[摘　要]本文以玻璃纖維增強氯氧鎂水泥材料(GRMC)改性前后的耐久性能為主要研究對象，進行了浸水、凍融、碳化和噴淋―熱輻射循環等系列試驗。通過分析各試驗條件下試件的抗彎強度和變形特性，研究了GRMC的耐久性規律。結果表明：(1)干燥狀態下，GRMC材料彎曲韌性減小，材料變脆，抗彎強度變化不大；(2)潮濕狀態下，材料斷裂撓度增大，抗彎強度和初裂強度減小，材料變軟，容易開裂；(5)凍融試件和浸水試件的彎曲力學性能基本相同，即凍融循環對GRMC材料抗彎力學性能影響很??；(4)噴淋―熱輻射試驗條件下，雖然GRMC試件彎曲力學性能下降，但以干燥條件為基準時，其抗彎強度保留率均在50％以上，在室外日曬雨淋條件下具有較好的耐候性；(5)快速碳化可以提高GRMC彎曲力學性能，但是碳化后GRMC的耐雨水沖刷能力降低，耐久性能變差。
[關鍵詞]氟氧鎂水泥；玻璃纖維增強；耐久性，凍融，碳化，噴淋―熱輻射

1　引　言

　　氯氧鎂水泥材料及其制品既具有早強、高強、防火、與有機―無機材料的膠結能力強等優點，又存在怕水、吸潮、變形和返鹵等很多缺點。長期以來，有關技術人員致力于改善其耐久性，如從1970年代起山東建科院就研究氯氧鎂水泥制品的抗吸潮泛鹵與抗變形問題，提出的一些技術措施至今仍在行業內廣泛使用；1980年代，合肥水泥研究院曾開展提高氯氧鎂水泥材料抗水性的研究工作，更為重要的是，在這一時期，從不同渠道、由不同部門曾經設立了兩個與氯氧鎂水泥制品有關的“七五”重點科技攻關項目，一個是原物質部設立的部委級科技攻關項目“鎂水泥砼包構件材料改性的研究”，主要由武漢工業大學(現在的武漢理工大學)等單位承擔；另一個是科委為了解決青海鹽湖提鉀過程中大量副產品――水氯鎂石的綜合利用問題，將“鎂水泥開發研究”列入了級“七五”重點科技攻關項目“青海鹽湖提鉀及綜合利用研究”項目的第4個子課題(75―37―04)。9家科研院所和高等院校，總共進行了長達5年的聯合攻關，取得了一大批科研成果，隨即帶來了二十世紀90年代的鎂水泥行業蓬勃發展。
　　氯氧鎂水泥及其制品的耐久性包括：吸潮、泛鹵、變形性、抗水性和耐候性等。氯氧鎂水泥材料的氣硬性特征決定了這種建筑材料只能在空氣中硬化、遇水將大大降低力學性能，氯氧鎂水泥的抗水性是該制品用途局限性的大障礙。在級“七五”重點科技攻關時，中科院青海鹽湖所先研究復合抗水外加劑，中科院上海硅酸鹽所在理論上先提出利用“5?1?8結晶形態變化提高抗水性”的理論基礎，之后，作者所在的課題組跟蹤這一新研究動態，利用膠凝材料的系統理論對鎂水泥材料的抗水性，從組成―結構―性能―應用等方面進行了長期的試驗室深入研究，提出了浸水5年軟化系數1.57的“新型抗水氯氧鎂水泥和浸水5年軟化系數2.07的“復合抗水氯氧鎂水泥。本文主要研究采用這種抗水技術改性前后玻璃纖維增強氯氧鎂水泥(GRMC)材料的耐久性問題。

2　試驗方法

2.1　材料與試件制備
2.1.1　原材料
　　試驗原材料主要包括輕燒氧化鎂粉、氯化鎂、玻璃纖維、木屑和復合抗水外加劑。其主要相關信息如下：
　　(1)輕燒氧化鎂粉：遼寧省海城市鎂水泥礦業有限公司生產，活性MgO含量63％，其主要化學成分見表2.1。

