秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土性能研究

引言蒸压加气混凝土具有质量轻、强度高、孔隙多等优点，干体积密度通常为300~900kg/m3。由于是多孔结构，因而具有良好的隔音效果，是墙体的不二选择，此外这些气孔的存在，也使加气混凝土具有优良的隔热保温性能[1-2]。在最近这些年里，随着全球对节约能源和保护环境的重视不断提高，人们也慢慢认识到加气混凝土在节能环保、废弃物高效利用等方面的优异表现，加大了加气混凝土的研究，使得加气混凝土在建筑行业的地位不断提高。虽然加气混凝土拥有很多的优势，但也有明显的不足，其中主要表现为较强的吸湿性，收缩厉害，不适合用于潮湿的环境[3]。改进和弥补加气混凝土在这些方面存在的缺点和劣势，加大蒸压加气混凝土的使用范围，增强市场竞争力，从而减小我国加气混凝土行业与国外先进水平之间差距[4]。在粉煤灰加气混凝土中加入外加剂可有效地改变加气混凝土的性能，这样不仅增加了制品强度、减小质量，还能对加气混凝土进行改性、增强功能作用[5]。另外将废弃物秸秆充分运用于加气混凝土，可以提高加气混凝土的强度。秸秆是农业固体废弃物，每年农村都会产生大量的秸秆，人们往往会选择将秸秆当作废物焚烧掉，这对环境造成了不可逆转的污染，现在国家明令禁止焚烧秸秆。解决焚烧秸秆的关键问题是如何将秸秆变为有用的东西，使得秸秆废物利用。研究表明，将秸秆运用到加气混凝土中，既可改善加气混凝土的性能，又使秸秆得到有效地利用。如果将秸秆作为加气混凝土的原料，而这一原料的来源十分广泛，价格又低廉，那么秸秆的加入降低了加气混凝土的成本，经济可行，有利于大气环境保护，发展节能环保产业可谓一举多得[6-7]。1、试验

1.1原材料试验所用粉煤灰来自于江苏省八菱海螺有限公司，，煤灰中SiO2为66.14%，CaO为6.79%，Fe2O3为5.92%，Al2O3为16.76%；水泥选择为江苏省八菱海螺有限公司生产的P·O42.5级，水泥中SiO2为21.24%，CaO为54.34%；石灰来自于江苏省八菱海螺有限公司，CaO为含量73.77%；石膏来自于江苏省八菱海螺有限公司，铝粉为市售化学纯；稳泡剂为日常生活中普遍使用的普通洗衣粉，外加剂无水硫酸钠和焦硫酸钠为市售化学纯；秸秆为日常生活中的稻秆，使用破碎机将其破碎至长度2～5mm备用，水为普通自来水。

1.2试验配合比在分析各原料的成分的基础上，固定蒸压加气混凝土各原料配合比为：粉煤灰∶水泥∶生石灰∶石膏=64∶15∶18∶3，外掺1.2‰的铝粉，5‰的无水硫酸钠，5‰的焦磷酸钠；研究秸秆掺量为0、1%、1.5%、2%时对蒸压加气混凝土抗压强度、抗折强度、干密度和吸水率等性能的影响，蒸压加气混凝土原材料用量配合比见表1。表1

蒸压加气混凝土原材料用量配合比kg/m31.3试验方法按表1蒸压加气混凝土设计配合比进行试验，抗压强度和抗折强度采用40mm×40mm×160mm的三联模，制作好的试样放入55℃的干燥恒温箱中静停12h，试样脱模后放入200℃、1MPa的蒸压釜中蒸压，升温时间2h，恒温保持6h，降温时间2h。蒸压结束后，按照GB/T119768—2006《蒸压加气混凝土砌块》测试试样的干密度、吸水率、抗折强度和抗压强度等性能试验方法，通过不同测试方法，采用WHY-300电液伺服压力试验机，测定了蒸压加气混凝土的抗压强度、抗折强度；采用体式显微镜观察秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的微观形貌；采用DX-2700X射线衍射仪对秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土进行物相分析。2

结果与讨论

2.1秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的干密度图1为秸秆纤维掺量对加气混凝土干密度的影响。由图可看出，在不同秸秆掺量下（0、1%、1.5%和2%），蒸压加气混凝土干密度随着秸秆掺量的增加，蒸压加气混凝土干密度呈现上升的趋势。对于不掺外加剂时，不掺加秸秆的蒸压加气混凝土干密度为602kg/m3，而掺加1.5%的秸秆后蒸压加气混凝土的干密度为618kg/m3，掺加2%的秸秆为627kg/m3，不满足A3.5B06蒸压加气混凝土的干密度要求。此外，对于掺加无水硫酸钠和焦硫酸钠的蒸压加气混凝土干密度也随着秸秆掺量的增加而增加，掺加无水硫酸钠后，蒸压加气混凝土的干密度降低，而掺加焦硫酸钠的蒸压加气混凝土干密度增加。图1

