[摘　要]本文以玻璃纤维增强氯氧镁水泥材料(GRMC)改性前后的耐久性能为主要研究对象，进行了浸水、冻融、碳化和喷淋―热辐射循环等系列试验。通过分析各试验条件下试件的抗弯强度和变形特性，研究了GRMC的耐久性规律。结果表明：(1)干燥状态下，GRMC材料弯曲韧性减小，材料变脆，抗弯强度变化不大；(2)潮湿状态下，材料断裂挠度增大，抗弯强度和初裂强度减小，材料变软，容易开裂；(5)冻融试件和浸水试件的弯曲力学性能基本相同，即冻融循环对GRMC材料抗弯力学性能影响很小；(4)喷淋―热辐射试验条件下，虽然GRMC试件弯曲力学性能下降，但以干燥条件为基准时，其抗弯强度保留率均在50％以上，在室外日晒雨淋条件下具有较好的耐候性；(5)快速碳化可以提高GRMC弯曲力学性能，但是碳化后GRMC的耐雨水冲刷能力降低，耐久性能变差。
[关键词]氟氧镁水泥；玻璃纤维增强；耐久性，冻融，碳化，喷淋―热辐射

1　引　言

　　氯氧镁水泥材料及其制品既具有早强、高强、防火、与有机―无机材料的胶结能力强等优点，又存在怕水、吸潮、变形和返卤等很多缺点。长期以来，有关技术人员致力于改善其耐久性，如从1970年代起山东建科院就研究氯氧镁水泥制品的抗吸潮泛卤与抗变形问题，提出的一些技术措施至今仍在行业内广泛使用；1980年代，合肥水泥研究院曾开展提高氯氧镁水泥材料抗水性的研究工作，更为重要的是，在这一时期，从不同渠道、由不同部门曾经设立了两个与氯氧镁水泥制品有关的“七五”重点科技攻关项目，一个是原物质部设立的部委级科技攻关项目“镁水泥砼包构件材料改性的研究”，主要由武汉工业大学(现在的武汉理工大学)等单位承担；另一个是科委为了解决青海盐湖提钾过程中大量副产品――水氯镁石的综合利用问题，将“镁水泥开发研究”列入了级“七五”重点科技攻关项目“青海盐湖提钾及综合利用研究”项目的第4个子课题(75―37―04)。9家科研院所和高等院校，总共进行了长达5年的联合攻关，取得了一大批科研成果，随即带来了二十世纪90年代的镁水泥行业蓬勃发展。
　　氯氧镁水泥及其制品的耐久性包括：吸潮、泛卤、变形性、抗水性和耐候性等。氯氧镁水泥材料的气硬性特征决定了这种建筑材料只能在空气中硬化、遇水将大大降低力学性能，氯氧镁水泥的抗水性是该制品用途局限性的大障碍。在级“七五”重点科技攻关时，中科院青海盐湖所先研究复合抗水外加剂，中科院上海硅酸盐所在理论上先提出利用“5・1・8结晶形态变化提高抗水性”的理论基础，之后，作者所在的课题组跟踪这一新研究动态，利用胶凝材料的系统理论对镁水泥材料的抗水性，从组成―结构―性能―应用等方面进行了长期的试验室深入研究，提出了浸水5年软化系数1.57的“新型抗水氯氧镁水泥和浸水5年软化系数2.07的“复合抗水氯氧镁水泥。本文主要研究采用这种抗水技术改性前后玻璃纤维增强氯氧镁水泥(GRMC)材料的耐久性问题。

2　试验方法

2.1　材料与试件制备
2.1.1　原材料
　　试验原材料主要包括轻烧氧化镁粉、氯化镁、玻璃纤维、木屑和复合抗水外加剂。其主要相关信息如下：
　　(1)轻烧氧化镁粉：辽宁省海城市镁水泥矿业有限公司生产，活性MgO含量63％，其主要化学成分见表2.1。

　　(2)氯化镁：天津长芦海晶集团有限公司化工厂生产的卤片，主要化学成分见表2.2。

　　(3)玻璃纤维：扬州瀵鳢工贸有限公司生产的中碱玻璃纤维网格布，平均单丝直径为13μm，孔径8mm×4mm，单位面积质量80g／m²，径向拉力315N、纬向拉力225N，其化学成分如表2.3所示。
　　(4)木屑：杨树、松树、樟树和枫树锯末的混合物，20目细度。