　　(2)氯化鎂：天津長蘆海晶集團有限公司化工廠生產的鹵片，主要化學成分見表2.2。

　　(3)玻璃纖維：揚州瀵鱧工貿有限公司生產的中堿玻璃纖維網格布，平均單絲直徑為13μm，孔徑8mm×4mm，單位面積質量80g／m²，徑向拉力315N、緯向拉力225N，其化學成分如表2.3所示。
　　(4)木屑：楊樹、松樹、樟樹和楓樹鋸末的混合物，20目細度。

2.1.2　配合比設計
　　配合比設計時控制MgO／MgCl₂摩爾比為7。為了分析方便，對選中的重點考察配比的情況如下：M――未加改性的基準GRMC，MP――新型抗水氯氧鎂水泥制備的GRMC，MSGP1和MSGP2是利用復合抗水氯氧鎂水泥制備的GRMC。
2.1.3　試驗板材制作
　　試件制作在南京佳匯新型建材制造有限公司的機械化生產線上完成。氯氧鎂水泥料漿采用強制式攪拌機進行攪拌，攪拌時間8min出料，利用氯氧鎂水泥板材機械化生產線制作GRMC板。該生產線的工作原理是：交替鋪放料漿與兩層玻璃纖維網格布，并通過滾壓成型，生產出規格為3800mm×1220mm×8mm的板材。室內自然養護12h后脫模，疊壓自然養護28d后切割，切割試件的規格為305mm×152mm。
2.2　耐久性試驗方法
2.2.1　干燥試驗
　　干燥試驗方法參照標準ASTM C1185―99《Test Methods for Sampling and Testing Non―asbestos Fiber―cement Flat Sheet，Roofing and Siding Shingles，and Clapboards))。試驗設備采用101-1型電熱鼓風干燥箱和BS―15001。型電子天平(精度0.1g)，如圖2.1a和2.1b。
　　將規格152mm×76mm的GRMC試件在(23±2)℃和(50±5)％RH室內環境下至少平衡4d，稱得初始質量W₁。之后將試件放在(90±2)℃干燥箱中至恒重，再在干燥箱內降至室溫，記錄降溫后試件的質量W₀。按以下公式計算含水率：

　　每個配比測2塊GRMC試件的含水率，取平均值作為該配比GRMC試件的含水率。
　　此外，每個配比取2塊規格305mm×152mm的GRMC板，在(90±2)℃干燥箱中恒重。在干燥箱內降至室溫后，用DL―D―100KN／5000N電子萬能試驗機測試其抗彎荷載―撓度曲線，評價不同配比的GRMC試件干燥狀態下的彎曲力學性能。
2.2.2　浸水試驗
　　浸水試驗方法參照標準。ASTM C1185―99。試驗設備采用101-1型電熱鼓風干燥箱和BS―1500L型電子天平(精度0.1g)。
　　將規格100mm×100mm的GRMC試件放在(90±2)℃干燥箱中至恒重，之后在干燥箱內降至室溫，記錄降溫后試件的質量W₀，再把板材放于溫度為(23±4)℃的自來水中浸泡(48±8)h。把板材取出，用濕布擦干，稱得質量W₂。按以下公式計算吸水率：

