蒸压加气混凝土(1)
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蒸压加气混凝土
一、关于加气混凝土
加气混凝土全称蒸压加气混凝土（英文名Autoclavedaerated concrete，缩写AAC，也称ALC，分蒸压加气混凝土砌块Autoclavedaerated concrete blocks和蒸压加气混凝土板Autoclavedaerated concrete slabs），是以砂（包括各类尾砂及其他含硅工业废弃物）、粉煤灰等硅质材料和石灰、水泥等钙质材料为主要原料，掺加铝粉为发气剂，通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压养护等工艺生产的新型墙体材料，具有轻质、保温、不燃和可加工等特性，并具有节能、利废、提高资源利用率等优势，是我国推广应用最早，使用最广泛，技术最完整的轻质墙体材料之一。生产和使用加气混凝土，既节能、节地、减少资源消耗，保护生态环境，又可促进建筑业的现代化进程。
木结构建筑因极具亲和力而备受推崇。加气混凝土正是一种和木材有着极相似性能的建筑材料，尤其表现在低密度、保温隔热和可加工等性能，但又有胜过木材的不燃性，因此，自加气混凝土自问世以来，始终方兴未艾，并被越来越多的国家所接受。
早在上世纪30年代，我国就有了生产和使用加气混凝土的记录。当初，在上海平凉路桥边，建成一座小型加气混凝土厂，其产品用于上海大厦、国际饭店、锦江饭店、新城大厦等高层建筑的内隔墙，这些建筑一直延用至今。1965年从瑞典引进西波列克斯（Siporex）技术专利，建设我国第一家加气混凝土生产企业——北京加气混凝土厂，其产品应用于北京的许多著名建筑。
加气混凝土工业在我国经历了近50年的发展历史，“十二五”期间我国加气混凝土达到空前的发展时期，生产规模不断扩大，技术装备、产品质量都有了较大的提高。据不完全统计，到“十二五”末全国已建成生产企业约2000家，总设计能力约2亿立方米；总产量约为1.1亿立方米。生产的快速发展，推动了市场的发展，我国加气混凝土已成为许多地区节能建筑的主导墙体材料。我国加气混凝土已经形成一个包括产品生产、装备制造、配套材料生产和科研设计的完整体系，成为我国建筑节能和墙体材料改革的重要力量。
上海大厦
上海国际饭店
北京饭店
北京建国饭店
今天，加气混凝土在墙改、节能和防火的应用基础上，更发挥了适应建筑产业化的优势。建筑无不追求个性的表现，而加气混凝土符合建筑的这一特性，它会让建筑师的想象发挥的淋漓尽致，这在近期的中国尊第五层13.2m层高的设备层和武清阿里巴巴菜鸟单层32m的智能仓库的建设中，尽显建筑空间构筑的超强能力（详见案例介绍）；而在中国国学中心和天津万丽宾馆则实现了浪漫的想象。
中国国学中心倾斜墙主体结构
中国国学中心倾斜墙安装
天津万丽宾馆圆弧形外墙
天津万丽宾馆圆弧形内墙
二、加气混凝土性能
加气混凝土在我国已实现了工业化生产，其产品门类已发展到非承重砌块、承重砌块、保温块、墙板、屋面板、装饰砌块与装饰板以及成套建筑构件和部品，被广泛用于工业与民用建筑，成为一种极富生命力的新型建筑材料，在为社会提供节能建材的同时，消纳了粉煤灰等大量的工业固体废弃物，为环保事业做出了极大贡献。
（一）加气混凝土具有10大特性
1 密度低，强度高
加气混凝土的孔隙达70%~80%，密度一般为400～700kg/m3，相当于实心粘土砖的1/3，普通混凝土的1/5，也低于一般轻骨料混凝土及空心砌块、空心粘土砖等制品，因而被誉为：“浮在水面上的混凝土”。采用加气混凝土作墙体材料可以大大减轻建筑物自重，进而可减小建筑物的基础及梁、柱等结构件的尺寸，可以节约建筑材料和工程费用，此外，轻质特点还有益于降低运输成本。能减少基础和结构的经济投入，也更便于施工和运输。（墙体重约占总荷载的40%，基础约总造价的20%-25%。若墙体重减少2/3，则基础投入可减少26.8%）。
在轻质材料中加气混凝土是一种高强材料，并且由于砌块尺寸大和使用粘结剂砌筑，能充分保证砌体的整体承载能力。加气混凝土砌块平均抗压强度为3.6MPa，其砌体平均抗压强度达2.9MPa（B05级），体现出加气混凝土砌块的强度利用系数很高。
