麦秸与硬化水泥浆体的适应性研究
浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用
浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用秸秆纤维是指秸秆中所含有的纤维素、半纤维素和木质素等成分，在土木工程中具有广泛的应用价值。
秸秆纤维具有资源丰富、生态环保、成本低廉等特点，因此受到了广泛关注。
本文将从秸秆纤维的来源、性质、研究现状和在土木工程中的应用等方面进行探讨，旨在全面了解秸秆纤维在土木工程中的研究与应用情况。
一、秸秆纤维的来源和性质秸秆纤维的来源主要是农作物的秸秆，如稻谷、小麦、玉米等作物的茎秆。
这些秸秆中富含纤维素、半纤维素和木质素等有机成分，经过适当的处理和加工可以得到秸秆纤维。
秸秆纤维的生产成本低廉，且来源广泛，是一种非常理想的土木工程材料。
秸秆纤维的主要性质包括机械性能、耐久性和导热性能等。
研究表明，秸秆纤维具有较好的强度和刚度，可以作为增强材料用于土木工程中的混凝土、水泥和沥青等材料中；秸秆纤维还具有一定的耐久性，可以提高土木工程材料的使用寿命；秸秆纤维的导热性较差，可以用于土木工程中的隔热材料，具有一定的节能环保效果。
二、秸秆纤维在土木工程中的研究现状目前，国内外对秸秆纤维在土木工程中的研究与应用已经取得了一定的进展。
在混凝土方面，研究发现添加适量的秸秆纤维可以显著提高混凝土的抗折强度和抗压强度，同时还可以改善混凝土的收缩性能和抗裂性能，使得混凝土更加坚固耐用；在水泥和沥青材料方面，秸秆纤维可以有效提高材料的稠度和粘合性，改善其流变性能，提高材料的承载能力和耐久性。
国内外学者还对秸秆纤维在土木工程中的隔热材料、土壤改良材料、声学材料等领域进行了深入研究，不断探索其在土木工程中的新应用领域。
这些研究成果为秸秆纤维在土木工程中的应用提供了更多的可能性，为其在土木工程中的推广和应用打下了更加坚实的基础。
三、秸秆纤维在土木工程中的应用前景随着社会经济的飞速发展和资源环境的日益紧张，秸秆纤维在土木工程中的应用前景广阔。
从环保节能的角度来看，秸秆纤维具有很强的优势，可以代替一些传统的高能耗材料，减少对自然资源的开采和对环境的污染，有利于节约资源和保护生态环境。
水泥对麦秸秆加筋土抗剪强度影响的实验研究
水 泥 对 麦 秸 秆 加 筋 土 抗 剪 强 度 影 响 的 实 验 研 究
刘 志 远
（ 上海理工大学， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ３ ）
摘
要： 利用直剪试验对有无水泥掺加的麦秸秆加筋土抗 剪强度进行对 比， 通过对试验 结果的分析 ， 发现水 泥的添 加通 过扩 大 内
摩 擦角提高 了加筋土的抗剪强度 ， 从而揭示了水泥在加筋土中的作 用。 关键词 ： 直剪试验 ， 麦秸秆 ， 加筋土 ， 水泥加筋土
Ｏ．１ ０． ２ Ｏ ３ Ｏ． ４ Ｏ． ５
试验用 土取 自上海浦 东张 江科技 园约地 下 ５ ｍ一 ７ ｍ处， 最 大干密度 １ ． ６ ２ ｇ ／ ｃ ｍ ， 塑限 ２ ０ ． ５ ６ ％， 液限４ ２ ． ３ ４ ％， 塑 性 指 数 ２ １ ． ７ ８ 。所用水泥为太仓海螺水泥 有限责任 公司所生 产的 Ｐ Ｏ２ ． ５ 复合硅酸盐水泥。麦秸秆直径 ３ ｍ ｍ～ ４ ｍ ｍ， 去皮风干后裁剪配用 。
度和变形能力 。麦秸秆作为天然纤维材料 ， 具有一 定 的拉力 和延
表１ １ ０ ｍｍ 麦秸 秆 加 ｌ 麦秸秆不含水泥加筋土 １ ０ ｍ ｍ 麦秸秆含水泥加筋土 垂直压力 加筋率／ ％
Ｏ ． １ １ ｏ ０ ２ ０ ｏ ３ ０ ０ Ｏ ． ２ Ｏ ． ３ Ｏ． ４ Ｏ ． ５ ０ ． １ Ｏ ． ２ ０ ３ ０ ． ４ Ｏ ． ５ ７ ０ ． １ ６ ５ ． ０ ７ ５ ． ２ ７ １ ． ８ ７ Ｏ ． １ ７ ８ ． ６ ８ ２ ｉ ８ ７． ２ ８ ３ ． ２ ７ ６ ． ９ １ ０ ２ ． ６ １ ０ ７ ． ７ ｌ 【 Ｊ ７ ． ７ ｌ １ １ ｌ １ １ ６ ． ２ ｌ ３ ３ ． ３ １ ３ ８ ． ５ １ ３ ６ ８ １ ３ ３ ． ３ １ ３ １ ． ６ １ ４ ８ ． ７ １ ４ ７ ． ０ ｌ ５ Ｏ ． ４ １ ６ ｏ ． ７ １ ４ ８ ． ７ ｌ ８ ２ ． ９ １ ８ ２． ９ １ ９ ４ ． ９ １ ８ ２ ９ １ ７ ９ ． ５