　　每個配比測2塊GRMC試件的吸水率，取平均值作為該配比GRMC試件的吸水率。
　　此外，每個配比取2塊規格305mm×152mm板，在水中至少浸泡48h，水中取出后室內靜置12h左右，使得試驗板表面水自然晾干。DL―D―100KN／5000N電子萬能試驗機測試抗彎荷載―撓度曲線，評價不同配比的GRMC試件飽水潮濕狀態下的彎曲力學性能。
2.2.3　加濕撓度
　　試驗方法參照標準：ASTM C1396―02((Standard Specification for Gypsum Wallboard))。實驗設備采用HBY―1型濕熱實驗箱(如圖2.1c)和鋼板尺(精度≤1.6mm)。將規格610mm×305mm的GRMC試件放在恒溫恒濕箱中，試件正面朝下，兩點支撐；支座直徑3.2mm、長度305mm，兩支座跨度584±1.6mm。在(32±1.7)℃和(90±3)％RH的條件下保持48h后，用鋼板尺測試試件的撓度值△?！骷礊镚RMC試件的加濕撓度。每個配比測2塊GRMC試件的加濕撓度，取平均值作為該配比GRMC試件的加濕撓度。
2.2.4　凍融試驗
　　目前，對于混凝土凍融破壞的機理，公認度較高的是由美國學者T.C.Powerse提出的膨脹壓和滲透壓理論，吸水飽和的混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應力主要由兩部分組成。其一是當混凝土中毛細孔水在某負溫下發生物態變化，由水轉變成冰，體積膨脹9％。因受毛細孔壁約束形成膨脹壓力，在孔周圍的微觀結構中產生拉應力；其二是當毛細孔水結成冰時，由凝膠孔中過冷水在混凝土微觀結構中的遷移和重分布引起的滲透壓。當混凝土受凍時，這兩種壓力會損傷混凝土內部的微觀結構。但一次作用造成的損傷不足以使混凝土的宏觀力學性能發生可以察覺的變化，只有當經過多次的凍融循環后，損傷逐步積累不斷擴大，混凝土中的裂縫才會相互貫通，導致混凝土強度逐漸降低，甚至強度完全喪失，使結構由表及里遭到破壞。
　　GRMC材料的抗凍性能研究目前還未見有相關研究，參照混凝土相關標準ASTM C 666―97《Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing》(Procedure B)并結合材料自身特性設計快速凍融試驗。將規格305mm×152mm的GRMC試件在不低于(5±2)℃的水中至少浸泡48h，把每塊試樣分別封裝于塑料袋內，進行凍融循環。凍融采用氣凍，水融的方法，在(-18±2)℃凍4h，在(4±2)℃水中融1h。AC386標準要求GRMC試件經過25次凍融循環后肉眼觀察無裂縫、分層或碎裂現象。然后，用DL―D―100KN／5000N電子萬能試驗機測試GRMC試件抗彎荷載撓度曲線，評價不同配比的GRMC試件凍融條件下的彎曲力學性能。每個配比試件數量為2塊。凍融試驗設備采用DW一40W100海爾臥式低溫冰箱，如圖2.1d。
2.2.5　碳化試驗
　　碳化對GRMC材料的影響有2個方面：一方面，CO₂可與水泥水化產物發生碳化反應，生成堿式碳酸鎂，可降低材料的孔隙率，大孔減少，提高了混凝土的密實度；另一方面，碳化后水泥基體的堿度降低，可能會影響玻璃纖維的性能穩定。2個方面都會影響GRMC試件的宏觀力學性能。為討論碳化對GRMC制品彎曲力學性能的影響，參照標準GBJ82 85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》設計了快速碳化試驗。碳化設備采用江蘇省建筑科學研究院生產的CCB―70A型混凝土碳化試驗箱(如圖2.1e)。試件規格為305mm×152mm，每個配比選取2塊GRMC試件放入碳化箱。碳化試驗條件如下：控制溫度：20±5℃均勻性≤1℃；控制濕度：70±5％精度±3％；二氧化碳濃度：20±3％精度±1％。碳化28d后，DL―D―100KN／5000N電子萬能試驗機(如圖2.1f)測試碳化試件的抗彎荷載―撓度曲線，評價不同配比的GRMC試件碳化狀態下的彎曲力學性能。
2.2.6　噴淋―熱輻射試驗
　　為了模擬日曬雨淋作用，設計了噴淋熱輻射實驗。試驗方法參照標準ASTM C1 185―99。試驗設備采用自來水噴淋頭和電熱輻射器，如圖2.1g、2.1h和2.1i。將規格為152mm x 150mm的GRMC試件與垂直方向呈80°放置，在正上方安放一個噴頭，并放置一個輻射熱量的加熱裝置，交替進行噴淋和熱輻射試驗。其循環制度如下：用不高于30℃的水噴淋2h55min，噴水速度為3.786L／min，靜停5min；然后加熱輻射2h55min，使試樣溫度達到(60±5)℃，再靜停5min，為一個交替循環。
　　每個配比取2塊GRMC試件進行噴淋一熱輻射試驗，25次循環后肉眼觀察試件，是否有損傷或結構變化。采用DL―D―100KN／5000N電子萬能試驗機測試試件的抗彎荷載―撓度曲線，評價不同配比的GRMC試件噴淋―熱輻射試驗后的力學性能。
2.2.7　碳化―噴淋―自然試驗
　　作者前期研究表明，氯氧鎂水泥制品的碳化產物在水的作用下極易分解。雖然碳化后試件抗彎強度增大，但是碳化產物的不穩定性必然會對試件彎曲力學性能造成影響。為了研究碳化后性能的穩定性，設計了碳化―噴淋―自然試驗。試驗方法如下：
　　將規格152mnl×150mm的GRMC碳化試件與垂直方向呈80°放置，在正上方安放一個噴頭，交替進行噴淋和自然靜置試驗。其循環制度如下：用不高于30℃的水噴淋2h55min，噴水速度為3.786L／min，靜停5min；然后室內自然靜置2h55min，為一個交替循環。
　　每個配比取2塊GRMC碳化試件進行噴淋一自然試驗，25次循環后肉眼觀察試樣，是否有損傷或結構變化。采用DL―D―100KN／5000N電子萬能試驗機測試試件的抗彎荷載一撓度曲線，評價不同配比的GRMC試件在碳化―噴淋―自然試驗條件下的力學性能。

