趙 興 （安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230031）

0 前言

目前，在現(xiàn)有的土木工程施工中，使用最廣泛的建筑材料當(dāng)屬混凝土，其中，普通混凝土作為一種多相的人造材料，以它低價(jià)格高質(zhì)量的特點(diǎn)在很多工程中被大力推廣，而在國內(nèi)，新中國成立初期的重工業(yè)野蠻發(fā)展，致使土壤中重金屬的含量嚴(yán)重超標(biāo)。土壤的大量污染造成了我國農(nóng)作物的產(chǎn)量下降，需要選擇一種更經(jīng)濟(jì)更環(huán)保的新型混凝土改良重金屬地基。近年來，對纖維秸稈型的混凝土可以在一定程度上提高混凝土的耐腐蝕性能，以及可以吸收重金屬的性能的研究成為關(guān)注的熱點(diǎn)。

隨著我國生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的快速發(fā)展，利用秸稈作為新型摻合料的研究逐步凸顯，蓖麻普遍存在于自然界，天然具有多孔的特性，也是一種物質(zhì)組成復(fù)雜的材料。蓖麻的秸稈的構(gòu)成是固相骨架和孔隙。研究蓖麻秸稈的細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞壁是固相結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合了硬度和彈性的特性，維持了細(xì)胞的形態(tài)。這些特點(diǎn)也極大限度地消耗了這些吸收了重金屬的蓖麻秸稈，改善了環(huán)境。

本文在秸稈混凝土制造的基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)探究，總結(jié)提煉出蓖麻秸稈混凝土制造工藝，通過蓖麻秸稈摻量改變的方式，制備出多組不同摻量的蓖麻秸稈混凝土試塊，用于研究其具體的力學(xué)性能。

1 原材料及其方法

1.1 原材料

蓖麻秸稈：普通蓖麻秸稈根莖。

水泥：采用普通的硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度為32.5MPa。經(jīng)過檢測，無論是水泥的強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間還是其體積的安定性都符合標(biāo)準(zhǔn)。

粉煤灰、石粉的具體化學(xué)成分及其比例如表1、表2所示。

1.2 試驗(yàn)過程

由于目前利用蓖麻秸稈作為摻合料的秸稈混凝土研究較少，并且蓖麻秸稈由于吸收了重金屬元素導(dǎo)致了與其他秸稈的成分有所不同，所以，蓖麻秸稈混凝土試塊的制備沒有一套完整且詳細(xì)的制作過程。基于部分文獻(xiàn)將蓖麻秸稈混凝土試塊的制備過程分為4個(gè)流程：原料計(jì)量、物料攪拌、振動(dòng)成型、養(yǎng)護(hù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 強(qiáng)度分析

按照《混凝土砌塊和磚試驗(yàn)方法》（GB/T4111-2013）的規(guī)范要求，開始進(jìn)行試塊抗壓強(qiáng)度的有關(guān)實(shí)驗(yàn)。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中隨著上覆壓力的不斷增加，經(jīng)過一段時(shí)間之后，所進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的蓖麻秸稈混凝土試塊表面逐漸出現(xiàn)不同程度的裂隙，在初期，裂隙紋路較小，不易發(fā)現(xiàn)；隨著加載時(shí)間的持續(xù)增加和增加荷載的原因，蓖麻秸稈混凝土試塊表面的裂隙愈變愈多，隨著裂紋的增加，裂隙的寬度并沒有發(fā)生大幅度變化，但試件卻被整體貫穿；最后隨著荷載持續(xù)增加，裂隙逐漸發(fā)展，實(shí)驗(yàn)試件最終發(fā)生破壞。在整個(gè)試驗(yàn)過程，整個(gè)蓖麻秸稈混凝土試塊沒有發(fā)出脆性破壞的崩裂聲，并且沒有出現(xiàn)貫穿性的裂紋。

圖1 蓖麻秸稈混凝土試塊抗壓示意圖

參照《混凝土砌塊和磚試驗(yàn)方法》（GB/T4111-2013），試塊抗壓強(qiáng)度的有關(guān)計(jì)算，精確到0.15MPa。砌塊單個(gè)試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