2.1.2　配合比设计
　　配合比设计时控制MgO／MgCl₂摩尔比为7。为了分析方便，对选中的重点考察配比的情况如下：M――未加改性的基准GRMC，MP――新型抗水氯氧镁水泥制备的GRMC，MSGP1和MSGP2是利用复合抗水氯氧镁水泥制备的GRMC。
2.1.3　试验板材制作
　　试件制作在南京佳汇新型建材制造有限公司的机械化生产线上完成。氯氧镁水泥料浆采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌时间8min出料，利用氯氧镁水泥板材机械化生产线制作GRMC板。该生产线的工作原理是：交替铺放料浆与两层玻璃纤维网格布，并通过滚压成型，生产出规格为3800mm×1220mm×8mm的板材。室内自然养护12h后脱模，叠压自然养护28d后切割，切割试件的规格为305mm×152mm。
2.2　耐久性试验方法
2.2.1　干燥试验
　　干燥试验方法参照标准ASTM C1185―99《Test Methods for Sampling and Testing Non―asbestos Fiber―cement Flat Sheet，Roofing and Siding Shingles，and Clapboards))。试验设备采用101-1型电热鼓风干燥箱和BS―15001。型电子天平(精度0.1g)，如图2.1a和2.1b。
　　将规格152mm×76mm的GRMC试件在(23±2)℃和(50±5)％RH室内环境下至少平衡4d，称得初始质量W₁。之后将试件放在(90±2)℃干燥箱中至恒重，再在干燥箱内降至室温，记录降温后试件的质量W₀。按以下公式计算含水率：

　　每个配比测2块GRMC试件的含水率，取平均值作为该配比GRMC试件的含水率。
　　此外，每个配比取2块规格305mm×152mm的GRMC板，在(90±2)℃干燥箱中恒重。在干燥箱内降至室温后，用DL―D―100KN／5000N电子万能试验机测试其抗弯荷载―挠度曲线，评价不同配比的GRMC试件干燥状态下的弯曲力学性能。
2.2.2　浸水试验
　　浸水试验方法参照标准。ASTM C1185―99。试验设备采用101-1型电热鼓风干燥箱和BS―1500L型电子天平(精度0.1g)。
　　将规格100mm×100mm的GRMC试件放在(90±2)℃干燥箱中至恒重，之后在干燥箱内降至室温，记录降温后试件的质量W₀，再把板材放于温度为(23±4)℃的自来水中浸泡(48±8)h。把板材取出，用湿布擦干，称得质量W₂。按以下公式计算吸水率：

