硬质泡沫塑料吸水率试验方法的分析

硬质泡沫塑料吸水率试验方法的分析

周国伟

（海安市建筑工程质量检测中心有限公司，江苏南通 226600 ）

摘要：本文采用GB/T 8810-2005中方法A和方法B分别对硬质泡沫塑料的吸水率进行测定，通过对XPS板吸水率的测定和对上述这两种方法的吸水率计算公式进行分析，发现方法A和方法B的吸水率测定结果基本一致，与方法A相比，方法B的试验操作流程相对简单、适用范围较广，但试验耗时相对较长，能够同时适用于均匀溶胀和非均匀溶胀试样的吸水率测定，而方法A的操作流程较为繁琐，适用范围较为局限，仅适用于表面平整、均匀溶胀试样的吸水率测定。

关键字：硬质泡沫塑料；吸水率；溶胀

硬质泡沫塑料作为保温隔热材料中最常见的材料，因表观密度小、保温性能优异，广泛用于建筑保温工程，如聚苯板、聚氨酯等。作为保温隔热材料，吸水率过高会导致其保温性能变差，因此吸水率作为衡量节能材料保温效果好坏的重要参数之一。

当前硬质泡沫塑料吸水率测定所使用的方法标准是GB/T 8810-2005，该标准试验原理是通过测量在蒸馏水中浸泡一定时间试样的浮力来测定材料吸水率。试样浸泡一定时间后会产溶胀，标准规定通过目测试样溶胀情况来选择相应的试验方法，均匀溶胀时采用方法A，非均匀溶胀时采用方法B；但标准中仅规定了“通过目测试样溶胀情况，来确定溶胀和切割表面体积的校正”，并没有对均匀和非均匀溶胀做明确的定量规定，仅凭目测不太好区分试样的溶胀情况，特别是对于局部轻微溶胀的试样，是无法分辨出是属于均匀溶胀还是非均匀溶胀，这会导致因不同试验人员对溶胀情况目测出现判断差异。此外方法A所用仪器相对较多、试验过程繁琐，切片测量试样切割表面泡孔体积比较困难和耗时，易产生偶然误差；而方法B操作相对简单、所用仪器较少。针对这一问题，本文通过采用比对试验和对方法A和方法B的吸水率计算公式进行理论分析，来验证这两种方法的使适用范围。经吸水率试验对比和分析，发现方法B适用于均匀溶胀、非均匀溶胀的试样，而方法A仅适用于均匀溶胀的试样。

1 试验

以XPS板为例，选取两种规格（X200、X300）样品分别按照GB/T 8810-2005中方法A和方法B进行吸水率测定，试样尺寸150×150×原厚（mm），为了减小试验误差，试样数量选取5块。试验所用仪器设备均已校准并满足标准要求，试验流程均严格按照GB/T 8810-2005标准要求进行，具体试验步骤如下：①将试样在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的环境下调节后，称量干燥后的质量m₁，准确至0.1g；②按GB/T 6342的规定测量试样线性尺寸并计算出试样初始体积V₀，准确值0.1cm³；③在带溢流管圆筒容器中注入蒸馏水，待水面稳定后，在溢流管下放一空的容器，然后将网笼浸入圆筒容器中，除去网笼表面气泡，挂在天平上，称得网笼在水中的表观质量m₂，准确至0.1g，同时待圆筒容器中水平面稳定后测量排除水的体积，即为网笼浸在水中排除水的体积V₃，准确至0.5cm³；④将试样装入网笼后重新浸水中，并使试样顶面距水面约50mm，搅动除去网笼和样品表面气泡，用低渗透塑料薄膜覆盖在圆筒容器上；⑤浸泡96h后，称量浸在水中装有试样的网笼的表观密度m₃，准确至0.1g，取出网笼和试样，淌干表面水分（约2min），按照上述测量网笼在水中排出水的体积的步骤，小心地将装有试样的网笼浸入水面稳定的圆筒容器中，测得装有试样的网笼在水中排除水的体积V₂，准确至0.5cm³；⑥将试样从水中取出，用滤纸吸去表面水分，立即重新测量其尺寸，计算得出试样浸渍后的体积V₁，准确值0.1cm³；⑦通过从吸水试验相同样品上切片，测量平均泡孔直径，并计算试样切割表面泡孔体积V_C^[1]。