2.3　分析與測試方法
　　試驗方法參照標準AC386和ASTM C1185。試驗采用DL―D―100KN／5000N電子萬能試驗機測定GRMC試件的荷載―撓度曲線，其測量精度不低于2％。GRMC試件規格為305mm×152mm。采用兩點支撐，單點加載，支點跨距254mm。加載速度為40mm／min。
　　通過彎曲試驗結果可以計算抗彎強度、彈性模量和彎曲韌性指數?？箯潖姸扔嬎愎饺缦拢?/P>

　　式中，R――抗彎強度；P――極限荷載；L――兩支點間距離，254mm；b與d――試件的寬度和高度。彈性模量根據((纖維增強型氧化鎂板驗收標準》  (AC386)中無石棉的纖維水泥平面薄板、屋瓦、墻面板和護墻板取樣與檢測的標準方法(ASTM C1185)中規定的方法計算，公式如下：

　　式中：E―彈性系數(N／mm²)；P₁P₂―載荷(N)，線性段的任兩點的載荷；y₁y₂―撓曲(mm)，與所選的載荷對應；d―厚度(mm)；b―寬度(mm)；L―跨度(mm)。
　　彎曲韌性指數的計算方法參照《鋼纖維混凝土試驗方法標準》中的鋼纖維混凝土試件的彎曲韌度指數的計算方法，它反映了材料的韌性。

3　耐久性實驗結果與討論

3.1　環境濕度對GRMC性能的影響
3.1.1　環境濕度對GRMC彎曲力學性能的影響
　　為了得出環境濕度變化對GRMC板彎曲力學性能的影響，測試了各配比自然、干燥和潮濕狀態下的力學性能，測試結果如表3.1所示。

