引言随着我国建筑节能政策的不断推进和绝热材料技术水平的不断提升，建筑领域对膨胀珍珠岩、玻化微珠、膨胀蛭石、轻质陶粒等绝热散料的需求日益增加[1-4]。目前，国内绝热散料及其制品的需求量仍有一定的上升空间，尤其是砂浆轻集料、设备绝热填料、保温隔热制品、助滤剂等方向，而吸水率会直接影响绝热散料的保温性能及其在各领域内的应用情况[5-7]。不同实验室参照不同测试方法会造成同一产品得到不同测试结果的问题，使绝热散料产业链上下游无法就其吸水性测定结果达成统一，影响沟通合作。因此，行业内迫切需要统一绝热散料吸水性测试方法，从而规范行业内对绝热散料吸水性的表征。文中参照《Standard specification for vermiculite loose fill thermal insulation》（ASTM 516—19）及《Thermal insulation products for buildings—In-situ thermal insulation formed from expanded perlite (EP) products—Part 1: Specification for bonded and loose-fill products before installation》（BS EN 14316—1—2004）等标准[8-9]中规定的吸水性测试方法设计试验方案并进行验证试验。1试验设计1.1试验原料与设备试样A：市售膨胀珍珠岩，粒径0.15~4.75 mm，堆积密度130 kg/m3；试样B：市售膨胀蛭石，粒径0.15~2.36 mm，堆积密度150 kg/m3；试样C：市售玻化微珠，粒径0.15~1.18 mm，粒径堆积密度110 kg/m3；试样D：市售轻质陶粒，粒径4.75~1.18 cm，堆积密度325 kg/m3；试样E：采用有机硅防水剂处理过的改性膨胀珍珠岩；试样F：采用气相二氧化硅及有机硅防水剂处理过的改性膨胀珍珠岩。电子天平（JCS-61001C型）购自珠恒电子有限公司；电热鼓风干燥箱（GZX-9246MBE型）购自上海迅博医疗生物仪器股份有限公司。吸水性测试装置：自制，内径50 mm、长度300 mm的刚性塑料管，底部固定0.15 mm（100目）的筛网。1.2试验方法使用100目的筛网筛分试样，取筛上试样摊铺于金属托盘上，置于电热鼓风干燥箱，缓慢升温至105 ℃烘干至恒定质量，移至干燥器中冷却至室温。称取刚性塑料管的质量，将烘干后的试样垂直装入刚性塑料管，使其高度略低于管顶部并适当压实，称取装有试样的刚性塑料管质量。将装有试样的刚性塑料管筛网面朝下，放入浸水托盘中并保持垂直，浸水深度50 mm。称取玻璃皿（直径75 mm）的质量。试样分别吸水一定时间(1 min、3 min、5 min、10 min、30 min、60 min、12 h、24 h、2 d、7 d、14 d、28 d)，将刚性塑料管缓慢地提离水面后立即用玻璃皿接住底部，使所有排出的水均滴入玻璃皿，称取玻璃皿及吸水后刚性塑料管的质量。试样的吸水率ωZ为：ωZ=m3-m2-m1m1-m0×100%(1)式中：m3——玻璃皿、刚性塑料管和吸水后试样的总质量，g；m2——玻璃皿的质量，g；m1——刚性塑料管和吸水前试样的总质量，g；m0——刚性塑料管的质量，g。绝热散料吸水试验部分过程如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.020.F001图1绝热散料吸水试验部分过程2结果与讨论2.1试验结果绝热散料吸水率测试结果如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.020.T001表1绝热散料吸水率测试结果试样编号1 min3 min5 min10 min30 min60 min12 h24 h2 d7 d14 d28 dA79.685.9106.4113.6125.7132.1180.4214.4251.4314.5346.5353.4B106.4116.4152.1164.5178.6190.4259.4299.3348.2416.8417.1417.1C163.2284.8326.1356.8407.1427.2497.8536.3580.9625.9639.6640.1D7.07.17.17.38.08.512.516.418.323.928.829.9E12.813.313.313.416.020.625.327.229.936.639.640.4F9.711.211.211.313.816.624.927.128.534.736.437.2%由表1可知，绝热散料前5 min吸水速率较快，试样C玻化微珠吸水速率最快，试样A膨胀珍珠岩与试样B膨胀蛭石吸水速率接近，试样E和试样F两组憎水改性膨胀珍珠岩吸水速率接近，试样D陶粒吸水速率最慢；5~60 min内吸水率增长变缓；24 h内吸水率保持持续增长态势，整体吸水速率稳定；24 h后整体吸水速率逐渐变缓直至28 d，其中试样B膨胀蛭石14 d吸水率已达最大值。28 d后绝热散料基本达到吸水饱和状态。对比A、B、C、D这4组试样的吸水过程，绝热散料的粒径对其吸水性影响较大，绝热散料的粒径与其吸水率成反比，即粒径越大吸水率越小，粒径越小吸水率越大。试样C玻化微珠的粒径最小，其吸水率最大、吸水速率最快；试样D轻质陶粒的粒径最大，其吸水率最小、吸水速率最慢。