、開裂。因此，吸水率是預(yù)測材料抗凍性的關(guān)鍵間接指標(biāo)。

     • 施工性能：吸水率過高的砌塊會過快吸走砂漿中的水分，影響水泥水化和砂漿強度發(fā)展，降低砌體粘結(jié)強度。需在砌筑前充分濕潤或使用保水性好的專用砂漿。

     • 熱工與隔聲性能：一般而言，吸水率高的材料孔隙率也高，其導(dǎo)熱系數(shù)可能較低，保溫性能較好，但強度通常會降低。

     • 質(zhì)量穩(wěn)定性：同一批次產(chǎn)品吸水率結(jié)果離散性大，可能反映出生產(chǎn)工藝（如原料配比、成型壓力、燒結(jié)或養(yǎng)護(hù)溫度）不穩(wěn)定。

     • 綜合判斷：吸水率需與材料的強度、密度、軟化系數(shù)等其他性能指標(biāo)結(jié)合分析，才能對材料質(zhì)量做出全面、準(zhǔn)確的評價。