　　GRMC試件開裂或撓度大于某特定值即失去其使用功能。初裂荷載的大小代表了其正常使用過程中所能承受的大荷載，而其塑性階段一般視為安全儲備，試件開裂后不至于立即破壞，保證使用安全。初裂荷載值對應的抗彎強度稱為初裂抗彎強度。初裂抗彎強度也是材料彎曲力學性能的重要指標，相應的初裂撓度也是評價材料性能的指標之一。圖3.1給出了干燥、自然和潮濕狀態下初裂抗彎強度和初裂撓度柱狀圖。

　　綜合分析表3.1和圖3.1，可發現：以自然狀態條件為基準時，M試件干燥狀態下的韌性下降28.9％，試件變脆，不易操作，出現裂紋后很快發生斷裂，斷裂撓度降低了16.8％；潮濕狀態下，M試件初裂強度降低了20％左右，材料變軟，容易開裂，終斷裂時撓度增大了29.4％。MP試件具有以下特征：干燥狀態條件下，試件的易操作性值和斷裂撓度較自然條件下降明顯，抗彎強度較自然狀態下降25.5％，初裂撓度值基本不變，彈性階段基本相同，塑性階段雖較自然條件縮短，但是足以保證其出現裂紋后不立即發生斷裂；在潮濕狀態下，雖然斷裂撓度僅增大8.9％，彎曲強度基本不變，但初裂抗彎強度只占抗彎強度的43.1％，彈性階段變短。MSGP1試件3種狀態斷裂撓度的大小排序為：潮濕>自然>干燥；抗彎強度的大小排序為：自然>干燥>潮濕；韌性大小排序為：潮濕>自然>干燥。干燥狀態韌性下降明顯；潮濕狀態下初裂抗彎強度下降明顯，但初裂抗彎強度仍為抗彎強度的66.93％。MSGP1在干燥、自然和潮濕3種狀態下的初裂撓度都在3mm左右，與M和MP的初裂撓度相差不大。MSGP2在干燥狀態與自然狀態下的抗彎強度和斷裂撓度基本一致，但其潮濕狀態下的初裂強度不到6MPa，僅為其抗彎強度的37.04％，對潮濕環境較其他配比敏感。干燥、自然和潮濕3種濕度條件下，配比。MSGP1的初裂抗彎強度較大，并且初裂撓度較小，初裂性能較優。以上4種配比，無論是自然狀態，還是干燥狀態和浸水狀態，GRMC試件的彎曲性能均符合美國標準(抗彎強度不低于4 MPa)，即對環境變化適應度良好，可用于露天工程應用。
　　由以上分析可知：以自然狀態條件下GRMC試件的彎曲力學性能為基準，干燥狀態下試件的初裂撓度和初裂強度基本不變，但斷裂撓度呈減小趨勢，使得板材變脆，韌性變差，不易操作。而潮濕狀態下試件的抗彎強度低，斷裂撓度大，初裂撓度和初裂強度明顯低于干燥和自然狀態，說明浸水后氯氧鎂水泥材料會變得松軟，從而導致強度降低，撓度增大。
　　此外，為了測定試件含水率及吸水率，作者選取了配比M和MP按照標準ASTM C1185―99進行干燥試驗和浸水試驗(試驗方法見2.2.1和2.2.2)。2種配比的GRMC板的含水率測試結果如表3.2所示，吸水率測試結果如表3.3所示。