对比A、E、F这3组试样的吸水率，对膨胀珍珠岩进行憎水处理可以显著改善其亲水特性，通过气相二氧化硅及有机硅防水剂处理过的改性膨胀珍珠岩，其28 d吸水率可降低89.4%。为了与其他相关标准协调，并参考上述试验结果，可以采用28 d吸水率表征绝热散料的长期吸水性；为了快速检测绝热散料的吸水性，判断绝热散料是否做过表面憎水处理，可以采用5 min吸水率表征绝热散料的短期吸水性。2.2试验方法验证采用相同测试方法及设备对上述6组试样分别进行10次5 min、28 d吸水率测试，结果如表2和表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.020.T002表2绝热散料5 min吸水率测试结果试样编号12345678910平均值A113.2106.4112.5108.6107.5110.2106.8112.3105.7108.4109.16B155.1152.1153.8155.7161.7165.7161.2157.3155.7158.1157.64C307.1316.1319.5311.2328.5327.4330.8327.5324.8336.5322.94D7.17.27.37.57.27.67.37.07.57.17.28E13.213.112.713.512.913.313.213.112.813.213.10F11.311.211.210.811.512.211.810.911.411.611.39%10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.020.T003表3绝热散料28 d吸水率测试结果试样12345678910平均值A356.2358.2351.6361.2357.4365.3352.8357.6362.3350.8357.34B400.3416.9399.8425.2408.6411.2403.6415.2407.8402.7409.13C651.1667.2647.5650.3672.5673.5653.7685.2647.6657.8660.64D29.928.128.530.227.828.629.729.129.528.428.98E40.439.338.941.240.539.540.138.639.240.239.79F37.236.837.536.237.236.537.436.836.737.737.00%利用表2和表3中的测试结果计算其相对偏差、标准偏差和变异系数，如表4所示。A~F试样5 min吸水率10次测试结果的相对偏差绝对值均小于8%，变异系数在1.8%~3.6%的范围内；28 d吸水率10次测试结果的相对偏差绝对值均小于5%，变异系数在1.3%~2.8%的范围内。28 d吸水率测试结果较5 min吸水率测试结果的相对偏差和变异系数更小，结果更稳定。因此，该测试方法整体稳定，重复性较好。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.10.020.T004表4绝热散料5 min、28 d吸水率测试结果分析试样编号5 min28 d相对偏差标准偏差变异系数相对偏差标准偏差变异系数A-3.2~+3.72.732.5-1.8~+2.24.731.3B-3.5~+5.14.132.6-2.3~+3.98.162.0C-4.9~+4.29.242.9-2.0~+3.713.122.0D-3.8~+4.40.202.7-4.1~+4.20.822.8E-3.1~+3.10.241.8-3.0~+3.50.822.1F-5.2~+7.10.413.6-2.2~+1.90.481.3%分析验证的整体情况，在试验过程中，绝热散料吸水性测试方法设备简单、操作便捷、执行得当，该测定方法合理，具有可行性。2.3操作要点及建议该方法适用于测定粒径为0.15~4.75 mm的绝热散料吸水性；试验过程中，为了保证刚性塑料管处于垂直状态，可以采用固定架及卡扣固定刚性塑料管；试样装入刚性塑料管后应适当压实，但不得破坏绝热散料自身的结构；浸水时，刚性塑料管网面不宜直接接触浸水托盘底部；浸水一定时间后，将刚性塑料管提离水面时应缓慢操作，并在离开水面前停顿1~2 s；为了得到更准确的测试结果，建议进行2~3次吸水性试验并取测试结果的平均值。3结语本研究设计了一种吸水性测试方法及配套装置，并对该测试方法进行了验证及分析，得出以下结论：通过测试膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、玻化微珠、轻质陶粒及憎水改性膨胀珍珠岩等绝热散料间隔不同时间的吸水性，发现绝热散料粒径越大其吸水率越小，粒径越小其吸水率越大；憎水处理可以极大地降低膨胀珍珠岩的吸水性，通过内部填充及表面憎水处理复合改性的膨胀珍珠岩的28 d吸水率降低89.4%；通过测试5 min吸水率可以快速定性检测绝热散料是否进行表面憎水处理，28 d吸水率可以定量检测绝热散料的长期吸水性。通过对绝热散料进行多次5 min、28 d吸水率测试，发现28 d吸水率测试结果的相对偏差和变异系数比5 min吸水率更小，结果更稳定。为了使测试结果更准确，提出了控制散料粒径、装置垂直固定、试样适当压实、网面不接触底盘、离开水面前停顿等操作要点，并建议多次测量取平均值。