植物纤维水泥基复合材料研究发展现状
等植 物纤 维具有大长径 比、较高强度 、较大表面积 ，比起其他 纤维 材料 ，植物纤维具有更高 的韧性 ， 与水泥及其相关 制品相 结合 ，能够提高水 泥基 材的粘着 强度 和抗 拉强 度。
参考文献
【 １ 】Ｍ ． Ｓ ａ ｒ ｉ ｇ ａ ｐ ｈ ｕ ｔ ｉ ， Ｓ ． Ｐ． Ｓ ｈ ａ ｈ ，Ｋ． Ｄ． Ｖｉ ｎ ｓ ｏ ｎ ． Ｓ ｈ ｒ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ
在 上世纪 ８ ０年代 末 ，我 国就 开展 了和植物纤 维增强水 泥 材料 的相关会 议 ，开启 了我 国研究植物 纤维水泥 材料 的先 例 ， 随后 国内诸多专家学者进行相关 的探索研究 。 曹玉莲等对植物纤维建筑 的节能 、环保 、安全 特性进行分 析并指 出 ： 植物纤维建筑原材料具有 良好 的原 生态特性 ，并且 生产 和施 工过程几 乎达到零 污染 ；同时 能够 有效 吸收地震波 ， 从而有效地避免 了因地震等 自然灾害造成 的生命财产损失 。 肖力光等人根据秸秆萃取物会在碱性环境 中析 出的特点对 玉米秸秆进行 了预处理 ，实验结果得 知 ： 表面改性剂有助于增 强秸秆与基体 的包裹性 ，并且非 常有利 于复合材料 吸水 率的降 低和强度的提高 。 李超飞 等利用落锤多次循环 的方式对稻草纤维混凝 土进行 抗冲击试验 ，研究表 明 ： 混凝土 添加不 同状态 的稻草纤 维后抗
１ 国 内 外研 究 现 状 １ ． １ 国 外研 究现 状
２ ０世纪初 期 ，美 国科学家 Ｈ ． Ｆ ． Ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒ 发表 的第 一篇关于钢 纤维增强 混凝 土性 能受到了当时学者 的广 泛关 注。 到２ Ｏ 世纪 ７ ０年代 中期 ，纤维水 泥制品的研究和运用开始 进入 到一个 高速发 展阶段 。８ ０ 年代起 ， 更多的国家采用抄取法 、 流浆法 、注射 法以及 马杨尼法生产 出了木纤维增强水 泥板 。 ９ Ｏ年代 ，Ｍ． Ｓ ａ ｒ ｉ ｇ ａ ｐ ｈ ｕ ｔ ｉ 等从 白杨树和松树 中分 离出植物纤
秸秆纤维混凝土的工程性能及其影响因素分析
qiyekejiyufazhan0引言我国自古是农业大国，据统计，2018年我国农作物秸秆总产量达9亿t 且呈不断增长的趋势。
面对数量庞大的秸秆资源，我们最常用的处理方式是焚烧和填埋。
这样做不仅会造成大气污染和对环境的破坏及土地资源的浪费，还极易引发火灾，威胁人民的生命和财产安全。
随着环境污染问题的加重，绿色可持续发展理念的提出，使秸秆的综合利用成为解决农业可持续发展问题的焦点。
秸秆混凝土是将农作物秸秆、水泥、骨料、砂子、水按一定的配合比搅拌在一起，利用农作物秸秆轻质高强、抗裂性好的特性[1]，使生产出来的混凝土质量轻、强度高、阻裂性和抗拉性较强，并且容易取材，成本廉价，制作简单。
此方法是农作物秸秆综合利用的一个重要领域，为废弃秸秆资源化提供了一条新的途径。
1秸秆纤维混凝土的材料组成秸秆纤维混凝土（简称秸秆混凝土）是由水泥、砂、石和水组成，同时掺和了秸秆纤维和适量外加剂[2]。
其中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。
在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工。
水泥浆硬化后，将骨料胶结成一个坚实的整体，从而减小水泥在混凝土中产生的收缩并可以降低造价。
砂是组成混凝土的良好细骨料，在制备过程中，一般需要用两种砂石材料，即机制砂和天然砂。
2秸秆混凝土的工程性能2.1秸秆混凝土的力学性能混凝土的力学性能中，抗压强度是检验混凝土力学性能强弱的一个重要指标。
曾哲等人[3]将油菜秸秆纤维掺入混凝土的试验中发现，当水灰比作为一个固定因素时，油菜秸秆纤维的长度和掺量与混凝土的抗压强度有着密切的关系，并且得出结论：当秸秆纤维长度为39～40mm 、掺量为0.1%时，混凝土的抗压强度最大。
耿睿等人[4]在研究中提到，在一定程度上，混凝土的抗压强度和秸秆的掺量呈负相关，并且解释是秸秆中的有机物影响了水泥的水化作用，而且秸秆本身能使水灰比增大的吸水特性也是导致混凝土抗压强度下降的重要原因。
浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用
浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用秸秆纤维是指稻谷、小麦、玉米等农作物的茎秆中所含有的纤维素和半纤维素。
在土木工程中，秸秆纤维的研究与应用已经引起了人们的广泛关注，因为它具有许多优异的性能和特点，可以被广泛应用于土木工程中的各个领域。
秸秆纤维在土木工程中的应用主要体现在材料方面。
近年来，随着对环境保护和可持续发展意识的不断增强，人们对于环保型建材的需求日益增长。
而秸秆纤维由于其天然、可再生的特点，成为了一种理想的环保建材。
事实上，目前已经有许多研究表明，秸秆纤维与水泥混凝土、砖块、吸声板等材料的结合，可以大大提高这些材料的抗拉强度和抗压强度，并且可以减轻材料的密度，降低材料的成本。
秸秆纤维在土木工程中被广泛应用于各种建筑材料中，促进了土木工程的可持续发展。
秸秆纤维在土木工程中的研究主要体现在加强土壤和防治土壤侵蚀方面。
由于秸秆纤维具有一定的粘结性和抗拉强度，可以有效地加强土壤的稳定性，防止土壤侵蚀。
在一些特殊的土木工程项目中，特别是在山区、河岸等易发生滑坡、泥石流的地区，人们常常使用秸秆纤维来进行土壤加固和防治土壤侵蚀的工作。
通过将秸秆纤维与土壤混合或者植入土壤中，可以显著地提高土壤的抗拉强度和抗滑性，有效地减轻了土木工程中的土壤侵蚀和滑坡等自然灾害造成的损失。
秸秆纤维在土木工程中的研究还主要体现在新型材料的开发和应用方面。
事实上，由于秸秆纤维具有一定的吸声、隔热和吸湿的性能，所以在土木工程的噪声控制、节能减排和防潮防霉等方面有着广阔的应用前景。
目前，一些研究机构和企业已经开始研发基于秸秆纤维的新型材料，如秸秆纤维吸声板、秸秆纤维隔热材料等，这些新型材料在土木工程中有着广泛的应用前景。
通过将秸秆纤维与其他材料复合，可以制备出具有优异功能的新型材料，满足土木工程中对于环保、节能、吸声等方面的需求。
秸秆纤维在土木工程中的研究和应用还可以促进农村经济的发展。
由于秸秆纤维可以从农作物秸秆中提取，因此在土木工程中的应用可以极大地促进农村地区的农副产品综合利用，增加农民的经济收入。
水泥基麦秸碎料复合材的制备工艺研究_刘一星
第12卷第3期2009年6月建 筑 材 料 学 报JO U RN A L O F BU I LDIN G M A T ERIA LSV ol .12,No .3Jun .,2009收稿日期:2008-08-15;修订日期:2008-11-27基金项目:黑龙江省科技计划项目(GB06B501)第一作者:刘一星(1954—),男,湖南澧县人,东北林业大学教授,博士.E -mail :yxl200488@sina .com 文章编号:1007-9629(2009)03-0369-06水泥基麦秸碎料复合材的制备工艺研究刘一星, 韩景泉, 张显权, 于海鹏(东北林业大学生物质材料科学与工程教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150040)摘要:以麦秸和水泥为原料,采用加压法生产工艺,研究了麦秸尺寸、灰秸比和原料预处理方式等工艺因子对水泥基麦秸碎料复合材性能的影响,并利用体视显微镜和扫描电子显微镜观察该复合材的胶接状况.结果表明:在灰秸比为7∶1(质量比,下同),水灰比为0.4∶1,麦秸尺寸为0.95～0.60mm ,且利用稀碱对麦秸进行预处理,化学助剂(CaCl 2)的施加量为水泥质量的7%,加压压力为2.5M Pa ,加压时间为4h ,自然养生28d ,最终含水率约8%～12%的条件下,所制备的复合材各项物理力学性能较佳,其指标可达到JC 411—91《水泥木屑板》标准中的合格品要求.