　　從表3.2中可以看出，未經過改性的M配比的試件含水率明顯低于配比MP。主要原因是配比M配比件室內養護后，放在室外暴曬，而MP試件則沒有。

　　由表3.3可見，改性后的MP試件的吸水率明顯低于P。試驗觀察發現：配比M試件在放入水時伴隨冒泡現象，而后逐漸沒入水中，而MP試件則是緩慢的沉入水底。說明未經改性的配比M試件吸水速度快于配比MP，對其耐久性不利。
3.1.2　環境濕度變化對GRMC的撓度的影響
　　由于氯氧鎂水泥材料自身變形大的缺陷，及養護溫度、濕度等很難保證均勻性，再加上疊壓養護等，GRMC制品翹曲現象很普遍。一般用撓度的大小評價試件翹曲的程度，撓度太大，必然影響其使用性能。另外，流水生產線生產GRMC時，為了表面美觀和降低成本，一般面層和基層料漿都有所不同。一般面層則是純的氯氧鎂水泥漿，基層加木屑等填充料，髓層對濕度的敏感度易不同，表層和底層的變形勢必會不一致。環境濕度變化對GRMC的撓度究竟有何影響?是否達到使用要求?為了弄清這一問題，作者測試了GRMC試件的加濕撓度。試驗過程如下：先將標準試件(平面尺寸610mm×305mm)放在平整地面上，借助棉線測量試件試件初始撓度△₁。而后將GRMC試件放在(32±1.7)℃和(90±3)％RH的恒溫恒濕箱中保持48h(詳見2.2.3節)，同樣的方法測量計算此時試件的撓度△₂。加濕撓度△為△₂和△₁的差值。圖3.2為撓度測量的示意圖，相關試驗數據見表3.4。

　　表3.4中M、MP、MSGP1和MSGP2配比試件的加濕撓度值都在1mm范圍內，其中以M配比大，MP、MSGP1和MSGP2配比試件的加濕撓度較小，僅0.3mm。標準AC386中對GRMC的該項性能要求如下：當用作天花板的表面層時，加濕撓度大應在7.9mm，若用作屋瓦的基層板，加濕撓度大應在1.62mm，其他情況參照．ASTM C 1396的標準5.1.2部分。規范ASTM C 1396《Standard Specification for Gypsum Board》中對于厚度不大于7.9mm板的加濕撓度無要求。由此可見，環境濕度變化對GRMC板的撓度影響不大，GRMC改性后，加濕撓度更小。
3.2　碳化對GRMC彎曲力學性能的影響
　　用BS―1500L型電子天平分別測定GRMC試件碳化前后質量，稱重前試件在70％RH左右的濕度環境中達到濕度平衡。表3.5給出了碳化前后試件的質量。結果表明，碳化后GRMC試件的質量增大，質量增幅在14％～22％。質量增加部分主要是GRMC吸收CO₂的質量，表明水泥水化產物與CO₂發生了化學反應，碳化后水泥基體物相組成將發生改變。從環保的角度看，氯氧鎂水泥制品在使用過程中可大量吸收CO₂，屬于綠色環保吸碳材料。研究改善氯氧鎂水泥耐久性，使其在相關領域替代部分硅酸鹽水泥使用，具有巨大的經濟利益和社會利益。

　　快速碳化后，GRMC試件碳化狀態和自然狀態下的彎曲力學性能對比柱狀圖見圖3.3。初裂抗彎強度用符號f_cra表示，極限抗彎強度用f_m表示。

　　結果表明，碳化后GRMC試件抗彎強度增大，其原因是碳化后GRMC試件質量增大、表觀密度變大，結構更加致密，對材料抗彎強度起正效應作用。圖3.4給出了M、MP、MSGP1和MSGP2的彎曲強度―撓度曲線。

　　根據彎曲強度―撓度曲線，可以計算材料的彈性模量，彎曲強度―撓度曲線直線段的斜率與材料的彈性模量成正比。由圖3.4可見，除M外，碳化試件的彎曲強度―撓度曲線直線段的斜率明顯大于自然狀態，說明碳化后，GRMC試件的彈性模量增大。
　　與自然狀態相比，碳化后試件的初裂撓度呈減小趨勢，初裂強度呈增大趨勢。摻加了復合外加劑和礦渣的MSGP1在自然和碳化狀態下的初裂強度都為12MPa，大于其他配比，其初裂強度約為其極限抗彎強度的83％，亦大于其他配比，說明其不易開裂，使用性能優良。雖然MSGP1試件的斷裂撓度小于其他配比，彎曲韌性較小，但其彎曲破壞的過程中亦有明顯的塑性階段存在，出現裂紋后不會立即發生斷裂，可保證滿足使用安全要求。故碳化后MSGP1試件彎曲力學性能相對較優。
3.3　凍融循環對GRMC彎曲力學性能的影響
　　圖3.5是GRMC試件按照慢凍法進行25次凍融循環實驗的照片。可見，試件凍融后表面無顆粒脫落及結構疏松現象。