秸秆纤维掺量对干密度的影响2.2秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的吸水率图2为秸秆纤维掺量对加气混凝土吸水率的影响。由图可看出，在不同秸秆掺量下（0、1%、1.5%和2%），蒸压加气混凝土吸水率随着秸秆掺量的增加，蒸压加气混凝土吸水率呈现缓慢上升的趋势。对于不掺外加剂时，不掺加秸秆的蒸压加气混凝土吸水率为65.8%，而掺加2%的秸秆后蒸压加气混凝土吸水率为68.8%，增加了3%。此外，对于掺加无水硫酸钠和焦硫酸钠的蒸压加气混凝土吸水率也随着秸秆掺量的增加而增加，掺加无水硫酸钠和焦硫酸钠后，蒸压加气混凝土的吸水率都增大，其中，掺加无水硫酸钠的蒸压加气混凝土吸水率最大。图2

秸秆纤维掺量对加气混凝土吸水率的影响2.3秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的抗折强度图3为秸秆纤维掺量对加气混凝土抗折强度的影响。由图可知，在不同秸秆掺量下（0、1%、1.5%和2%），蒸压加气混凝土抗折强度随着秸秆掺量的增加，蒸压加气混凝土抗折强度呈现逐渐上升的趋势。不掺外加剂时，不掺加秸秆的蒸压加气混凝土的抗折强度为1.4MPa，而掺加2%的秸秆后蒸压加气混凝土的抗折强度为1.7MPa，提高了0.3MPa。而掺加无水硫酸钠和焦硫酸钠后，蒸压加气混凝土的抗折强度随着秸秆掺量的增加而增加，同时，无水硫酸钠和焦硫酸钠的掺加，改善了蒸压加气混凝土的抗折强度。对于掺加2%的秸秆的蒸压加气混凝土，掺加无水硫酸钠时，抗折强度为1.92MPa，掺加焦硫酸钠时，抗折强度为2.1MPa，相对于未掺外加剂的提高了0.4MPa，由此可知，掺加焦硫酸钠对蒸压加气混凝土的抗折强度改善最为明显。图3

秸秆纤维掺量对加气混凝土抗折强度的影响2.4秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的抗压强度图4为秸秆纤维掺量对加气混凝土抗压强度的影响。由图可知，在不同秸秆掺量下（0、1%、1.5%和2%），蒸压加气混凝土压强度随着秸秆掺量的增加，蒸压加气混凝土的抗压强度呈现逐渐上升的趋势。不掺外加剂时，不掺加秸秆的蒸压加气混凝土的抗压强度为3.5MPa，而掺加2%的秸秆后蒸压加气混凝土的抗压强度为4MPa，提高了0.5MPa。而掺加无水硫酸钠和焦硫酸钠后，蒸压加气混凝土的抗压强度也随着秸秆掺量的增加而增加，同时，无水硫酸钠和焦硫酸钠的掺加，都在一定程度上改善了蒸压加气混凝土的抗压强度。对于掺加2%的秸秆的蒸压加气混凝土，掺加无水硫酸钠时，抗折强度为4.2MPa，掺加焦硫酸钠时，抗折强度为4.4MPa，相对于未掺外加剂的提高了0.4MPa。在秸秆掺量为0、1%时，无水硫酸钠对蒸压加气混凝土的抗压强度改善最为显著，对于秸秆掺量为1.5%和2%时，掺加焦硫酸钠效果更为显著。图4

秸秆纤维掺量对加气混凝土抗压强度的影响2.5秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的矿物组成分析图5为秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的X射线衍射图。其中配合比的编号B1为不掺秸秆和外加剂的蒸压加气混凝土；B4为掺加2%秸秆的蒸压加气混凝土。由图可知，秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的主要水化产物主要为托勃莫来石、水化石榴石、C-S-H凝胶。对比B1和B4可以发现，掺加秸秆对蒸压加气混凝土的主要水化产物影响不大，说明秸秆对蒸压加气混凝土物理和力学性能影响主要依靠物理作用。图5

秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的X射线衍射图2.6秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的断面形貌图6为体式显微镜观察到的秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的断面形貌图。其中B1为不掺秸秆和外加剂的蒸压加气混凝土；C4为掺加2%秸秆和掺加焦硫酸钠的蒸压加气混凝土。由图可知，对于不掺外加剂和不掺秸秆的蒸压加气混凝土，表面有大小不一的各种孔隙，通知结构疏松，不致密，而对于掺加2%秸秆和掺加焦硫酸钠的蒸压加气混凝土的断面，我们明显观察到秸秆，秸秆在蒸压加气混凝土中可以起到桥接的作用，从而改善蒸压加气混凝土的抗折和抗压强度。此外，还可以看出掺加2%秸秆和掺加焦硫酸钠的蒸压加气混凝土表面孔隙大小均匀，结构致密。

图6

秸秆纤维增韧蒸压加气混凝土的扫描电镜图结论

（1）秸秆掺量的增加提高了蒸压加气混凝土干密度，掺加1.5%的秸秆可提高蒸压加气混凝土干密度为618kg/m3，较未掺秸秆提高了16kg/m3。（2）秸秆掺量的增加提高了蒸压加气混凝土吸水率，无水硫酸钠和焦硫酸钠的掺加也会增加蒸压加气混凝土的吸水率，