关键词:麦秸;水泥;复合材料;物理力学性能中图分类号:TU531.6;TQ172.71 文献标识码:APreparation Process of Cement -Bonded Wheat Straw CompositesLIU Yi -xing , H A N J ing -quan , Z H A NG X ian -quan , YU H ai -peng(Key Laboratory of Bio -based Material Science and Technology of Ministry of Education ,Northeast Forestry University ,Harbin 150040,China )A bstract :Labo rato ry scale cement -bonded composites we re prepa red from w heat straw particles .The effects o f particle size ,cement -particle ratio (m c /m p )and pretreatment m ethods on the composite proper -ties w ere studied .Particle -m atrix bonding w as obse rved w ith scanning electro n micro scope (SEM )and stereo microscope .Based on the av ailable data ,o ptimum process co nditions were o btained as follo w s :the particles moisture content of 12%,m c /m p ratio of 7∶1,w ater -cement ratio (m w /m c )of 0.4∶1,particle size o f 0.95～0.60mm ,alkalescent solutio n pretreatment of w heat straw ,additive concentra tion from cal -cium chlo ride (CaCl 2)applied at 7%of the cement m ass ,co ld -pressing at 2.5MPa fo r 4h ,and curing fo r 28days to the final m oisture content (MC )of 8%～12%.The com po site s manufactured under the opti -m um process conditions present acceptable properties ,meeting the requirement of the China Building M a -terial Standard (JC 411—91).Key words :w heat straw ;cement ;composite ;physical and mechanical proper ty 水泥基麦秸碎料复合材是以水泥为凝固相、麦秸碎料为填充增强材料、外加适量水和化学助剂、通过适当工艺处理完成水泥与麦秸碎料的水化固结而形成的一种新型建筑材料.我国麦秸年产量约1亿t ,但多数被废弃或焚烧,严重影响了农作物生长且污染环境.实际上,麦秸中的纤维素含量接近木材,且其收购成本较低,因此对它的综合利用正日益受到人们的重视.国内外利用麦秸原料制造复合材料的研究多数选用改性脲醛树脂或者异氰酸酯等有机高分子胶黏剂,目前尚存在造价高、耐久性差和毒气挥发等问题[1-2].另一方面,虽然近年来纤维增强水泥基复合材和水泥刨花板以其特有的优势在国内外获得了长足发展,但由于木材资源紧张和传统纤维的成本问题,其应用正逐步受到限制.由此可见,利用麦秸碎料制造水泥基复合材料不仅可将农业剩余物变废为宝,节省木材资源,其生产还符合节能环保等要求,因而具有良好的经济和社会效益.目前国内外在此方面的研究尚属起步阶段[3-10].本研究针对传统水泥刨花板和纤维增强水泥基复合材料,用麦秸代替其中的木质刨花和传统纤维,并以硅酸盐水泥为主要黏合剂,在加压法工艺流程下优化研制水泥基麦秸碎料复合材(以下简称为复合材)的工艺条件.1 材料与方法1.1 材料 麦秸取自哈尔滨,自然堆放至含水率达8%～12%1)后,利用铡草机将其切成2～4cm 长的草段,经粉碎机多次打碎、筛选和除杂后,将麦秸碎料按要求筛分;425号硅酸盐水泥;化学助剂主要有:5%碳酸钠(Na 2CO 3),5%稀盐酸(HCl ),水玻璃(Na 2SiO 3),氯化钙(CaCl 2)等.1)本文中所涉及的比值和掺量等均为质量比或质量分数.1.2 试验过程 对麦秸尺寸、灰秸比和原料预处理方式这3种工艺因子进行单因素试验.