　　每个配比测2块GRMC试件的吸水率，取平均值作为该配比GRMC试件的吸水率。
　　此外，每个配比取2块规格305mm×152mm板，在水中至少浸泡48h，水中取出后室内静置12h左右，使得试验板表面水自然晾干。DL―D―100KN／5000N电子万能试验机测试抗弯荷载―挠度曲线，评价不同配比的GRMC试件饱水潮湿状态下的弯曲力学性能。
2.2.3　加湿挠度
　　试验方法参照标准：ASTM C1396―02((Standard Specification for Gypsum Wallboard))。实验设备采用HBY―1型湿热实验箱(如图2.1c)和钢板尺(精度≤1.6mm)。将规格610mm×305mm的GRMC试件放在恒温恒湿箱中，试件正面朝下，两点支撑；支座直径3.2mm、长度305mm，两支座跨度584±1.6mm。在(32±1.7)℃和(90±3)％RH的条件下保持48h后，用钢板尺测试试件的挠度值△。△即为GRMC试件的加湿挠度。每个配比测2块GRMC试件的加湿挠度，取平均值作为该配比GRMC试件的加湿挠度。
2.2.4　冻融试验
　　目前，对于混凝土冻融破坏的机理，公认度较高的是由美国学者T.C.Powerse提出的膨胀压和渗透压理论，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。其一是当混凝土中毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9％。因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗透压。当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部的微观结构。但一次作用造成的损伤不足以使混凝土的宏观力学性能发生可以察觉的变化，只有当经过多次的冻融循环后，损伤逐步积累不断扩大，混凝土中的裂缝才会相互贯通，导致混凝土强度逐渐降低，甚至强度完全丧失，使结构由表及里遭到破坏。
　　GRMC材料的抗冻性能研究目前还未见有相关研究，参照混凝土相关标准ASTM C 666―97《Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing》(Procedure B)并结合材料自身特性设计快速冻融试验。将规格305mm×152mm的GRMC试件在不低于(5±2)℃的水中至少浸泡48h，把每块试样分别封装于塑料袋内，进行冻融循环。冻融采用气冻，水融的方法，在(-18±2)℃冻4h，在(4±2)℃水中融1h。AC386标准要求GRMC试件经过25次冻融循环后肉眼观察无裂缝、分层或碎裂现象。然后，用DL―D―100KN／5000N电子万能试验机测试GRMC试件抗弯荷载挠度曲线，评价不同配比的GRMC试件冻融条件下的弯曲力学性能。每个配比试件数量为2块。冻融试验设备采用DW一40W100海尔卧式低温冰箱，如图2.1d。
2.2.5　碳化试验
　　碳化对GRMC材料的影响有2个方面：一方面，CO₂可与水泥水化产物发生碳化反应，生成碱式碳酸镁，可降低材料的孔隙率，大孔减少，提高了混凝土的密实度；另一方面，碳化后水泥基体的碱度降低，可能会影响玻璃纤维的性能稳定。2个方面都会影响GRMC试件的宏观力学性能。为讨论碳化对GRMC制品弯曲力学性能的影响，参照标准GBJ82 85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》设计了快速碳化试验。碳化设备采用江苏省建筑科学研究院生产的CCB―70A型混凝土碳化试验箱(如图2.1e)。试件规格为305mm×152mm，每个配比选取2块GRMC试件放入碳化箱。碳化试验条件如下：控制温度：20±5℃均匀性≤1℃；控制湿度：70±5％精度±3％；二氧化碳浓度：20±3％精度±1％。碳化28d后，DL―D―100KN／5000N电子万能试验机(如图2.1f)测试碳化试件的抗弯荷载―挠度曲线，评价不同配比的GRMC试件碳化状态下的弯曲力学性能。
2.2.6　喷淋―热辐射试验
　　为了模拟日晒雨淋作用，设计了喷淋热辐射实验。试验方法参照标准ASTM C1 185―99。试验设备采用自来水喷淋头和电热辐射器，如图2.1g、2.1h和2.1i。将规格为152mm x 150mm的GRMC试件与垂直方向呈80°放置，在正上方安放一个喷头，并放置一个辐射热量的加热装置，交替进行喷淋和热辐射试验。其循环制度如下：用不高于30℃的水喷淋2h55min，喷水速度为3.786L／min，静停5min；然后加热辐射2h55min，使试样温度达到(60±5)℃，再静停5min，为一个交替循环。
　　每个配比取2块GRMC试件进行喷淋一热辐射试验，25次循环后肉眼观察试件，是否有损伤或结构变化。采用DL―D―100KN／5000N电子万能试验机测试试件的抗弯荷载―挠度曲线，评价不同配比的GRMC试件喷淋―热辐射试验后的力学性能。
2.2.7　碳化―喷淋―自然试验
　　作者前期研究表明，氯氧镁水泥制品的碳化产物在水的作用下极易分解。虽然碳化后试件抗弯强度增大，但是碳化产物的不稳定性必然会对试件弯曲力学性能造成影响。为了研究碳化后性能的稳定性，设计了碳化―喷淋―自然试验。试验方法如下：
　　将规格152mnl×150mm的GRMC碳化试件与垂直方向呈80°放置，在正上方安放一个喷头，交替进行喷淋和自然静置试验。其循环制度如下：用不高于30℃的水喷淋2h55min，喷水速度为3.786L／min，静停5min；然后室内自然静置2h55min，为一个交替循环。
　　每个配比取2块GRMC碳化试件进行喷淋一自然试验，25次循环后肉眼观察试样，是否有损伤或结构变化。采用DL―D―100KN／5000N电子万能试验机测试试件的抗弯荷载一挠度曲线，评价不同配比的GRMC试件在碳化―喷淋―自然试验条件下的力学性能。

