不同粒徑稻殼墻體材料基本性能研究

劉杰勝,伍玲玲,丁 一,王麗艷,林梓銀,周夢林,胡秋錦

(武漢輕工大學 土木工程與建筑學院，湖北 武漢 430023)

不同粒徑稻殼墻體材料基本性能研究

劉杰勝,伍玲玲,丁 一,王麗艷,林梓銀,周夢林,胡秋錦

(武漢輕工大學 土木工程與建筑學院，湖北 武漢 430023)

傳統墻體材料的弊端已經日益顯現，而高性能的新型建筑材料的制備的需求明顯增大。將稻殼加入水泥混凝土中制備墻體材料能夠實現節能減排以及變廢為寶的目標，發展前景被看好。本文利用控制變量法，從稻殼的不同粒徑以及不同含量兩個方面進行系統的研究，提供相應的技術來支持高性能墻體材料的制備。

不同粒徑稻殼；不同含量稻殼；控制變量法；墻體材料；基本性能研究

Abstract：With the increasing disadvantages of traditional wall materials,new buildings materials with high performance are in great demand.By the way of adding rice husk into the cement concrete,the goal of energy conservation,emissions reduction and waste utilization can be achieved.And the prospect is promising.This paper provides the corresponding technology for the manufacturer of wall materials with high performance,by studying different sizes and contents of rice husk with the variable-controlling method.

Key words：rice husk with different sizes; rice husk with different contents;variable-controlling method;wall materials; study of basic performance

1 引言

傳統墻體材料的弊端已經日益顯現，而高性能的新型建筑材料的制備的需求明顯增大。在加工稻米過程中產生的主要副作物稻殼，可以實現與水泥任意量添加無界面耦合混合，因此我們可以將稻殼加入水泥混凝土制成稻殼墻體材料。稻殼通常被用來作為農村的燃料或者廢棄物處理，既污染了環境又造成了浪費。[1]利用稻殼制備墻體材料不僅僅能夠實現節能減排以及變廢為寶的目的，還可以利用其為國民經濟發展作出貢獻。因此將稻殼加入水泥混凝土中制備稻殼墻體材料潛力大，前景好。

現在，全球氣溫變暖情況比較嚴重，“把建筑變白”是不少國家提倡的一種措施。加入稻殼的水泥制塊能夠呈現出一種淺色，更好的反射陽光。因此，稻殼水泥制塊滿足這一要求。并且稻殼水泥的抗腐蝕性能隨稻殼的高溫處理增強。因此我們能夠用稻殼水泥混凝土來代替傳統的普通水泥，體現出稻殼水泥混凝土的優勢，將其利用到制備高性能的新型材料中。本文利用控制變量法，從稻殼的不同粒徑以及不同含量兩個方面進行系統的研究，提供相應的技術支持高性能墻體材料的制備。

2 試驗部分

2.1 材料與制備

2.1.1 原材料

稻殼：普通稻殼，如圖1所示。湖北省本地生產，使用前粉碎過篩，除去稻稈、雜質以及灰塵砂礫；

水泥：P.O42.5普通硅酸鹽水泥；

砂：符合實驗要求的普通河砂；

水：蒸餾水。

2.1.2 制備墻體材料

將篩選過的稻殼分別處理成粒徑為1 mm、3 mm、5 mm的實驗材料，在攪拌砂漿的過程直接加入相應的稻殼來制備稻殼水泥混凝土材料。稻殼水泥混凝土用料重量配比為水∶水泥:沙=2:3:5，如圖2所示。

制作試件：按用料重量配比稱取相應量實驗材料倒入攪拌器內攪拌10分鐘左右；將攪拌后的水泥混凝土放入正方體模具以及長方體模具中，經振搗擊實，如圖3所示。正方體試件的尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm，長方體試件的尺寸為40 mm×40 mm×160 mm。

養護試件:水泥混凝土兩天后脫模具，再放入養護室養護28天。

性能測試:將養護后的稻殼水泥塊取出，進行性能測試。

改變稻殼的粒徑進行以上相同的研究。

圖1 普通稻殼

圖2 稻殼砂漿

圖3 稻殼砂漿試塊

2.2 性能測試

2.2.1 干制品密度

按照GB5486.3-2001中的規定對試件進行測試，將前期所制的水泥試件取出，測量其體積V，再將其烘干至恒重m，溫度控制在75攝氏度上下不超過5攝氏度，恒溫2 h后三次測量試件的質量，其變化率小于0.2%即為恒重。計算試樣的干制品密度為ρ=m/V，單位：g/cm2。

2.2.2 堆積密度

先稱出量筒質量m2;再將烘干至恒重后的試件震碎并注入量筒，讀出此時量筒的讀數V即為試件體積；稱量筒及試件的共同質量m1，計算試件的堆積密度為ρ=(m1-m2)/V，單位：g/cm2。