按照JC 411—91《水泥木屑板》标准,将不同工艺条件下制得的标准试验板切割成试验所要求的标准试件(共3组),分别对这3组试件进行静曲强度(M OR )、抗弯弹性模量(MOE )、内结合强度(IB )和24h 吸水厚度膨胀率(TS )等性能的检测.每种性能测定的平行试件数为4,取其平均值为最终结果.此后对试验数据进行方差分析以确定因子显著性,同时利用体视显微镜和S EM 观察分析复合材断面的胶接情况,综合分析后优化工艺条件,并对其进行验证性试验.1.3 固定因素与工艺流程 参照国内外相关材料和前期试验结果,确定3组试验均按照水灰比0.4∶1,CaCl 2添加量为水泥质量的7%和设定复合材密度1.2g /cm 3的固定条件进行[11-14].按各组配比将原料及填料称量后搅拌混合均匀,在模具中铺装成板坯(340mm ×320mm )并预压,成型后送入压机,在2.5MPa 压力下加压4h 至12mm 厚(利用厚度规控制).脱模卸压后定期喷水并室温养生28d ,最后裁成幅面为300mm ×300mm 的标准试验板.1.4 预处理方式 麦秸碎料的4种预处理方式分别为:水玻璃胶处理(将麦秸和与麦秸等质量的水玻璃胶混合均匀,干燥至其含水率约10%),文中以方式A 表示;热水处理(将麦秸在沸水中蒸煮3h ,用冷水冲洗2遍,干燥至其含水率约10%),文中以方式B 表示;稀酸处理(用5%稀盐酸浸泡麦秸1h ,用冷水冲洗2遍,干燥至其含水率约10%),文中以方式C 表示;稀碱处理(用5%稀碳酸钠溶液浸泡麦秸1h ,用冷水冲洗2遍,干燥至其含水率约10%),文中以方式D 表示.2 结果与分析2.1 麦秸尺寸对复合材性能的影响 固定灰秸比(m c /m p =7∶1)的条件下,麦秸尺寸对复合材各项物理性能的影响见图1;利用体视显微镜观察到的试件断面见图2.(a )M O R and M OE(b )IB and TS 图1 麦秸尺寸对复合材物理性能的影响Fig .1 Effect o f particle size o f wheat straw on phy sicalproper ties of composites 由图1(a )可见,当麦秸筛网尺寸为2.00～0.60m m 时,单个麦秸体积相对较大(见图2(a )～(c )),长宽比较大,麦秸之间彼此搭接形成的交织点较多,产生的交联作用较强,致使复合材的M OR 始终保持在一个相对较高的数值,且随着麦秸尺寸的减小还略呈升高趋势,并在0.95～0.60m m 时达到最大值;麦秸尺寸小于0.60m m 以后,虽然麦秸数量大大增加了,但却因其过于细小而无法形成有效的交织点(见图2(d )),导致其交联作用迅速减弱,复合材M OR 值迅速下降.另外,随麦秸形态的减小,复合材内麦秸间的交织和层叠减少,降低了其韧性和刚度,因而使其MOE 值呈下降趋势.麦秸质量相同370建 筑 材 料 学 报第12卷 (a)>2.00mm(b)2.00～0.95mm(c)0.95～0.60mm(d)0.60～0.40mm 图2 不同麦秸尺寸试件的体视显微镜照片Fig.2 Stereo micro sco pe mic rog raphs o f the specimen in diffe rent par ticle size of w hea t straw时,越细小则其整体的比表面积越大,它与水泥的接触面积越大,阻凝作用越强.而且,细小麦秸在与水和水泥混合搅拌时易结团,不能与水泥充分接触,导致复合材内残留有许多小的麦秸团,使复合材组分和结构不匀称,这也在一定程度上影响了复合材MOE值的大小.由图1(b)可见,复合材的IB值随麦秸尺寸的减小呈上升趋势.因为此时麦秸在复合材各断面上的均匀分散程度在增强,贯穿于复合材各断面间的麦秸在增多,同时,经过多次打碎后的部分麦秸已经变得很薄,水泥可以透过它们形成胶钉,而这两个因素会削弱麦秸的阻凝作用,提高复合材的IB值.麦秸尺寸越大,其在复合材断面上所占面积越大,阻隔水泥胶合的程度也就越大.而复合材的TS值随麦秸尺寸减小而增大的原因是此时麦秸个数及其整体比表面积增加了,致使其整体吸水量增加了.另外,随麦秸和水泥之间胶接面积的增加,胶接面上的空隙增多,复合材浸水后水分便会填充到这些空隙当中,这也增加了复合材的吸水量,使其TS值增加.2.2 灰秸比对复合材性能的影响 采用加压法工艺,麦秸尺寸固定为2.00～0.60 mm,在此条件下所得复合材的各项物理性能见图3. 