2.3　分析与测试方法
　　试验方法参照标准AC386和ASTM C1185。试验采用DL―D―100KN／5000N电子万能试验机测定GRMC试件的荷载―挠度曲线，其测量精度不低于2％。GRMC试件规格为305mm×152mm。采用两点支撑，单点加载，支点跨距254mm。加载速度为40mm／min。
　　通过弯曲试验结果可以计算抗弯强度、弹性模量和弯曲韧性指数。抗弯强度计算公式如下：

　　式中，R――抗弯强度；P――极限荷载；L――两支点间距离，254mm；b与d――试件的宽度和高度。弹性模量根据((纤维增强型氧化镁板验收标准》  (AC386)中无石棉的纤维水泥平面薄板、屋瓦、墙面板和护墙板取样与检测的标准方法(ASTM C1185)中规定的方法计算，公式如下：

　　式中：E―弹性系数(N／mm²)；P₁P₂―载荷(N)，线性段的任两点的载荷；y₁y₂―挠曲(mm)，与所选的载荷对应；d―厚度(mm)；b―宽度(mm)；L―跨度(mm)。
　　弯曲韧性指数的计算方法参照《钢纤维混凝土试验方法标准》中的钢纤维混凝土试件的弯曲韧度指数的计算方法，它反映了材料的韧性。

3　耐久性实验结果与讨论

3.1　环境湿度对GRMC性能的影响
3.1.1　环境湿度对GRMC弯曲力学性能的影响
　　为了得出环境湿度变化对GRMC板弯曲力学性能的影响，测试了各配比自然、干燥和潮湿状态下的力学性能，测试结果如表3.1所示。

　　GRMC试件开裂或挠度大于某特定值即失去其使用功能。初裂荷载的大小代表了其正常使用过程中所能承受的大荷载，而其塑性阶段一般视为安全储备，试件开裂后不至于立即破坏，保证使用安全。初裂荷载值对应的抗弯强度称为初裂抗弯强度。初裂抗弯强度也是材料弯曲力学性能的重要指标，相应的初裂挠度也是评价材料性能的指标之一。图3.1给出了干燥、自然和潮湿状态下初裂抗弯强度和初裂挠度柱状图。

　　综合分析表3.1和图3.1，可发现：以自然状态条件为基准时，M试件干燥状态下的韧性下降28.9％，试件变脆，不易操作，出现裂纹后很快发生断裂，断裂挠度降低了16.8％；潮湿状态下，M试件初裂强度降低了20％左右，材料变软，容易开裂，终断裂时挠度增大了29.4％。MP试件具有以下特征：干燥状态条件下，试件的易操作性值和断裂挠度较自然条件下降明显，抗弯强度较自然状态下降25.5％，初裂挠度值基本不变，弹性阶段基本相同，塑性阶段虽较自然条件缩短，但是足以保证其出现裂纹后不立即发生断裂；在潮湿状态下，虽然断裂挠度仅增大8.9％，弯曲强度基本不变，但初裂抗弯强度只占抗弯强度的43.1％，弹性阶段变短。MSGP1试件3种状态断裂挠度的大小排序为：潮湿>自然>干燥；抗弯强度的大小排序为：自然>干燥>潮湿；韧性大小排序为：潮湿>自然>干燥。干燥状态韧性下降明显；潮湿状态下初裂抗弯强度下降明显，但初裂抗弯强度仍为抗弯强度的66.93％。MSGP1在干燥、自然和潮湿3种状态下的初裂挠度都在3mm左右，与M和MP的初裂挠度相差不大。MSGP2在干燥状态与自然状态下的抗弯强度和断裂挠度基本一致，但其潮湿状态下的初裂强度不到6MPa，仅为其抗弯强度的37.04％，对潮湿环境较其他配比敏感。干燥、自然和潮湿3种湿度条件下，配比。MSGP1的初裂抗弯强度较大，并且初裂挠度较小，初裂性能较优。以上4种配比，无论是自然状态，还是干燥状态和浸水状态，GRMC试件的弯曲性能均符合美国标准(抗弯强度不低于4 MPa)，即对环境变化适应度良好，可用于露天工程应用。
　　由以上分析可知：以自然状态条件下GRMC试件的弯曲力学性能为基准，干燥状态下试件的初裂挠度和初裂强度基本不变，但断裂挠度呈减小趋势，使得板材变脆，韧性变差，不易操作。而潮湿状态下试件的抗弯强度低，断裂挠度大，初裂挠度和初裂强度明显低于干燥和自然状态，说明浸水后氯氧镁水泥材料会变得松软，从而导致强度降低，挠度增大。
　　此外，为了测定试件含水率及吸水率，作者选取了配比M和MP按照标准ASTM C1185―99进行干燥试验和浸水试验(试验方法见2.2.1和2.2.2)。2种配比的GRMC板的含水率测试结果如表3.2所示，吸水率测试结果如表3.3所示。

