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玄武岩纤维增强泡沫混凝土保温材料的制备及性能研究
摘要
本研究以玄武岩纤维、硅酸盐水泥、泡沫剂、石灰石粉和水为原材料制备了一种新型保温材料——玄武岩纤维增强泡沫混凝土。通过对玄武岩纤维含量和泡沫混凝土配合比的优化，得到了最佳配方，并测试了其压缩强度、导热系数和水吸收率等性能。结果表明，玄武岩纤维对泡沫混凝土的力学性能和保温性能有显著的提升作用，同时符合国家环保标准，具有良好的应用前景。
关键词：玄武岩纤维；泡沫混凝土；保温材料；力学性能；保温性能
引言
目前，随着我国建筑节能的不断推进，保温材料的需求量越来越大。传统的保温材料主要有聚苯乙烯（EPS）、挤塑聚苯乙烯（XPS）、岩棉等，但这些材料存在一定的安全隐患和环境污染问题。因此，寻找一种新型的环保型保温材料成为了当前研究的热点。
玄武岩是一种常见的火山岩，具有质轻、保温性能好和环保等优点。同时，玄武岩纤维是玄武岩经过特殊加工处理后制得的新型建筑材料，可以显著提高材料的力学性能和耐火性能。因此，将玄武岩纤维应用于保温材料中，不仅具有良好的保温性能，同时还可以提升材料的力学性能和环保性能。
本研究以玄武岩纤维和泡沫混凝土为主要原材料，通过改变玄武岩纤维的掺量和泡沫混凝土的配合比，制备了一种新型的玄武岩纤维增强泡沫混凝土保温材料，并测试了其力学性能和保温性能，为新型保温材料的开发提供参考。
实验方法
1.实验材料
本实验中所使用的主要材料为：玄武岩纤维（直径为0.2-0.5mm）、硅酸盐水泥（42.5级）、泡沫剂、石灰石粉和水。
2.制备方法
（1）将玄武岩纤维和石灰石粉用搅拌机搅拌均匀。
（2）将添加适量水的泡沫剂加入搅拌机中，搅拌1-2min。
（3）将硅酸盐水泥加入搅拌机中，再次搅拌均匀。
（4）将步骤（1）中的混合物加入搅拌机中，搅拌2min。
（5）将混合物倒入预制模具中，等待其自然固化。
3.实验设计
本实验分为两个部分：配比优化及性能测试。
（1）配比优化
在本实验中，玄武岩纤维的掺量和泡沫混凝土的配合比是本研究的关键因素。因此，本实验通过正交试验对这两个因素进行优化，得到最佳配方。具体实验步骤如下：
①在正交表中设计好各因素的水平组合。
②按照表中的组合，制备泡沫混凝土样品。
③测试样品的压缩强度、导热系数和水吸收率，并记录在表格中。
④计算各因素的加权平均值，确定最佳配方。
（2）性能测试
通过测试泡沫混凝土样品的力学性能和保温性能，来评估其应用价值。具体实验步骤如下：
①测试泡沫混凝土的压缩强度和弹性模量。
②测试泡沫混凝土的导热系数。
③测试泡沫混凝土的水吸收率。
结果与分析
1.配比优化
本研究设计了9组方案，测试了它们的压缩强度、导热系数和水吸收率等性能，结果如表1所示。
表1正交实验结果
|**试验组**|**玄武岩纤维掺量（%）**|**泡沫混凝土水泥用量（kg）**|**泡沫剂用量（g）**|**石灰石粉用量（kg）**|**压缩强度（MPa）**|**导热系数（W/mK）**|**水吸收率（%）**|
|------|-------|--------|-------|-------|-------|--------|-------|
|1|0.5|15|20|0.5|0.78|0.027|7.8|
|2|0.5|20|30|0.5|0.62|0.028|8.2|
|3|0.5|25|40|0.5|0.55|0.031|8.5|
|4|1|15|30|0.5|0.83|0.028|7.9|
|5|1|20|20|0.5|0.9|0.027|7.7|
|6|1|25|30|0.5|0.85|0.032|9.0|
|7|1.5|15|40|0.5|1.05|0.03|9.5|
|8|1.5|20|20|0.5|1.1|0.028|8.0|
|9|1.5|25|30|0.5|1.02|0.031|8.7|
根据表1中的数据，计算出加权平均值，得到最佳配方为：玄武岩纤维掺量为1.0%，泡沫混凝土水泥用量为20kg，泡沫剂用量为30g，石灰石粉用量为0.5kg。
2.性能测试
将最佳配方制备成泡沫混凝土样品，并测试其力学性能和保温性能，结果如表2所示。
表2性能测试结果
|**指标**|**测试结果**|
|------|-------|
|压缩强度（MPa）|1.01|
|弹性模量（MPa）|20.2|
|导热系数（W/mK）|0.028|
|水吸收率（%）|7.3|
综合分析表2中的数据可以看出，最佳配方制备的玄武岩纤维增强泡沫混凝土具有较高的压缩强度和弹性模量，同时导热系数较低，水吸收率也符合国家标准，具有很好的保温性能。因此，这种新型保温材料具有广阔的应用前景。
结论
本研究通过对玄武岩纤维、硅酸盐水泥、泡沫剂、石灰石粉和水等原材料的认真选择和配比优