引言随着生活水平的提高，人们越来越重视环保和健康的生活。为了削弱居住环境的相对湿度对人体舒适度的影响和减少高耗能设备的使用，对各种调湿材料的调湿性能开展研究。胡明玉[1-2]等对海泡石的调湿性能进行研究；郑兴荣[3-5]等对含有沸石的复合材料进行调湿性能研究；陈彦文[6-7]等探讨含有硅藻土的复合材料调湿性能；李治[8]等进行影响调湿材料调湿性能的主要因素分析，发现材料孔容、比表面积、分布等发生改变，进而影响调湿性能的优劣，而膨胀珍珠岩对材料孔隙数量具有增加作用。研究原材料的调湿性能以及其对复合调湿砂浆调湿性的改进能都具有重要意义。本研究旨在制备一种绿色新型复合调湿材料，通过分析各种材料不同配比下的吸湿速率与平衡含湿量，评价不同温湿度环境中的吸湿效果。1试验部分1.1原材料选择节能环保型原材料，以木质纤维、海泡石、膨胀珍珠岩、硅藻土、1~2 mm活沸石、聚丙烯纤维、坡缕石、乳胶粉、普通硅酸盐水泥为原材料，按不同配比制取试块。海泡石具有防火、净化空气、节能保温等特性[2]；膨胀珍珠岩可以绝热、吸音、防火；硅藻土具有消除甲醛、净化空气、调节湿度等功能；活沸石具有净化空气的性能；木质纤维可以提高复合材料的抗裂性；聚丙烯纤维能够提高复合材料的耐磨性、耐腐蚀性以及强度；坡缕石能够提高复合材料的耐热性；乳胶粉能够加强复合材料分子之间的黏聚力。木质纤维、聚丙烯纤维、坡缕石、乳胶粉作为掺合料加入其中能够提高复合调湿砂浆的整体性能。1.2试件制备根据《水泥胶砂强度试验》（GB/T 17671—1999），试件原材料按照表1中的配比进行混合，木质纤维、聚丙烯纤维、坡缕石、乳胶粉作为掺合料加入其中。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.011.T001表1试件原材料配比试块海泡石硅藻土膨胀珍珠岩1~2 mm活沸石A-184.3867064.0220B-160.2677064.0220B-260.2677064.022250C-184.38614053.2150C-284.38670106.4300g1.3试件试验1.3.1原材料吸湿速率的测定将活沸石、膨胀珍珠岩放入温度23 ℃、相对湿度98%的养护箱中，测定的时间间隔为1 h，计算吸湿量u公式为：u=m- m0m0 (1)式中：m——吸湿过程中的试件质量，g；m0——干燥试件质量，g。1.3.2复合调湿砂浆的平衡含湿量的测定根据等温平衡吸湿曲线——面积法，将试件烘干至恒重，分别在20 ℃、40 ℃恒定温度下，将试件依次放入相对湿度为33%、60%、75%、85%、97%的养护箱中，测定试件的平衡含湿量。每组配合比砂浆的接触面积为16 cm2，烘干试件，测定其初始质量m0，在设定的相对湿度环境下放置3 h后，测定其饱和质量m，其平衡含湿量d的计算公式为：d=m- m016 (2)一组复合调湿砂浆有3个试件，试件的平衡含湿量分别为d1、d2、d3，该组复合调湿砂浆的平衡含湿量d为：d-=d1+d2+d33 (3)1.3.3结构强度测定复合调湿砂浆除了需要具备调湿功能，还应该具备一定的强度，防止复合调湿砂浆作为建筑材料受到温度、外荷载、建筑沉降等作用下，易发生破坏。抗折强度和抗压强度按《水泥胶砂强度试验》（GB/T 17671—1999）中的实验要求进行。2结果与讨论2.1原材料吸湿速率原材料膨胀珍珠岩、1~2 mm活沸石各自在温度23 ℃、相对湿度98%的养护箱中测试平衡含湿率，每隔一小时测定一次。原材料的吸湿速率如图1所示。由图1可知，膨胀珍珠岩和活沸石的吸湿速率随时间的增长而提高，两者在前7 h吸湿速率差别不大，7 h后活沸石吸湿性能优于膨胀珍珠岩。由此可以看出，活沸石在高湿环境中，时间越长吸湿能力越好。