　　从表3.2中可以看出，未经过改性的M配比的试件含水率明显低于配比MP。主要原因是配比M配比件室内养护后，放在室外暴晒，而MP试件则没有。

　　由表3.3可见，改性后的MP试件的吸水率明显低于P。试验观察发现：配比M试件在放入水时伴随冒泡现象，而后逐渐没入水中，而MP试件则是缓慢的沉入水底。说明未经改性的配比M试件吸水速度快于配比MP，对其耐久性不利。
3.1.2　环境湿度变化对GRMC的挠度的影响
　　由于氯氧镁水泥材料自身变形大的缺陷，及养护温度、湿度等很难保证均匀性，再加上叠压养护等，GRMC制品翘曲现象很普遍。一般用挠度的大小评价试件翘曲的程度，挠度太大，必然影响其使用性能。另外，流水生产线生产GRMC时，为了表面美观和降低成本，一般面层和基层料浆都有所不同。一般面层则是纯的氯氧镁水泥浆，基层加木屑等填充料，髓层对湿度的敏感度易不同，表层和底层的变形势必会不一致。环境湿度变化对GRMC的挠度究竟有何影响?是否达到使用要求?为了弄清这一问题，作者测试了GRMC试件的加湿挠度。试验过程如下：先将标准试件(平面尺寸610mm×305mm)放在平整地面上，借助棉线测量试件试件初始挠度△₁。而后将GRMC试件放在(32±1.7)℃和(90±3)％RH的恒温恒湿箱中保持48h(详见2.2.3节)，同样的方法测量计算此时试件的挠度△₂。加湿挠度△为△₂和△₁的差值。图3.2为挠度测量的示意图，相关试验数据见表3.4。

　　表3.4中M、MP、MSGP1和MSGP2配比试件的加湿挠度值都在1mm范围内，其中以M配比大，MP、MSGP1和MSGP2配比试件的加湿挠度较小，仅0.3mm。标准AC386中对GRMC的该项性能要求如下：当用作天花板的表面层时，加湿挠度大应在7.9mm，若用作屋瓦的基层板，加湿挠度大应在1.62mm，其他情况参照．ASTM C 1396的标准5.1.2部分。规范ASTM C 1396《Standard Specification for Gypsum Board》中对于厚度不大于7.9mm板的加湿挠度无要求。由此可见，环境湿度变化对GRMC板的挠度影响不大，GRMC改性后，加湿挠度更小。
3.2　碳化对GRMC弯曲力学性能的影响
　　用BS―1500L型电子天平分别测定GRMC试件碳化前后质量，称重前试件在70％RH左右的湿度环境中达到湿度平衡。表3.5给出了碳化前后试件的质量。结果表明，碳化后GRMC试件的质量增大，质量增幅在14％～22％。质量增加部分主要是GRMC吸收CO₂的质量，表明水泥水化产物与CO₂发生了化学反应，碳化后水泥基体物相组成将发生改变。从环保的角度看，氯氧镁水泥制品在使用过程中可大量吸收CO₂，属于绿色环保吸碳材料。研究改善氯氧镁水泥耐久性，使其在相关领域替代部分硅酸盐水泥使用，具有巨大的经济利益和社会利益。

　　快速碳化后，GRMC试件碳化状态和自然状态下的弯曲力学性能对比柱状图见图3.3。初裂抗弯强度用符号f_cra表示，极限抗弯强度用f_m表示。

　　结果表明，碳化后GRMC试件抗弯强度增大，其原因是碳化后GRMC试件质量增大、表观密度变大，结构更加致密，对材料抗弯强度起正效应作用。图3.4给出了M、MP、MSGP1和MSGP2的弯曲强度―挠度曲线。