2 导热系数低，保温隔热好
加气混凝土内部具有大量的气孔和微孔，因而有较低的导热系数。加气混凝土的导热系数通常为0.10～0.18W/(m.k)，仅为实心粘土砖的1/4～1/5，普通混凝土的1/5～1/10。通常20cm厚的加气混凝土墙的保温隔热效果，相当于49cm厚的普通实心粘土砖墙，不仅可节约采暖及制冷能源，而且可大大提高建筑物的平面利用系数，单一材料即能达到国家节能设计标准的要求。
3 抗震性好
根据牛顿第二定律F=ma，地震效应与建筑的重量成正比，重量大，地震效应也大。所以，减轻房屋自重，是提高住宅结构抗震能力的有效办法。我们知道，砌筑240mm厚的墙体，每平方米重量仅为120 kg/m2，加气混凝土砌块墙是最轻，地震惯性力最小，抗震性也就越好。
4 良好的耐火性，不产生有害气体
加气混凝土的主要原材料大多为无机材料，根据本身又具有保温隔热性能，因而，具有良好的耐火性能，并且遇火遇热不散发有害气体；由于对建筑物中的钢筋具有较好的隔热作用，当加气混凝土建筑遭遇火灾时，往往仅在表面造成损伤，对结构性能并不起根本的破坏。加气混凝土达到耐火4小时的要求。
5 良好的吸声性和隔声性
加气混凝土由于特有的多孔结构，因而具有一定的吸声能力（吸声系数0.2）；按同密度材料比较，加气混凝土具有较好的隔声性，但也和其它轻质材料一样，加气混凝土隔声性能受“质量定律”支配，单位面积材料的重量越轻，隔声能力越差，但完全可以通过建筑措施来解决。
6 吸水量大但吸水速度慢
加气混凝土与粘土砖不一样，其毛细孔基本被气孔阻断，毛细管作用较差，形成了吸水缓慢的特性。但是，加气混凝土的空隙很高，一般达到70%~80%，必然，所能容纳的水量又很大（当然，要使水分完全充满气泡是很难的）。
7 居住的舒适性
两个温度不同物体之间，温度较高者对温度较低者通过辐射进行热交换（与它们所在空间的空气温度无关）。当室内墙体与空气间的温差大于3℃时，人体与墙壁之间的相互辐射现象会引起人们生理不适。
加气混凝土建造的房屋无论外面气候条件如何，都能最大限度地消除墙壁与人体间的辐射现象，并获得和保持室内空气相对湿度的平衡，即既不干燥也不潮湿。
8 具有可加工性，施工便捷
加气混凝土不用粗骨料、具有良好的可加工性，可锯、刨、钻、钉，并可用适当的粘结材料粘结，为建筑施工创造了有利的条件。施工时可连续砌筑，不受一次只可砌1m高度限制。一般传统黏土砖(10-12)m2/人.日，而加气混凝土砌块(15-25)m2/人.日，节约了1/2的时间，降低了劳动力成本。
9 原材料来源广泛，消纳工业废弃物
加气混凝土可以用砂子、矿渣、粉煤灰、尾矿、煤矸石及生石灰、水泥等原料生产，可以根据当地的实际条件确定品种和生产工艺，并且，可大量消纳工业固体废弃物。
加气混凝土除了可以大量利用工业固体废弃物，节省生产和使用能耗以外，生产中不排放其他废弃物，而由于生产和使用大量节约了能源，因此，每生产1万m3加气混凝土，节约生产能源折合标煤约257tce，相当于减少CO2排放536t，减少SO2排放4t；每1万m3加气混凝土用于建筑，每年节约采暖能耗210tce，减少CO2排放435t，减少SO2排放2.27t。
10 节约能源，环境友好
加气混凝土生产能耗一般在34.6kgce/m3，而普通实心黏土砖生产能耗一般在58.57kgce/ m3，每1万m3加气混凝土比相同产量的实心黏土砖，节约生产能耗折合标准煤约257tce。
砌筑每平方米墙面（24cm）所用黏土实心砖所含能耗在14.08kgce/m2左右，而砌筑每平方米墙面（24cm）所用加气混凝土砌块能耗仅为8.03kgce/m2左右，仅此，加气混凝土砌墙就比黏土实心砖砌墙节约能源6.05kgce/m2，当为达到建筑节能标准而增加黏土砖墙厚度时，这一差距还将扩大。
目前，北方采暖地区室内设计温度为18℃，采暖期为90天，每平方米建筑面积每年采暖能耗在18～20kgce(以煤取暖)，而南方地区，如果采用空调防寒降温，每年消耗能源将是北方采暖地区(以煤取暖)，能耗的3倍左右，即30～40kgce。同样，如果采用同一方式进行采暖，以导热系数仅为粘土砖1/3的加气混凝土砌块代替普通实心黏土砖作维护结构，则每年每平方米建筑面积采暖能耗大约可节省16kgce。每1万m3加气混凝土可建住宅约5万m2，每年仅采暖这一项即可节约能源消耗800tce；按现有建筑材料使用水平，则每年节约采暖能耗210tce。
