赵 兴 （安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽 合肥 230031）

0 前言

目前，在现有的土木工程施工中，使用最广泛的建筑材料当属混凝土，其中，普通混凝土作为一种多相的人造材料，以它低价格高质量的特点在很多工程中被大力推广，而在国内，新中国成立初期的重工业野蛮发展，致使土壤中重金属的含量严重超标。土壤的大量污染造成了我国农作物的产量下降，需要选择一种更经济更环保的新型混凝土改良重金属地基。近年来，对纤维秸秆型的混凝土可以在一定程度上提高混凝土的耐腐蚀性能，以及可以吸收重金属的性能的研究成为关注的热点。

随着我国生物质热化学转化技术的快速发展，利用秸秆作为新型掺合料的研究逐步凸显，蓖麻普遍存在于自然界，天然具有多孔的特性，也是一种物质组成复杂的材料。蓖麻的秸秆的构成是固相骨架和孔隙。研究蓖麻秸秆的细胞，发现其细胞壁是固相结构，同时结合了硬度和弹性的特性，维持了细胞的形态。这些特点也极大限度地消耗了这些吸收了重金属的蓖麻秸秆，改善了环境。

本文在秸秆混凝土制造的基础上，通过试验探究，总结提炼出蓖麻秸秆混凝土制造工艺，通过蓖麻秸秆掺量改变的方式，制备出多组不同掺量的蓖麻秸秆混凝土试块，用于研究其具体的力学性能。

1 原材料及其方法

1.1 原材料

蓖麻秸秆：普通蓖麻秸秆根茎。

水泥：采用普通的硅酸盐水泥，其强度为32.5MPa。经过检测，无论是水泥的强度、凝结时间还是其体积的安定性都符合标准。

粉煤灰、石粉的具体化学成分及其比例如表1、表2所示。

1.2 试验过程

由于目前利用蓖麻秸秆作为掺合料的秸秆混凝土研究较少，并且蓖麻秸秆由于吸收了重金属元素导致了与其他秸秆的成分有所不同，所以，蓖麻秸秆混凝土试块的制备没有一套完整且详细的制作过程。基于部分文献将蓖麻秸秆混凝土试块的制备过程分为4个流程：原料计量、物料搅拌、振动成型、养护。

2 实验结果与讨论

2.1 强度分析

按照《混凝土砌块和砖试验方法》（GB/T4111-2013）的规范要求，开始进行试块抗压强度的有关实验。

通过实验发现，在实验中随着上覆压力的不断增加，经过一段时间之后，所进行实验的蓖麻秸秆混凝土试块表面逐渐出现不同程度的裂隙，在初期，裂隙纹路较小，不易发现；随着加载时间的持续增加和增加荷载的原因，蓖麻秸秆混凝土试块表面的裂隙愈变愈多，随着裂纹的增加，裂隙的宽度并没有发生大幅度变化，但试件却被整体贯穿；最后随着荷载持续增加，裂隙逐渐发展，实验试件最终发生破坏。在整个试验过程，整个蓖麻秸秆混凝土试块没有发出脆性破坏的崩裂声，并且没有出现贯穿性的裂纹。

图1 蓖麻秸秆混凝土试块抗压示意图

参照《混凝土砌块和砖试验方法》（GB/T4111-2013），试块抗压强度的有关计算，精确到0.15MPa。砌块单个试件抗压强度试验结果如表3所示。

综合而言，对五个试件的抗压强度进行取值，可以得到蓖麻秸秆混凝土试块的平均抗压强度为：

粉煤灰成分表[9]（%） 表1

石粉成分表（%） 表2

单个试块抗压强度试验表 表3

2.2 热性能分析

如图2（a）所示，对于测定蓖麻秸秆混凝土试块的传热系数，使用墙体保温测试系统进行测试。

图2 内外墙热电偶布置图

第一步，将蓖麻秸秆混凝土试块在箱体内做成墙体，随后在内外墙部位粉刷12mm厚的砂浆，为了保证墙体的平整性，保证实验过程中数据的准确性。

第二步，将做好的墙体在常温24℃、相对湿度60%的条件下养护25天左右，目的是使试块的内部温湿度获得平衡。对于已经衬砌好的墙面，需要不定时地进行浇水养护，这个浇水的过程是为了粉刷墙体保持湿润，防止墙体太过于干燥而出现开裂。

在内外墙养护完成之后，粉刷内部墙体并布置热电偶和热流计，开始进行传热系数试验。

如图3（a）所示，通过进行传热系数测试，结果表明位于衬砌外墙体，在热表面上，4个测点位置的温度变化趋势基本上处于稳定状态，温度变化的幅度是0.2℃～0.3℃，并未表现出明显的下降或上升的趋势。

随着时间的不断进行，在各点的温度值略显不同，其中对于3、4测点的温度基本持平，1/2两个测点的温度略显低下。

如图3（b）所示，在冷表面上，4个测点位置的温度变化趋势基本上处于稳定状态，温度变化的幅度是0.1℃～0.2℃，并未表现出明显的下降或上升的趋势。

图3 冷热墙体温度变化曲线图

3 结论

①蓖麻秸秆掺量的不同对于所形成的试块的强度是不同的，掺量与抗压强度呈现反比例增长。即蓖麻秸秆的掺量越大，试块的承重性能就越差。

②由于混凝土中搅拌的过程中掺加蓖麻秸秆，这样就比较容易将空气中气体卷入其中，在试块内部形成微小的气泡，由于混凝土试块裂隙中有这些气泡的存在，同时又很难排除气泡，最终形成孔洞，导致砌块的强度有所下降。

4 蓖麻秸秆应用拓展

4.1 从经济收益分析

种植蓖麻可以从中获取蓖麻籽，提高收成，将秸秆以原材的方式售卖，获取经济效益。同时，蓖麻秸秆混凝土块的基本材料大部分为工业废料，主要成分为粉煤灰，石灰等。这样蓖麻秸秆混凝土的成本相比于普通混凝土来说，具有较高的性价比。

4.2 从绿色环保分析

蓖麻的秸秆吸收重金属的效果非常好，极大地改善了土壤的酸碱度，同时又平衡了土壤的PH值。在制备工艺上，蓖麻秸秆混凝土的制备是依靠压制成型，不需要通过烧制，在生产的环节中避免了煤炭这类不可再生能源的消耗，达到绿色节能环保的效果。

4.3 从住宅舒适性分析

由于蓖麻秸秆混凝土的传热系数比较小，可以起到非常好的保温效果，当室内与室外的温差相差较大时，蓖麻秸秆具有保温隔热的性能，故其室内的温度可以保持稳定状态，从而营造一个温度适宜的室内环境。