玻璃纖維改性發泡水泥保溫板抗凍融性能研究

金堅強

（衢州學院 浙江衢州 324000）

引言

發泡水泥保溫板主要材料是水泥，加入雙氧水、硬鈣、發泡劑等攪拌融合發泡而成，是目前墻體保溫最理想的材料之一。其優點是導熱系數低、保溫效果好、與墻體粘結力強、強度高等。自2012年以來，各地市陸續發布了關于發泡水泥保溫板應用技術規程，發泡水泥保溫板應用越來越廣泛。學者們對發泡水泥保溫板性能的影響，做了諸多研究，如林益軍[1]等采用聚氨酯對發泡水泥板進行后處理，發現聚氨酯全水發泡填充使得發泡水泥容重下降，吸水率增加，抗壓強度隨著填充孔徑減小而增大；王艷茹[2]等研究了羥丙基甲基纖維素醚對發泡水泥保溫板孔徑、強度、吸水率及導熱系數的影響；劉成健[3]等研究了發泡水泥保溫板中摻入粉煤灰比例不同對抗壓強度的影響，試驗表明粉煤灰摻入25～45%時，抗壓強度下降相對變化幅度較小；蘭明章[4]等對發泡水泥保溫板孔結構與性能關系的進行了研究，發現在相同容重下，導熱系數隨著平均孔徑的增大而升高，抗壓強度隨之減小，發泡水泥的孔徑每增大1mm，則抗壓強度減小25～30%。另一方面，凍融循環對大部分建筑工程材料的強度、剛度、耐久性等都有較大的影響[5～6]。目前，研究發泡水泥保溫板凍融性能的較少，由于發泡水泥保溫板自身孔隙率高，強度比常規水泥制品小[7]，在易發生凍融破壞的地區應用時還是需要考慮抗凍性能。因此，很有必要對其在凍融循環下的質量損失與強度損失進行研究探討。本文對摻加玻璃纖維改性的發泡水泥保溫板與普通發泡水泥保溫板的抗凍性能進行了對比研究。

1 試驗材料及試驗方法

1.1 試驗材料

本研究選用的發泡水泥保溫板如圖1所示，其物理性能指標見表1。在發泡水泥保溫板制作過程中摻加總質量1%的玻璃纖維，稱為纖維發泡水泥保溫板，玻璃纖維的技術指標見表2。試驗取用100mm×100mm×25mm大小的試塊，制作完成后常規養護28d。

圖1 發泡水泥保溫板

表1 發泡水泥保溫板物理性能指標

1.2 試驗方法

每組試驗取三個試塊進行凍融試驗，以-18℃下凍6h，20℃下融5h為一次凍融循環，凍融次數分別選取 1、3、5、7、9、11、13、15。普通發泡水泥保溫板與纖維發泡水泥保溫板，分別8組，共48個試塊。每次凍融前需測試三個試塊的質量與抗壓強度，以其平均值作為初始質量M0與初始抗壓強度f0。

2 試驗結果分析

2.1 凍融循環對質量的影響

在達到相應凍融次數之后，測試一組試塊的質量，以其平均值作為第n次循環后的質量Mn，質量損失率DM的計算公式見式（1）。依據試驗測試結果及公式（1），繪制凍融循環次數與質量損失率的關系圖，見圖2。

圖2 凍融循環次數與質量損失率關系圖

從圖2中可以看出，隨著凍融循環次數的增加，質量損失逐漸增大，呈現遞增的趨勢。在3次凍融循環前，質量損失增加緩慢，5次凍融循環后，質量損失增速較快。整體來說，纖維發泡水泥保溫板比普通發泡水泥保溫板質量損失少，但差別不大。

2.2 凍融循環對抗壓強度的影響

在試塊測試完質量后，測試其抗壓強度fn。仍然取三個試塊的平均值作為抗壓強度fn，抗壓強度損失率Df的計算公式見式（2）。依據試驗測試結果及公式（2），繪制凍融循環次數與抗壓強度損失率的關系圖，見圖3。

圖3 凍融循環次數與抗壓強度損失率關系圖

從圖3中可以看出，抗壓強度受凍融循環次數的影響較明顯，強度損失總體上呈現出隨凍融循環次數的增加而增大的趨勢，在凍融5次后，強度損失增速較快。纖維發泡水泥保溫板在15次凍融后，強度損失率為15%，普通發泡水泥保溫板則為22%。纖維發泡水泥保溫板凍融循環后的抗壓強度明顯優于普通發泡水泥保溫板。

3 結論

通過纖維發泡水泥保溫板與普通發泡水泥保溫板凍融后的對比試驗，可以發現：

（1）凍融循環次數較低時，試塊損傷很小，力學性能降低不明顯，而隨著凍融循環次數的不斷增加，試樣的吸水飽和度增大，氣孔壁在冰脹壓力或滲透壓力作用下破壞，凍融范圍增大，抗壓強度隨著凍融循環次數增加開始不斷降低，且速度越來越快。

（2）摻加玻璃纖維能顯著提高泡沫水泥板的抗凍融性能，在凍融循環15次后，纖維發泡水泥保溫板的質量損失率比普通發泡水泥保溫板低0.2%；抗壓強度損失率比較普通發泡水泥保溫板低7%，且抗壓強度減小的速度明顯降低。