玻璃纤维改性发泡水泥保温板抗冻融性能研究

金坚强

（衢州学院 浙江衢州 324000）

引言

发泡水泥保温板主要材料是水泥，加入双氧水、硬钙、发泡剂等搅拌融合发泡而成，是目前墙体保温最理想的材料之一。其优点是导热系数低、保温效果好、与墙体粘结力强、强度高等。自2012年以来，各地市陆续发布了关于发泡水泥保温板应用技术规程，发泡水泥保温板应用越来越广泛。学者们对发泡水泥保温板性能的影响，做了诸多研究，如林益军[1]等采用聚氨酯对发泡水泥板进行后处理，发现聚氨酯全水发泡填充使得发泡水泥容重下降，吸水率增加，抗压强度随着填充孔径减小而增大；王艳茹[2]等研究了羟丙基甲基纤维素醚对发泡水泥保温板孔径、强度、吸水率及导热系数的影响；刘成健[3]等研究了发泡水泥保温板中掺入粉煤灰比例不同对抗压强度的影响，试验表明粉煤灰掺入25～45%时，抗压强度下降相对变化幅度较小；兰明章[4]等对发泡水泥保温板孔结构与性能关系的进行了研究，发现在相同容重下，导热系数随着平均孔径的增大而升高，抗压强度随之减小，发泡水泥的孔径每增大1mm，则抗压强度减小25～30%。另一方面，冻融循环对大部分建筑工程材料的强度、刚度、耐久性等都有较大的影响[5～6]。目前，研究发泡水泥保温板冻融性能的较少，由于发泡水泥保温板自身孔隙率高，强度比常规水泥制品小[7]，在易发生冻融破坏的地区应用时还是需要考虑抗冻性能。因此，很有必要对其在冻融循环下的质量损失与强度损失进行研究探讨。本文对掺加玻璃纤维改性的发泡水泥保温板与普通发泡水泥保温板的抗冻性能进行了对比研究。

1 试验材料及试验方法

1.1 试验材料

本研究选用的发泡水泥保温板如图1所示，其物理性能指标见表1。在发泡水泥保温板制作过程中掺加总质量1%的玻璃纤维，称为纤维发泡水泥保温板，玻璃纤维的技术指标见表2。试验取用100mm×100mm×25mm大小的试块，制作完成后常规养护28d。

图1 发泡水泥保温板

表1 发泡水泥保温板物理性能指标

1.2 试验方法

每组试验取三个试块进行冻融试验，以-18℃下冻6h，20℃下融5h为一次冻融循环，冻融次数分别选取 1、3、5、7、9、11、13、15。普通发泡水泥保温板与纤维发泡水泥保温板，分别8组，共48个试块。每次冻融前需测试三个试块的质量与抗压强度，以其平均值作为初始质量M0与初始抗压强度f0。

2 试验结果分析

2.1 冻融循环对质量的影响

在达到相应冻融次数之后，测试一组试块的质量，以其平均值作为第n次循环后的质量Mn，质量损失率DM的计算公式见式（1）。依据试验测试结果及公式（1），绘制冻融循环次数与质量损失率的关系图，见图2。

图2 冻融循环次数与质量损失率关系图

从图2中可以看出，随着冻融循环次数的增加，质量损失逐渐增大，呈现递增的趋势。在3次冻融循环前，质量损失增加缓慢，5次冻融循环后，质量损失增速较快。整体来说，纤维发泡水泥保温板比普通发泡水泥保温板质量损失少，但差别不大。

2.2 冻融循环对抗压强度的影响

在试块测试完质量后，测试其抗压强度fn。仍然取三个试块的平均值作为抗压强度fn，抗压强度损失率Df的计算公式见式（2）。依据试验测试结果及公式（2），绘制冻融循环次数与抗压强度损失率的关系图，见图3。

图3 冻融循环次数与抗压强度损失率关系图

从图3中可以看出，抗压强度受冻融循环次数的影响较明显，强度损失总体上呈现出随冻融循环次数的增加而增大的趋势，在冻融5次后，强度损失增速较快。纤维发泡水泥保温板在15次冻融后，强度损失率为15%，普通发泡水泥保温板则为22%。纤维发泡水泥保温板冻融循环后的抗压强度明显优于普通发泡水泥保温板。

3 结论

通过纤维发泡水泥保温板与普通发泡水泥保温板冻融后的对比试验，可以发现：

（1）冻融循环次数较低时，试块损伤很小，力学性能降低不明显，而随着冻融循环次数的不断增加，试样的吸水饱和度增大，气孔壁在冰胀压力或渗透压力作用下破坏，冻融范围增大，抗压强度随着冻融循环次数增加开始不断降低，且速度越来越快。

（2）掺加玻璃纤维能显著提高泡沫水泥板的抗冻融性能，在冻融循环15次后，纤维发泡水泥保温板的质量损失率比普通发泡水泥保温板低0.2%；抗压强度损失率比较普通发泡水泥保温板低7%，且抗压强度减小的速度明显降低。