　　圖3.6是M、MP、MSGP1和MSGP2配比的GRMC試件在凍融狀態下的極限抗彎強度和初裂抗彎強度與自然狀態和浸水48h(即潮濕狀態)的比較。其中，初裂抗彎強度用符號f_cra表示，極限抗彎強度用f_m表示。

　　結果表明，以自然條件為基準時，快速凍融循環試驗后，M、MP、MSGP1和MSGP2配比的GRMC試件極限抗彎強度保留率為81％～105％，強度略有下降。以浸水條件為基準時，計算可得GRMC凍融試件的極限抗彎強度保留率在100.3％～119.7％，強度略有提高。強度提高的原因可能是凍融試驗過程中水泥基體發生進一步水化反應。GRMC試件在浸水和凍融2種試驗條件下的初裂抗彎強度相近，明顯小于自然條件下試件的初裂抗彎強度。由此可見，GRMC試件在凍融和浸水2種條件下的彎曲力學性能基本相同，凍融循環對GRMC材料抗彎力學性能影響不明顯。
　　圖3.6結果還表明，自然、浸水和凍融3種試驗條件下，M配比試件的初裂抗彎強度分別為極限抗彎強度的80.52％、76.74％和63.67％；MP配比試件的初裂抗彎強度分別為極限抗彎強度的54.59％、43.10％和43.28％；MSGP1配比試件的初裂抗彎強度分別為極限抗彎強度的83.63％、66.93％和65.24％；MSGP2配比試件的初裂抗彎強度分別為極限抗彎強度的49.19％、37.04％和32.58％，凍融條件下其初裂抗彎強度僅為4.79MPa。由此可見，以初裂抗彎強度占抗彎強度比重為指標時，MSGP1抗凍性能優。
　　圖3.7為M、MP、MSGP1和MSGP2配比的GRMC在自然、浸水48h(即潮濕狀態)和凍融狀態下的斷裂撓度和初裂撓度柱狀圖。由圖可見，自然、浸水、凍融3種條件下的斷裂撓度呈增大趨勢，初裂撓度呈下降趨勢，其中MSGP1的撓度小，這說明浸水和凍融后GRMC材料變軟，初裂提前，即容易開裂。

　　綜上所述，GRMC材料具有優良的抗凍性，凍融循環對其抗彎力學性能的影響較小，尤以MSGP1配比的抗凍性能佳。
3.4　噴淋―熱輻射對GRMC彎曲力學性能的影響
　　圖3.8是GRMC試件經過25次噴淋熱輻射循環后的表面狀態照片，可以看出，M試件表面大面積剝落，有肉眼可見的孔洞，MP試件的表面木紋凹處有玻璃纖維網格布外露，MSGP1試件的包裹面層玻璃纖維網格布的水泥漿體變薄，纖維布紋路清晰可見，MSGP2表面剝落嚴重，已造成部分纖維外露。

　　噴淋―輻射循環試驗在一定程度上破壞了GRMC材料的表層結構，必定會影響GRMC試件的彎曲力學性能。試件在噴淋―熱輻射過程中，含水量呈周期性變化，圖3.9比較了GRMC在25次噴淋―熱輻射循環和自然、干燥和浸水48h的抗彎強度。結果表明，噴淋熱輻射試驗后GRMC試件的力學性能有所下降，其主要原因是試件表面水泥漿體材料流失，使GRMC表面結構破壞，彎曲性能降低。以干燥條件為基準，M、MP、MSGP1和MSGP2試件噴淋―熱輻射條件下的抗彎強度保留率分別為85.67％、91.24％、81.23％和58.15％，均在50％以上。因此，GRMC材料在室外日曬雨淋條件下具有較好的耐候性。