　　根据弯曲强度―挠度曲线，可以计算材料的弹性模量，弯曲强度―挠度曲线直线段的斜率与材料的弹性模量成正比。由图3.4可见，除M外，碳化试件的弯曲强度―挠度曲线直线段的斜率明显大于自然状态，说明碳化后，GRMC试件的弹性模量增大。
　　与自然状态相比，碳化后试件的初裂挠度呈减小趋势，初裂强度呈增大趋势。掺加了复合外加剂和矿渣的MSGP1在自然和碳化状态下的初裂强度都为12MPa，大于其他配比，其初裂强度约为其极限抗弯强度的83％，亦大于其他配比，说明其不易开裂，使用性能优良。虽然MSGP1试件的断裂挠度小于其他配比，弯曲韧性较小，但其弯曲破坏的过程中亦有明显的塑性阶段存在，出现裂纹后不会立即发生断裂，可保证满足使用安全要求。故碳化后MSGP1试件弯曲力学性能相对较优。
3.3　冻融循环对GRMC弯曲力学性能的影响
　　图3.5是GRMC试件按照慢冻法进行25次冻融循环实验的照片。可见，试件冻融后表面无颗粒脱落及结构疏松现象。

　　图3.6是M、MP、MSGP1和MSGP2配比的GRMC试件在冻融状态下的极限抗弯强度和初裂抗弯强度与自然状态和浸水48h(即潮湿状态)的比较。其中，初裂抗弯强度用符号f_cra表示，极限抗弯强度用f_m表示。

　　结果表明，以自然条件为基准时，快速冻融循环试验后，M、MP、MSGP1和MSGP2配比的GRMC试件极限抗弯强度保留率为81％～105％，强度略有下降。以浸水条件为基准时，计算可得GRMC冻融试件的极限抗弯强度保留率在100.3％～119.7％，强度略有提高。强度提高的原因可能是冻融试验过程中水泥基体发生进一步水化反应。GRMC试件在浸水和冻融2种试验条件下的初裂抗弯强度相近，明显小于自然条件下试件的初裂抗弯强度。由此可见，GRMC试件在冻融和浸水2种条件下的弯曲力学性能基本相同，冻融循环对GRMC材料抗弯力学性能影响不明显。
　　图3.6结果还表明，自然、浸水和冻融3种试验条件下，M配比试件的初裂抗弯强度分别为极限抗弯强度的80.52％、76.74％和63.67％；MP配比试件的初裂抗弯强度分别为极限抗弯强度的54.59％、43.10％和43.28％；MSGP1配比试件的初裂抗弯强度分别为极限抗弯强度的83.63％、66.93％和65.24％；MSGP2配比试件的初裂抗弯强度分别为极限抗弯强度的49.19％、37.04％和32.58％，冻融条件下其初裂抗弯强度仅为4.79MPa。由此可见，以初裂抗弯强度占抗弯强度比重为指标时，MSGP1抗冻性能优。
　　图3.7为M、MP、MSGP1和MSGP2配比的GRMC在自然、浸水48h(即潮湿状态)和冻融状态下的断裂挠度和初裂挠度柱状图。由图可见，自然、浸水、冻融3种条件下的断裂挠度呈增大趋势，初裂挠度呈下降趋势，其中MSGP1的挠度小，这说明浸水和冻融后GRMC材料变软，初裂提前，即容易开裂。

　　综上所述，GRMC材料具有优良的抗冻性，冻融循环对其抗弯力学性能的影响较小，尤以MSGP1配比的抗冻性能佳。
3.4　喷淋―热辐射对GRMC弯曲力学性能的影响
　　图3.8是GRMC试件经过25次喷淋热辐射循环后的表面状态照片，可以看出，M试件表面大面积剥落，有肉眼可见的孔洞，MP试件的表面木纹凹处有玻璃纤维网格布外露，MSGP1试件的包裹面层玻璃纤维网格布的水泥浆体变薄，纤维布纹路清晰可见，MSGP2表面剥落严重，已造成部分纤维外露。