由图3可见,灰秸比为7∶1时复合材的M OR, MOE和IB都达到最大值.其原因可能是此时麦秸之间的交联点较多,交联作用较强,且贯穿于复合材各断面的麦秸数量也较多,从而提高了其各项力学性能.当灰秸比小于7∶1以后麦秸比例已经过大,麦秸中阻碍水泥固化的水溶性单糖在碱性环境下逐步溶出,影响了水泥的固化效果.虽然此时贯穿各断面之间的麦秸和交联点数量依然在增加,但已无法弥补阻隔和阻凝作用对复合材胶合所造成的影响.另外,麦秸与水泥接触面积增加也会降低复合材的致密性,影响其力学性能.复合材的TS值随灰秸比减小而增加,推测其原因也很可能是因麦秸和水泥之间接触面积增加,使复合材致密性降低、可吸水空隙增多,且麦秸自身的吸水膨胀增强所致.(a)M O R and MOE(b)IB and TS图3 灰秸比对复合材物理性能的影响F ig.3 Effec t o f cement-particle ra tio(m c/m p)o nphy sical pro per ties of composite s2.3 预处理方式对复合材性能的影响 采用加压法工艺,麦秸尺寸固定为2.00～0.60 m m,灰秸比固定为7∶1,在此条件下考察预处理方式对复合材物理性能的影响.各试件断面SEM照片见图4;物理性能测试结果见图5. 由图4(a)可见,此时水泥呈大块状结晶,且结晶块之间缝隙很大,存在较大气孔,说明水泥固化不良,而麦秸外表面光滑,几乎没有附着水泥且和水泥之间有明显裂缝,内表面附着少量水泥颗粒,表明麦秸与水泥胶合不良;图4(c)表明此时复合材内部存在大量空隙及很深的裂纹,水泥自身固化不理想,而复合材断面上水泥表面很光滑,试件被拉断时麦秸几乎没有受到破坏,说明水泥和麦秸之间胶合状况不理想,水泥没有透过麦秸表层与其胶接.上述现象371 第3期刘一星,等:水泥基麦秸碎料复合材的制备工艺研究 说明,采用预处理方式A,C时,麦秸与水泥的黏结力很小.由图4(b),(d)可见,此时麦秸有顺纹拉断的现象,部分水泥渗入麦秸中形成胶钉,两者的胶接效果较好,水泥自身固化良好,而麦秸一侧的内表面光滑,内部没有黏附水泥,表明在拉伸过程中麦秸的另一侧黏附在水泥上被拉断.上述现象说明,采用预处理方式B,D时,水泥与麦秸的黏结力较大.(a)M ethodA(c)M eth odC(b)M eth odB(d)M ethod D图4 不同预处理方式试件断面的SEM照片Fig.4 SEM microg raphs o f the tensile fractured sur face o f specimen with diffe rent pre treatment me thods(a)M OR(c)IB(b)MOE(d)TS图5 预处理方式对复合材物理性能的影响Fig.5 Effect of pre treatment me tho ds on phy sical pro pe rties of compo sites 从宏观上看,麦秸外表面光滑,这是其表面存在角质层的缘故.角质层的形成是麦秸最外层细胞矿质化和栓质化的结果.角质层是脂肪族化合物,多为高级脂肪醇与高级脂肪酸生成的酯类(致密蜡状物).正是麦秸表面的这种特性,使水泥与麦秸之间难以形成良好的胶接,胶钉作用不易发生[2].麦秸中半纤维素含量较高,而水泥浆料是在碱性环境中凝结固化的,这正好形成了半纤维素的水解条件,水解出的单糖溶于水后转化为糖酸,与水泥的水化产物钙离子形成糖酸钙,对水泥的凝结固化起到了阻碍作用.在碱性环境中,角质层最外面的酯类化合物发372建 筑 材 料 学 报第12卷 生部分水解,破坏了角质层的堡垒作用,使麦秸表面变得粗糙不平,出现无数孔洞和沟槽,胶钉作用容易形成,进而提高界面的胶接强度.另一方面,用稀碱浸泡麦秸(方式D)时,碱液能穿过麦秸表面的角质层进入麦秸内部,使半纤维素发生水解,生成溶于水的单糖类物质并在水洗和干燥过程中被除去.麦秸中阻碍水泥凝固的半纤维素被“洗掉”,自然就会改善水泥的固化效果,进而提高复合材的各项物理性能.而方式B与方式D类似,它是利用热水抽提的原理将麦秸中的阻凝成分抽提掉,以改善水泥固化的效果.所以,采用经过稀碱处理(方式D)和热水处理(方式B)麦秸的复合材其各项物理性能相对较好.2.4 方差分析及显著性影响分析 通过方差分析,确定了复合材的显著性影响因子及差异说明.