綜合而言，對五個(gè)試件的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行取值，可以得到蓖麻秸稈混凝土試塊的平均抗壓強(qiáng)度為：

粉煤灰成分表[9]（%） 表1

石粉成分表（%） 表2

單個(gè)試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)表 表3

2.2 熱性能分析

如圖2（a）所示，對于測定蓖麻秸稈混凝土試塊的傳熱系數(shù)，使用墻體保溫測試系統(tǒng)進(jìn)行測試。

圖2 內(nèi)外墻熱電偶布置圖

第一步，將蓖麻秸稈混凝土試塊在箱體內(nèi)做成墻體，隨后在內(nèi)外墻部位粉刷12mm厚的砂漿，為了保證墻體的平整性，保證實(shí)驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

第二步，將做好的墻體在常溫24℃、相對濕度60%的條件下養(yǎng)護(hù)25天左右，目的是使試塊的內(nèi)部溫濕度獲得平衡。對于已經(jīng)襯砌好的墻面，需要不定時(shí)地進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，這個(gè)澆水的過程是為了粉刷墻體保持濕潤，防止墻體太過于干燥而出現(xiàn)開裂。

在內(nèi)外墻養(yǎng)護(hù)完成之后，粉刷內(nèi)部墻體并布置熱電偶和熱流計(jì)，開始進(jìn)行傳熱系數(shù)試驗(yàn)。

如圖3（a）所示，通過進(jìn)行傳熱系數(shù)測試，結(jié)果表明位于襯砌外墻體，在熱表面上，4個(gè)測點(diǎn)位置的溫度變化趨勢基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，溫度變化的幅度是0.2℃～0.3℃，并未表現(xiàn)出明顯的下降或上升的趨勢。

隨著時(shí)間的不斷進(jìn)行，在各點(diǎn)的溫度值略顯不同，其中對于3、4測點(diǎn)的溫度基本持平，1/2兩個(gè)測點(diǎn)的溫度略顯低下。

如圖3（b）所示，在冷表面上，4個(gè)測點(diǎn)位置的溫度變化趨勢基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，溫度變化的幅度是0.1℃～0.2℃，并未表現(xiàn)出明顯的下降或上升的趨勢。

圖3 冷熱墻體溫度變化曲線圖

3 結(jié)論

①蓖麻秸稈摻量的不同對于所形成的試塊的強(qiáng)度是不同的，摻量與抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)反比例增長。即蓖麻秸稈的摻量越大，試塊的承重性能就越差。

②由于混凝土中攪拌的過程中摻加蓖麻秸稈，這樣就比較容易將空氣中氣體卷入其中，在試塊內(nèi)部形成微小的氣泡，由于混凝土試塊裂隙中有這些氣泡的存在，同時(shí)又很難排除氣泡，最終形成孔洞，導(dǎo)致砌塊的強(qiáng)度有所下降。

4 蓖麻秸稈應(yīng)用拓展

4.1 從經(jīng)濟(jì)收益分析

種植蓖麻可以從中獲取蓖麻籽，提高收成，將秸稈以原材的方式售賣，獲取經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，蓖麻秸稈混凝土塊的基本材料大部分為工業(yè)廢料，主要成分為粉煤灰，石灰等。這樣蓖麻秸稈混凝土的成本相比于普通混凝土來說，具有較高的性價(jià)比。

4.2 從綠色環(huán)保分析

蓖麻的秸稈吸收重金屬的效果非常好，極大地改善了土壤的酸堿度，同時(shí)又平衡了土壤的PH值。在制備工藝上，蓖麻秸稈混凝土的制備是依靠壓制成型，不需要通過燒制，在生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中避免了煤炭這類不可再生能源的消耗，達(dá)到綠色節(jié)能環(huán)保的效果。

4.3 從住宅舒適性分析

由于蓖麻秸稈混凝土的傳熱系數(shù)比較小，可以起到非常好的保溫效果，當(dāng)室內(nèi)與室外的溫差相差較大時(shí)，蓖麻秸稈具有保溫隔熱的性能，故其室內(nèi)的溫度可以保持穩(wěn)定狀態(tài)，從而營造一個(gè)溫度適宜的室內(nèi)環(huán)境。