加气混凝土作为一种理想的节能建材产品，广泛应用于宾馆饭店、写字楼、商场、住宅和工业厂房。在新农村建设进程中也有着广泛的用途,三层和三层以下的低层建筑，可用加气混凝土制品（砌块、板材）做承重墙，和非承重墙，坡屋面可采用屋面板。
（二）加气混凝土的物理力学性能
加气混凝土按照不同的用途具有多种规格，以满足不同建筑的需要。加气混凝土的主要规格和性能列于以下三表，实际选用请参照有关标准的最新版本。
需要特别说明的是用于墙体砌筑的砌块尺寸应遵循长度大于高度，高度大于宽度的要求，不论是砌块还是板材，在应用时应由产品生产企业提供二次设计图（或称排块图或排板图），以便企业组织生产时，其规格有利于发挥产品性能，避免不合理使用，减少现场加工。
物理力学性能表中的干燥收缩值，是产品的判定值，并不等于实际使用过程中的变形量。在实际使用中，应按GB11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》要求的收缩曲线，确定使用条件下的变形量并用于设计计算。
（三）常见加气混凝土认识误区
关于龄期。龄期是水泥混凝土的基本概念，反应是一个缓慢进行的过程，C3S水化后的抗压强度，假如以180天的抗压强度为参照，7天仅为50%，28天为80%，谈水泥混凝土的强度必须明确龄期。加气混凝土的强度是CaO+SO2+H2O（加热）水热合成反应生成C-S-H，C4S5H5或C5S6H6等，其水热合成反应基本上在蒸压养护过程中（1.2MPa饱和蒸汽恒压6h以上）完成，其特点可描述为合成时存在水化反应，使用阶段无水化反应；试验表明，加气混凝土的抗压强度和干燥收缩会随着龄期的增长而变化，但这一变化是由含水率变化引起，龄期延长，加气混凝土中含水降低，强度增长，干燥收缩降低。如果做一个反向的试验，将加气混凝土在较低温度下先烘干，然后在95%的湿度环境下逐步吸湿并进行抗压强度试验，其抗压强度却随着时间延伸和含水率的提高而逐步降低，结果更明确地说明，强度和干燥收缩与含水率有关，而与龄期无关。
关于强度。加气混凝土的质量是靠包括外观和尺寸偏差、抗压强度、干密度、干燥收缩、抗冻性和导热系数等指标体系控制，这些指标不分轻重缓急而同等重要。因此，仅关注强度指标显然不科学。片面强调强度，还有可能导致其他指标值下降，从而影响使用。加气混凝土的优势在于轻质保温，片面强调强度不仅在生产成本上没有优势，又会在干密度等方面容易失去控制，从而丢掉轻质保温的优势。
关于渗水。加气混凝土的一个特性就是吸水量大但吸水速度慢，试验表明，黏土砖在36小时即完成水分迁移240mm，而加气混凝土14天仍为完成同样距离的水分迁移。从实际建筑观察，大量的墙体渗水，皆因灰缝渗水引起。
关于连接。墙体侧面及顶面与柱、梁、墙、板以及建筑主体连接部位，应采用柔性连接，掌握“刚柔相济”的原则；窗台板应设有止水槽或止水条，以避免雨水沿窗台板渗入墙体。
关于外观和尺寸偏差。尺寸精确的产品是加气混凝土薄层砂浆干法施工技术的推广应用基本条件，也是自保温体系应用的基本条件，放弃外观尺寸的要求，势必将应用停留在普通混合厚层砂浆的湿法施工阶段，这也是建筑中常见的“正反墙”现象以及墙体渗水的原因，特别是“双眼皮”现象，将严重危害建筑质量。
关于抗冻性。有人认为抗冻性是一个区域性指标，对于南方地区没有控制的必要。抗冻性指标是一个耐久性指标，综合反映了其他性能指标，不应在生产和应用中忽视。
三、产品品种
加气混凝土主要分成两大类，即砌块（执行标准GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》）和板材（执行标准GB15762-2008《蒸压加气混凝土板》），砌块主要用于钢筋混凝土框架结构的填充墙，也用于低层建筑的承重墙和填充墙；板材主要用于轻钢框架结构和钢筋混凝土框架结构的填充墙，也用于钢结构的防火和外墙装饰。加气混凝土主要产品品种有：