　　喷淋―辐射循环试验在一定程度上破坏了GRMC材料的表层结构，必定会影响GRMC试件的弯曲力学性能。试件在喷淋―热辐射过程中，含水量呈周期性变化，图3.9比较了GRMC在25次喷淋―热辐射循环和自然、干燥和浸水48h的抗弯强度。结果表明，喷淋热辐射试验后GRMC试件的力学性能有所下降，其主要原因是试件表面水泥浆体材料流失，使GRMC表面结构破坏，弯曲性能降低。以干燥条件为基准，M、MP、MSGP1和MSGP2试件喷淋―热辐射条件下的抗弯强度保留率分别为85.67％、91.24％、81.23％和58.15％，均在50％以上。因此，GRMC材料在室外日晒雨淋条件下具有较好的耐候性。

3.5　碳化―喷淋―自然循环对GRMC弯曲力学性能的影响
　　本文对GRMC碳化试件进行了25次喷淋―自然循环试验，不同试件的表面状态详见图3.10。由图可见，GRMC试件表面颗粒脱落，且有明显的孔洞和玻璃纤维网格布露出。与喷淋―热辐射试件相比，试件表面结构破坏的更为严重，主要表现为：颗粒脱落面积更大，表面孔洞更明显，玻璃纤维网格布露出面积增大，4个配比以MSGP2表面破坏严重。在碳化―喷淋―自然循环试验过程中，GRMC试件不仅受到雨水冲刷作用，而且水泥基体中碳化产物的自身不稳定性加剧了表面结构的破坏进程，这也是试件表面结构破坏较喷淋―热辐射条件严重的主要原因之一。

　　图3.11比较了GRMC试件在自然、碳化、喷淋―辐射和碳化喷淋―自然循环条件下的抗弯强度。结果表明，基准配比M碳化―喷淋―自然试件的抗弯强度分别为自然试件、碳化试件和喷淋―热辐射试件的49.1％、37.5％和57.0％；配比MP分别为56.8％、53.1％和83.6％；MSGP1碳化―喷淋―自然试件的抗弯强度分别为自然试件的65.9％、碳化试件的64.0％和喷淋热辐射试件的92.9％；MSGP2碳化―喷淋―自然试件的抗弯强度则分别为自然试件、碳化试件和喷淋―热辐射试件的43.3％、43.0％和74.5％。GRMe试件虽然碳化后强度增大，但是碳化试件经过喷淋  自然循环试验后，强度大幅度降低，仅为自然条件下试件的强度1／2左右，也明显低于喷淋―热辐射试件的抗弯强度，说明GRMC试件碳化后，在室外使用的性能稳定性远低于未碳化试件，也就是说虽然碳化可以提高GRMC试件的强度，但是GRMC试件的耐久性能明显下降。若想保证GRMC制品的使用年限，必须延缓其碳化进程，保证氯氧镁水泥基体物相组成的相对稳定性。

4　结　论

　　通过大量的试验研究了GRMC在各种耐久性实验条件下的弯曲力学性能变化规律，分析了环境湿度变化、快速碳化、冻融循环、喷淋一热辐射循环、碳化―喷淋―自然循环等因素对GRMC试件的弯曲力学性能的影响。主要结论如下：
　　1)GRMC干燥时，材料弯曲韧性减小，材料变脆，但抗弯强度变化不大。潮湿时，材料断裂挠度增大，抗弯强度和初裂强度减小，材料变软，容易开裂。
　　2)快速碳化可以提高GRMC弯曲力学性能。氯氧镁水泥水化产物可与CO₂发生碳化反应，碳化相的生成是GRMC抗弯强度增长的主要原因之一。
　　3)冻融试件和浸水试件的弯曲力学性能基本相同，表明了冻融循环对GRMC材料抗弯力学性能影响不大。
　　4)GRMC材料对于室外日晒雨淋的耐候性较优。在喷淋一热辐射试验条件下，虽然GRMC试件弯曲力学性能下降，但以干燥条件为基准时，其抗弯强度保留率均在50％以上。
　　5)若想保证GRMC制品的使用年限，必须确保氯氧镁水泥物相组成的相对稳定性。GRMC快速碳化试件室外性能稳定性远低于未碳化试件。虽然碳化可以提高GRMC试件的强度，但是其抗雨水冲刷能力明显下降。
　　6)综合比较后，认为采用复合抗水氯氧镁水泥制备的MSGP1配比较优。