Material design of aerated concrete—An optimum performance design

Abstract

An optimum design for Autoclaved Aerated Concrete (AAC) panel is proposed on the basis of the performance requirements for dwellings. With bulk density representing “property” as an intensive variable and thickness of the wall representing “quantity” as an extensive variable. Performance requirements such as cost, thermal, acoustic insulation and structural safety are illustrated in terms of bulk density d and thickness of wall T for AAC. For the Tokyo area, a combination of d=500 (kg/m³) and T=0.12 (m) is desirable while d=400 and T=0.18 is recommended for colder regions.

Résumé

Nous proposons ici une étude concernant la conception performantielle optimale du Béton Cellulaire Autoclavé (BCA) basée sur l'étude des caractéristiques enregistrées au cours de ces dix dernières années.

L'utilisation monolithique du BCA pour les murs extérieurs est caractérisée par une composition simple et une réduction importante du coût. Cependant, l'amélioration de l'isolation thermique en réduisant la densité apparente tend à être incompatible avec celle de l'isolation phonique. Néanmoins, les demandes de réduction de poids sont souvent incompatibles avec les améliorations des propriétés mécaniques. Tous ces facteurs doivent être pris en compte pour déterminer quelle conception peut aboutir aux meilleures performances.

Avec la densité apparente représentant en principe la «propriété» comme variante intensive et l'épaisseur du mur représentant la «quantité» comme variante extensive, les exigences de performances pour les habitations peuvent être représentées par «d» pour la densité apparente et «T» pour l'épaisseur du mur.

Pour atteindre la performance optimale, l'analyse de la régression des propriétés du BCA: résistance à la compression, résistance à la flexion, moduleE, conductivité thermique et le degré critique de saturation pour la résistance au gel par rapport à la densité apparented, sont d'abord représentés comme des équations expérimentales. Ensuite, les exigences de performance pour les comportements acoustiques, thermiques et mécaniques du mur extérieur sont classées sous forme d'inégalités pour d et T.

En combinant les équations expérimentales avec les inégalités, on peut exprimer les exigences de performances par d et T et faire une vérification par les limites de la résistance à la compression et la durabilité. La représentation graphique des exigences de performances pour les habitations présente une détermination quantitative du rapport entre d et T en fonction des conditions climatiques des pays. Pour la région de Tokio, un rapport d=500 (kg/m³) et T=0,12 (m) est recommandé alors que pour les régions plus froides un rapport d=400 et T=0,18 est recommandé.