轻质秸秆混凝土砌块的材料性能研究

张念强 黄群艺 肖姝玮 王 望（西南交通大学土木工程学院交通土建系 四川乐山 614200）

轻质秸秆混凝土砌块的材料性能研究

张念强 黄群艺 肖姝玮 王 望
（西南交通大学土木工程学院交通土建系 四川乐山 614200）

为了研究秸秆掺量对轻质秸秆混凝土砌块表观密度和抗压强度的影响，本文通过分别在以机砂和陶粒作为骨料的轻质混凝土砌块中掺入了不同体积比的秸秆，并对其抗压强度和表观密度进行了测定。

轻质秸秆混凝土；表观密度；抗压强度；陶粒；机砂

1 前言

秸秆是农业生产过程中主要的副产品之一，我国每年秸秆产量高达9亿吨，而利用率却仅占总量的 5%左右[1]。传统的秸秆处理方式不但造成了资源的浪费，而且污染环境，不符合国家倡导的可持续发展和节能减排的理念。将秸秆掺入混凝土砌块中形成轻质秸秆混凝土砌块，取材方便、加工简单、造价低廉、性能优良，不仅符合我国节约资源、保护环境的既定国策[2]，而且为秸秆资源化利用提供了一条新途径。

目前，我国与秸秆相关的建筑材料主要有秸秆水泥条板、秸秆复合板、秸秆纤维砌块和秸秆混凝土墙体砌块[3]。其中，秸秆混凝土砌块墙体材料在建筑中的应用受到了人们的广泛重视。秸秆混凝土砌块墙体按其承重情况可分为承重墙体和非承重墙体两类。为了进一步推广秸秆混凝土砌块墙体，本文在前期承重墙体试验研究的基础上，针对非承重墙体，即轻质秸秆混凝土砌块的应用开展试验研究。

2 试验概况

表1 A组机砂组秸秆混凝土质量配合比

2.1 原材料

水泥：峨胜PO42.5级水泥；

秸秆：采用峨眉山市黄湾乡农民种植的稻草秸秆，秸秆去皮经自然风干后，将秸秆切成长度为5mm的秸秆碎料作为试块掺入材料；

陶粒：颗粒级配为5-10mm，中川环生产；砂： 细度模数为3.3的机砂；水： 不含杂质的透明自来水

2.2 试验设计与方法

2.2.1 质量配合比

本次试验分A组和B组两批次进行，其中A组的粗骨料选用机砂，具体质量配合见表1；B组的粗骨料选用陶粒，具体质量配合比见表2。

表2 B组陶粒组秸秆混凝土质量配合比

2.2.2 秸秆质量的确定

（1）秸秆的体积比

试验中，A组和B组均选取秸秆掺量作为主要变量。其中，A组（机砂组）混凝土砌块采用标准立方体试块制作，即大小为150×150×150mm3。自然风干秸秆体积比分别按试块体积的 30%、50%、70%选用；B组(陶粒组）混凝土砌块大小及秸秆掺量同A组（机砂组）。

（2）秸秆表观密度的测定

选用已知尺寸为 100×100×55mm3的长方体容器和精密测量称（精度为0.01g）。首先计算出长方体容器体积 V0，然后用精密测量称称出容器的质量m0，再将容器装满自然风干的秸秆后称出其总质量m1，则自然风干的秸秆表观密度为重复操作上述步骤五次，经测定，秸秆的平均表观密度为。

（3）秸秆的质量计算

将A组和B组混凝土试块选用的三个梯度秸秆体积比乘以测定出的秸秆平均表观密度，即可得出不同梯度体积比在混凝土试块中的秸秆掺入质量。

2.3 试块制作及养护

试验中，A组和B组两批次的试块分别进行配料，将各配料按顺序混合均匀，在搅拌机中进行充分搅拌后倒入标准混凝土立方体试块模具装模，待24小时后拆模，对拆模后的试件在自然室温条件下采取覆盖、浇水润湿、挡风、保温等养护措施，自然养护28天。

3 表观密度及抗压强度量测

3.1 试块表观密度的量测

将养护好的试件放在天平上，记录每一个试件的质量读数大小，然后分别求出每一组三个试件表观密度的平均值。

3.2 试块抗压强度的量测

把试件安放在试验机下压板中心，试件的承压面与上下压板的顶面垂直。开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡；加压时，应持续而均匀地加荷，加荷速度为0.5-0.8Mpa/s。当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载F。根据量测结果，混凝土立方体抗压强度fcu按公式fcu=F/A进行(精确至0.01 Mpa)，式中：F-破坏荷载，KN；A—受压面积，mm2；

4 试验结果分析

4.1 秸秆体积比对试块表观密度的影响

从实验数据看出，机砂组试件的表观密度稳定在 1530kg/m3左右，陶粒组试件表观密度稳定在 1370kg/m3左右。两种试件表观密度明显低于普通混凝土的表观密度2500kg/m3。两组试件中，A组机砂组表观密度要高于B组陶粒组的表观密度，一方面因为两组试件的粗骨料不同，另一方面因为陶粒的密度低于机砂导致整体试块的表观密度较低。同时，两组骨料的不同密度导致了两组混凝土试件的不同配合比，从而也间接导致了最终成型的两组混凝土试件表观密度不同。

4.2 秸秆体积比对抗压强度的影响

对于 A组机砂组试件而言，秸秆体积比每增加 20%，抗压强度分别降低了2.01Mpa和4.01Mpa；对于B组陶粒组而言，秸秆体积比每增加20%，抗压强度分别降低了3.57Mpa和4.76Mpa。这表明：随着秸秆掺量增加，抗压强度下降速率变大。一方面，因为传统的碎石粗骨料被机砂或陶粒替代导致抗压强度下降；另一方面，秸秆的大量掺入使得混凝土试件内部的粘结力降低，试件中空隙大量增多，导致颗粒附着力急剧减小，加剧了混凝土抗压强度的下降。

同时，当秸秆体积比达到70%的时候，混凝土试件仍然保持有1Mpa左右的抗压强度，可以满足砌体材料的容重、储运、装修等要求。因此，建议秸秆掺量的体积比控制在50%-70%之间，这样既使得砌体材料能够较好的凝结成整体，保持外形光滑美观，同时又兼具一定的强度，满足规范对运输、砌筑等方面的要求。

5 结语

本文通过分别在以机砂和陶粒作为粗骨料的轻质混凝土砌块中掺入了不同体积比的秸秆，对其抗压强度和表观密度进行了测定，结果表明：秸秆的体积比合理掺量区间控制在50%-70%之间。实验数据反映出，秸秆的体积比对两种混凝土试件的表观密度和抗压强度均具有显著的影响。同时，试件的表观密度明显小于普通混凝土表观密度，属于轻质混凝土；掺加秸秆后测得的抗压强度也可以满足正常运输、砌筑要求。本次试验仅选取机砂和陶粒作为秸秆混凝土试块的粗骨料进行研究，今后可就其他粗骨料或加入胶凝材料作进一步的试验研究，以此不断提升轻质秸秆混凝土的材料性能。

[1]李国忠，高子栋，改性秸秆纤维增强石膏基复合材料性能[J]，建筑材料学报，2011（6）

[2]徐明，张润芳，我国秸秆纤维基环保节能墙体材料的应用进展[J]，材料导报，2012（11）：298-302

[3]范军，刘福胜，秸秆纤维混凝土砌块的强度和保温性能试验研究[J]，建筑科学，2010（8）：45-47

G322

B

1007-6344（2016）06-0287-01

张念强，男，汉，（1994.09-），江苏赣榆，本科在读，西南交通大学峨眉校区，土木建材