3.5　碳化―噴淋―自然循環對GRMC彎曲力學性能的影響
　　本文對GRMC碳化試件進行了25次噴淋―自然循環試驗，不同試件的表面狀態詳見圖3.10。由圖可見，GRMC試件表面顆粒脫落，且有明顯的孔洞和玻璃纖維網格布露出。與噴淋―熱輻射試件相比，試件表面結構破壞的更為嚴重，主要表現為：顆粒脫落面積更大，表面孔洞更明顯，玻璃纖維網格布露出面積增大，4個配比以MSGP2表面破壞嚴重。在碳化―噴淋―自然循環試驗過程中，GRMC試件不僅受到雨水沖刷作用，而且水泥基體中碳化產物的自身不穩定性加劇了表面結構的破壞進程，這也是試件表面結構破壞較噴淋―熱輻射條件嚴重的主要原因之一。

　　圖3.11比較了GRMC試件在自然、碳化、噴淋―輻射和碳化噴淋―自然循環條件下的抗彎強度。結果表明，基準配比M碳化―噴淋―自然試件的抗彎強度分別為自然試件、碳化試件和噴淋―熱輻射試件的49.1％、37.5％和57.0％；配比MP分別為56.8％、53.1％和83.6％；MSGP1碳化―噴淋―自然試件的抗彎強度分別為自然試件的65.9％、碳化試件的64.0％和噴淋熱輻射試件的92.9％；MSGP2碳化―噴淋―自然試件的抗彎強度則分別為自然試件、碳化試件和噴淋―熱輻射試件的43.3％、43.0％和74.5％。GRMe試件雖然碳化后強度增大，但是碳化試件經過噴淋  自然循環試驗后，強度大幅度降低，僅為自然條件下試件的強度1／2左右，也明顯低于噴淋―熱輻射試件的抗彎強度，說明GRMC試件碳化后，在室外使用的性能穩定性遠低于未碳化試件，也就是說雖然碳化可以提高GRMC試件的強度，但是GRMC試件的耐久性能明顯下降。若想保證GRMC制品的使用年限，必須延緩其碳化進程，保證氯氧鎂水泥基體物相組成的相對穩定性。

4　結　論

　　通過大量的試驗研究了GRMC在各種耐久性實驗條件下的彎曲力學性能變化規律，分析了環境濕度變化、快速碳化、凍融循環、噴淋一熱輻射循環、碳化―噴淋―自然循環等因素對GRMC試件的彎曲力學性能的影響。主要結論如下：
　　1)GRMC干燥時，材料彎曲韌性減小，材料變脆，但抗彎強度變化不大。潮濕時，材料斷裂撓度增大，抗彎強度和初裂強度減小，材料變軟，容易開裂。
　　2)快速碳化可以提高GRMC彎曲力學性能。氯氧鎂水泥水化產物可與CO₂發生碳化反應，碳化相的生成是GRMC抗彎強度增長的主要原因之一。
　　3)凍融試件和浸水試件的彎曲力學性能基本相同，表明了凍融循環對GRMC材料抗彎力學性能影響不大。
　　4)GRMC材料對于室外日曬雨淋的耐候性較優。在噴淋一熱輻射試驗條件下，雖然GRMC試件彎曲力學性能下降，但以干燥條件為基準時，其抗彎強度保留率均在50％以上。
　　5)若想保證GRMC制品的使用年限，必須確保氯氧鎂水泥物相組成的相對穩定性。GRMC快速碳化試件室外性能穩定性遠低于未碳化試件。雖然碳化可以提高GRMC試件的強度，但是其抗雨水沖刷能力明顯下降。
　　6)綜合比較后，認為采用復合抗水氯氧鎂水泥制備的MSGP1配比較優。