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.011.F001图1原材料吸湿速率曲线2.2等温平衡吸湿率各试件在温度分别为20 ℃和40 ℃的养护箱中，在相对湿度为33%、60%、75%、85%、97%的情况下，等温平衡吸湿曲线如图2和图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.011.F002图220 ℃等温平衡吸湿曲线10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.011.F003图340 ℃等温平衡吸湿曲线由图2和图3可知，复合调湿砂浆的含湿量随环境的相对湿度升高而增加，当环境相对湿度高于85%时，含湿量有明显上升。温度越高复合调湿砂浆的含湿量增加越多。环境相对湿度低于85%时，含膨胀珍珠岩最多的试块C-2在高温环境中的含湿量比环境温度为20 ℃时少，相差最大约为0.03 g/cm2。根据毛细管凝聚理论和Kelvin方程计算在中等相对湿度下吸湿主要发生在材料的中孔部分[9-10]。其中膨胀珍珠岩在进行加热后孔径扩大，导致材料由中孔变为大孔。而中孔数量减少，导致高温低湿的环境中，复合调湿砂浆的吸湿能力有所下降。含有活沸石的试块B-2在高温环境中的含湿量明显多于环境温度为20 ℃时的含湿量，而活沸石在进行加热后孔径明显扩大[4]。高湿环境对人体生理和心理具有不良影响[11-12]，分析每一组复合调湿砂浆在相对湿度85%以上的吸湿情况更加重要。环境相对湿度高于85%时，试块B-1是所有试样中含湿量最低的一组。试块A-1的海泡石质量含量比试块B-1增加29%，其含湿量同样高于试块B-1，说明海泡石的比重增加，有利于调湿能力的提高。试块C-2中膨胀珍珠岩的质量含量比试块A-1高66%，经测试其含湿量也高于A-1，说明膨胀珍珠岩的比重增加，有利于提高调湿材料的调湿性能。试块A-1相对于试块C-1，硅藻土的质量减少50%，膨胀珍珠岩的质量增加20%。在20 ℃的高湿的环境中，试块A-1含湿量比试块C-1低；但在高温高湿环境中，试块A-1含湿量与试块C-1接近。由此可见，高温高湿环境中，膨胀珍珠岩孔径扩大，调湿性能更为明显。对比分析试块A-1和试块C-1，试块C-1的硅藻土的质量含量高50%，膨胀珍珠岩的质量含量少20%，实测结果显示其含湿量比试块A-1高。由于膨胀珍珠岩有利于提高含湿量，说明硅藻土的比重增加，有利于含湿量的提高。同时对比试块C-2，试块C-1硅藻土的质量增加50%，膨胀珍珠岩的质量减少50%，试块C-1含湿量较低，说明在配比中膨胀珍珠岩比硅藻土对含湿量的影响更明显。2.3结构强度试件养护28 d后，测定吸水饱和试件的抗折强度和抗压强度如图4所示。由图4可知，复合调湿砂浆的抗折强度最低为5 MPa，抗压强度最低为14.4 MPa，根据《抹灰砂浆技术规程》（JGJ/T 220—2010），复合调湿砂浆作为建筑抹灰砂浆符合强度要求。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.01.011.F004图4试件强度测试3结语（1）高湿环境中，温度升高对膨胀珍珠岩和活沸石微观结构产生影响，在复合调湿砂浆中增加活沸石和膨胀珍珠岩比重可提高吸湿效果。（2）中低湿环境中，膨胀珍珠岩随着温度升高而改变复合调湿砂浆的孔径分布，使得主要吸湿作用的中孔变为大孔，复合调湿砂浆吸湿效果下降。（3）复合调湿砂浆中海泡石、膨胀珍珠岩、硅藻土的占比增大，可提高复合调湿砂浆的含湿量，其中膨胀珍珠岩比硅藻土对含湿量起更积极的作用。（4）膨胀珍珠岩和活沸石单纯作为吸湿材料，其效果不佳，但与其他材料进行复合使用对调湿材料起到改性作用，可提高复合砂浆的吸湿能力。