吸水率计算公式：

方法A（均匀溶胀）：W_A=(m₃+V₁×ρ-(m₁+m₂+V_C×ρ))/V₀ρ×100 （1）

方法B（非均匀溶胀）：W_B=(m₃+(V₂-V₃)ρ-(m₁+m₂))/V₀ρ×100 （2）

式中：

W_A、W_B — 方法A、方法B的吸水率，%；

m₁ — 试样质量，g；

m₂ — 网笼浸在水中的表观质量，g；

m₃ — 装有试样的网笼浸在水中的表观质量，g；

V₀ — 试样初始体积，cm³；

V₁ — 试样浸渍后的体积，cm³；

V₂ — 装有试样的网笼浸在水中排除水的体积，cm³；

V₃ — 网笼浸在水中排除水的体积，cm³；

V_C — 试样切割表面泡孔体积，cm³；

ρ— 水的密度（=1g/cm³）。

2 结果分析

2.1 试验结果分析

经吸水率比对试验后，两种型号挤塑板的平均泡孔直径均小于0.50mm，试样体积大于500cm³，切割面泡孔的校正较小，V_C 可忽略不计，具体数据结果见表1和表2。

表1 XPS板（X200）吸水率数据及结果

表2 XPS板（X300）吸水率数据及结果

经计算得出，方法A和方法B的吸水率结果基本相同，方法B的数据离散性和相对误差相对于方法A偏高。虽然方法B的试验较为简单，但在排水测得网笼及网笼和试样体积的过程中耗时相对较长，排水测得的体积结果将直接影响吸水率结果的准确性，在进行排水测量体积前要保证其表面的水分完全淌干，和确保水平面在排水起止要稳定；在进行方法A中泡孔体积测量时，比较费时费力，切片厚度难以保证小于泡孔直径，厚度偏大导致泡孔影像因孔壁重叠，难以得出泡孔壁的数量，导致工作效率低下。

2.2 方法A、B计算公式分析

方法A和方法B的吸水率是通过测量在蒸馏水中浸泡一定时间试样的浮力来计算得出材料吸水率，上述两种计算公式的表达式（1）和（2）除了分子上V₁-V_C与V₂-V₃不同外，其余的均相同；其中，V₁-V_C是指通过量具测量试样的线性尺寸计算出方法A中浸水后试样体积V₁减去试样切割面泡孔体积V_C，而V₂-V₃是指通过排水法分别将装有试样的网笼和不装有试样的网笼浸水得出相应的体积，相减得到方法B中浸水后试样的体积。这两种方法的试验原理是一致，最终目的都是为了获得浸水后试样的体积，只是采用的测量方式不同。根据这两种方法测量浸水后试样体积的方式，用量具仅能测量表面平整的试样体积，不能准确地测量表面局部不平整的试样体积，而用排水法可以直接准确地测得任何外观的试样体积。对于出现局部轻微溶胀但难以目测均匀溶胀的试样时，如果采用方法A来测量其体积将会带来较大的误差，而方法B不局限于试样外观和尺寸的限制，通过排水法的方式能够准确直观的测得试样体积。

通过以上对比试验和对公式分析可知，对于不溶胀和均匀溶胀的试样，采用方法A和方法B均能有效地测得吸水率，试验结果基本相同；对于非均匀溶胀的试样，方法A不能够准确地测量其浸水后的体积，而方法B能够准确直观地测得体积。

3 结语

GB/T 8810-2005中方法A试验流程较为繁琐，适用范围较为局限，仅适用于浸水后表面平整、均匀溶胀试样吸水率的测定；而方法B试验流程简单，适用范围较广，但耗时相对较长，不仅适用于浸水后非均匀溶胀试样吸水率的测定，而且同样适用于表面平整、均匀溶胀试样的吸水率测定。

参考文献

[1] GB/T 8810-2005, 硬质泡沫塑料吸水率的测定[S].

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