由表1可知,麦秸尺寸对复合材的M OR值和IB值影响高度显著,对M OE值和TS 值则影响显著;灰秸比对复合材各项物理性能的影响高度显著;不同预处理方式对复合材的MOE值和TS值影响显著,对MOR值和IB值则影响高度显著.2.5 复合材较佳工艺条件重复验证试验 根据上述试验结果及显著性分析,确定优化工艺条件后进行验证试验,结果列于表2.每种性能平行测定3次,将3次测定结果的平均值与JC411—91《水泥木屑板》标准对照后发现,采用优化工艺条件制备的复合材其各项物理性能指标均能达到或优于上述标准中的合格品要求,可以确定该生产工艺可行.表1 方差分析及显著性影响T able1 Variance analysis and significance effectFactor M OR M OE IB TS F Particle size134.5＊＊＊16.1＊＊41.8＊＊＊7.5＊＊F0.05(3,4)=6.59,F0.01(3,4)=16.69,F0.10(3,4)=4.19 Cem en t-particle ratio16.1＊＊＊156.7＊＊＊146.5＊＊＊89.1＊＊＊F0.05(4,5)=5.19,F0.01(4,5)=11.39,F0.10(4,5)=3.52 Pretreatmen t114.2＊＊＊27.9＊＊148.6＊＊＊31.5＊＊F0.05(3,4)=6.59,F0.01(3,4)=16.69,F0.10(3,4)=4.10表2 验证试验结果T able2 Validated testing resultResultM OR/M Pa123IB/M Pa123ρ/(g·cm-3)123M C/%123M OE/M Pa123T S/%123T es ted8.28.79.10.860.830.791.3101.2781.2919.911.810.43768397035871.121.080.98 Average8.70.831.29310.737751.06JC411—91≥8.0≥0.3≤1.300≤12≥3000≤2.03 结论1.加压法工艺生产水泥基麦秸碎料复合材的较佳工艺条件为:灰秸比7∶1,水灰比0.4∶1,麦秸尺寸0.95～0.60m m,利用稀碱对麦秸进行预处理、化学助剂(CaCl2)施加量为水泥质量的7%,加压压力2.5M Pa,加压时间4h,自然养生28d,最终含水率为8%～12%.以此工艺条件制备的水泥基麦秸碎料复合材物理性能基本可达到JC411—91《水泥木屑板》标准中的合格品要求.2.对麦秸进行稀碱处理和热水处理能够有效地减少麦秸中的阻凝成分,改善麦秸与水泥的胶接状况,提高水泥基麦秸碎料复合材的各项物理力学性能.参考文献:[1] 于文吉,王天佑.我国非木材人造板的原料,市场和发展方向[J].中国人造板,2005,12(2):12-14.YU Wen-ji,W ANG Tian-you.Present development situationand p rob lem s of non-wood based panels in Chin a[J].C hinaWood-based 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PFCY沙土固结材料的结构与性能
麦秸 纤 维与硬化 水 泥浆体 界 面结 构有 所改善 。
关键 词 ： 水溶 性聚 合物 ； 秆 ； 土 固结材 料 ； 秸 沙 力学 性
能 ； 观 结 构 微 中图分类 号 ： Ｔ ３２ Ｂ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １９ ３ （０ ０ ０ —８ 卜Ｏ １ ０ － ７ １ ２ １ ） ５０ ８ ５
南巩 义 铝酸 盐水 泥厂 生产 的 ６． ２ ５铝 酸 盐 水 泥 （ 学 成 化
改善土 壤结 构 ， 有 良好 的抗 风 蚀 性 和 保 水 性『 ］ 但 具 ３ ， “
所 形成 的土 壤 固结层 普遍 较薄 ， 强度 较 低 ， 耐水 性较 且 差 ， 易被地 表径 流 冲蚀 。而对 于 水蚀 较严 重 的地 区 ， 极 多使用 以水 泥 为 主要 原 料 的 固 结材 料 ， 类 材料 可 以 该 通 过其 内部 的活 性 组 分 与 土 壤 中的 ＳＯ： 生 化 学 反 ｉ 发