a.砌块（按用途又分为保温砌块、填充砌块和承重砌块）；
b.异形砌块；
c.内墙板；
d.外墙板；
e.屋面板；
f.楼板；
g.防火板；
h.装饰板；
j.转角板；
k.门窗过梁
四、执行标准及规范
1982年，国家建筑材料工业局颁布了JC315《加气混凝土砌块》标准，这是加气混凝土的第一部产品标准，该标准分别于1989年、1997年和2006年完成修订，并以国家标准颁布，新的标准为GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》。1983年，国家建材局颁布了JC351《蒸压加气混凝土板》标准，这是加气混凝土板的第一部产品标准，该标准于1995年修订，并以国家标准发布，2008年，该标准进行了较大的修订，以符合生产和应用的要求，新的标准为GB15762-2008《蒸压加气混凝土板》。
1984年，我国颁布JGJ17-84《蒸压加气混凝土应用技术规程》，这是我国第一部加气混凝土应用技术规程，在该规程颁布后，首先是北京及东北地区，然后是其它省市相继出台了加气混凝土应用图集，该规程于2008年发布修改版，新标准为JGJ/T17-2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》。2003年，03J104《蒸压加气混凝土砌块建筑构造》，至此，加气混凝土应用有了全国性的构造图集，该图集于2013年重新颁布，新的图集除砌块以外，还纳入了蒸压加气混凝土板的构造，新图集为13J104《蒸压加气混凝土砌块、板材构造》。2003年，在江苏省以南京旭建为主编制的系列图集的基础上，颁布了03SG715-1 《蒸压轻质加气混凝土板（NALC）构造详图》。2006年，06J908-1《公共建筑节能构造（严寒和寒冷地区）》和06J908-2《公共建筑节能构造（夏热冬冷和夏热冬暖地区）》。2006年，在上海市颁布的YTONG轻质砂加气混凝土砌块和板的系列图集的基础上，颁布了06CJ05《蒸压轻质砂加气混凝土（AAC）砌块和板材建筑构造》和06CG01 《蒸压轻质砂加气混凝土（AAC）砌块和板材结构构造》。2011年，CECS289：2011《蒸压加气混凝土砌块砌体结构技术规范》为加气混凝土的应用提供了设计依据。
以下为现行标准及以往但仍有借鉴意义的标准（请以最新版为准）：
产品标准
GB11968--2006《蒸压加气混凝土砌块》
GB15762—2008《蒸压加气混凝土板》
JC/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》
JC/T890-2017《蒸压加气混凝土墙体专用砂浆》
试验方法标准
GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》
JC/T855-1999《蒸压加气混凝土板钢筋涂料层防锈性能试验方法》
GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》
GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》
设计标准
JGJ/T17—2008《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》
13J104《蒸压加气混凝土砌块、板材构造》
06J908-1《公共建筑节能构造（严寒和寒冷地区）》
06J908-2《公共建筑节能构造（夏热冬冷和夏热冬暖地区）》
JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》
JGJ134-2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
JGJ75-2012《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》
CECS289:2011《蒸压加气混凝土砌块砌体结构技术规范》
CECS454:2016《模块化蒸压加气混凝土轻钢复合保温墙体工程技术规程》
（未完待续）