植 物纤 维 的掺 量 对 Ｐ Ｃ 微 观 结 构 和 力 学 性 能 的影 Ｆ Ｙ 响， 并讨 论 了水 溶性 聚合 物 、 物纤 维 以及 硬 化水 泥 浆 植
体 之 间 的相 互作 用机 理 。
２ 实 验
２ １ 原 材料 ．
１ 引 言
由于受 到风 力 和水 力 的双 重 侵 蚀 ， 北 黄 土 高原 陕
程 。研 究结果表 明 ， 在水 灰 比为 ０ ４ 聚 丙烯 酰胺 掺 量 ．，
为 １ ， 秸 纤 维 掺 量 为 ２ 时 ， ＣＹ 的 抗 折 强 度 提 ％ 麦 ＰＦ
高 了 ２ ． ％ ， 丙烯 酰胺 、 秸 纤 维和 无机 胶 凝 材 料 ４７ 聚 麦 能够均 匀分布在 Ｐ Ｃ 体 系 中， 丙 烯 酰胺 以 丝状 和 Ｆ Ｙ 聚
秸秆纤维对低碱水泥基材料阻裂性能的影响
秸秆纤维对低碱水泥基材料阻裂性能的影响
肖力光;李丽飞;李晶辉;肖志伟
【期刊名称】《吉林建筑工程学院学报》
【年(卷),期】2009(026)001
【摘要】探讨了秸秆纤维对低碱水泥基材料阻裂性能的影响,结果表明,基准低碱水泥砂浆的塑性收缩裂缝的开裂权重值为37.5cm,随着秸秆纤维的掺入其裂缝明显减少,当掺入0.2%时塑性收缩的裂缝减少了96%,当超过0.5%时,砂浆基本不产生裂缝,说明秸秆纤维的掺入对低碱水泥砂浆具有很好的阻裂效果.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】肖力光;李丽飞;李晶辉;肖志伟
【作者单位】吉林建筑工程学院材料科学与工程学院,长春,130021;长春一汽实业消防工程有限责任公司,长春,130011;材料学院;材料学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU5
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3.纤维混杂与微膨胀复合对混凝土阻裂性能的影响 [J], 钱红萍;贡浩平
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摘
要 ： 采用不同方法对 麦秸进行了改性处理 ， 研究 了改性前后麦秸 的力学性能 和表 面结构特征 ， 并就 改性 前后麦秸与硬化 水泥浆体
的相容性进行 了对 比分析 。 结果表明 ： 经质量分数为 ５ ％的 Ｎ Ｏ ａ Ｈ溶液浸 泡麦秸秸秆 １ 后 ， 秸的酯类 和糖类 杂质溶 出率 为 ３ ． ％， ２ ｈ 麦 ６ ５ 麦 ８ 秸 的极 限拉伸强度和断裂伸长率分别提高 了 １４ １ ７ ． ％， ０ ． ％和 ８ ７ 且麦秸 与硬化水泥浆体界面黏结得 到改善 。 ８ ５ 关键 词： 麦秸 ；改性 ；硬化水 泥浆体 ；界面结构 中图分类号 ： Ｔ ５ ８ １ Ｕ ２ ． ０ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １０ — ５ ０ ２ １ ） １ ０４ —３ ０２ ３ ５ （ ０２ ０— ０ ３ ０
２ Ｃｏ ｌ ｇ ｆ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｎ ｅ ｔ ｃ ｌ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ， ｎ ｎ Ａｇ ｉ ｕ ｔ ｒ ｌ ｉ ｅ ｓ ｔ Ｚ ｅ ｇ ｈ ｕ ４ ０ ０ Ｃｈ ｎ ； ． ｌ ｅ ｏ Ｍ ｃ ａ ｉ ａ ｄ Ｅｌ ｃｒ ａ ｅ ａ ｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｈｅ ａ ｒ ｃ ｌ ａ ｖ ｒ ｉ ｕ Ｕｎ ｙ， ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ２， ｉ ａ
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麦秸与硬化水泥浆体 的适应性研 究
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（． １ 华北水利水 电学院 土木与交通学 院，河南 郑州 ４ ０ １ ； ． ５ ０ １ ２ 河南农业大学 机电工程学院 河南 郑州 ４ ０ ０ ； ５０２
３ ．天津城市建设学院 材料 工程 系。天津 ３ ０ ８ ） ０ ３ ４