2.2.3 吸水率

按照JGJ70-90中規定進行吸水率測試，先稱取烘干恒重的試件質量m0，再將試件浸入恒溫水槽中完全浸泡48 h，溫度控制在25℃左右，經過48 h的實驗時間后，取出水試件，抹去稻殼水泥試件表面水份后，稱取其質量為mg,根據公式來計算吸水率W[2]：

2.2.4 保水率

按(DIN18555-7)無機膠凝材料砂漿檢驗方法對稻殼水泥材料進行保水率試驗，砂漿新拌時經濾紙吸水5 min后保留的水量與我們根據用料配比加入的水量之比便是我們所求的保水率[3]。

2.2.5 力學性能

a.抗壓強度

參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》，對制得的尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm正方體墻體材料進行抗壓強度測試，如圖4所示。

圖4 抗壓強度試驗

b.抗折強度

參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準，對制得的尺寸40 mm×40 mm×160 mm長方體試塊進行抗折強度測試，如圖5所示。

圖5 抗折強度試驗

3 試驗結果分析

3.1 干制品密度

墻體材料干制品密度試驗結果如表1所示。

表1 干制品密度試驗結果

1%2%3%1mm2．24492．15742．08453mm2．18652．09911．98255mm2．10812．06631．9806

從表1可以看出，控制稻殼粒徑一定，稻殼含量越多，墻體干制品密度越低；當稻殼用量一定時，增大稻殼粒徑，墻體材料干制品密度減小。其原因可能是稻殼含量的增加以及稻殼粒徑增大均使得墻體材料的孔隙增大，以至于干制品密度減小。

3.2 堆積密度

墻體材料堆積密度試驗結果如表2所示。

表2 堆積密度試驗結果

1%2%3%1mm1．1741．1611．1403mm1．1351．1321．1255mm1．1171．1091．101

從表2可以看出當稻殼粒徑一定時，稻殼含量增加，墻體材料的堆積密度有稍微的減小。其原因可能是稻殼含量增多增大了墻體材料的孔隙，使得墻體材料的堆積密度減??；當控制稻殼含量一定時，稻殼粒徑增大，墻體材料的堆積密度減小。猜測其原因可能是稻殼粒徑越小，則越容易與水泥混凝土混合。

3.3 吸水率

墻體材料吸水率試驗結果如表3所示。

表3 吸水率試驗結果

1%2%3%1mm4．1784．7744．9463mm3．9224．2254．4125mm3．7813．9834．153

從表3所示可以看出，當稻殼粒徑一定時，稻殼含量越多，墻體材料吸水率越高，其可能原因是稻殼本身是一種吸水材料，而且稻殼含量的增加使得墻體材料孔隙率增大，導致材料吸水率增大；當稻殼含量一定時，粒徑增大，墻體材料吸水率減小。其可能原因是稻殼粒徑越小，其吸水效果越好，因此墻體材料的吸水率隨稻殼粒徑的增大而減小。

3.4 保水率

墻體材料保水率試驗結果如表4所示。

表4 保水率試驗結果

1%2%3%1mm95．3295．2895．113mm96．1196．0595．885mm96．6596．5596．00

從表4可以看出，當稻殼粒徑一定時，不同含量稻殼對墻體材料的保水率影響基本不大?？赡茉蚴堑練ぷ鳛橐环N吸水材料，本身具有一定保水性，而且增大稻殼含量，墻體材料孔隙也隨之增大，這些都促使墻體材料的保水性有一定的增強；控制稻殼含量一定時，稻殼粒徑增大，其保水率有稍微的增大?？赡芘c不同粒徑稻殼的吸水性有關。

3.5 力學性能

墻體材料抗壓強度和抗折強度試驗結果如表5、表6所示。

表5 抗壓強度試驗結果

1%2%3%1mm37．39334．09527．7143mm42．39738．17632．2875mm35．71129．85326．029

表6 抗折強度試驗結果

1%2%3%1mm7．2987．0466．8393mm8．0677．6317．3245mm7．1546．8796．482

從表5、表6為可以看出當稻殼粒徑一定時，隨著稻殼含量越多，墻體材料的抗壓、抗折強度隨之降低。其可能是因為稻殼含量的增加使得墻體材料孔隙增大，而且稻殼材料密度相比水泥、砂石骨料較小，并且分散在砂漿內部，使得減小了砂漿體系的密實度，導致墻體材料的力學強度也隨著降低；當控制稻殼含量一定時，隨著稻殼粒徑的增大，稻殼墻體材料的力學強度先增大后減小。其中由實驗結果可以看出用平均粒徑為3mm的稻殼所配制的稻殼墻體材料的力學強度是最大的，說明了稻殼粒徑減小，墻體材料的力學強度不一定增大?？刂频練ず恳欢〞r，當稻殼的粒徑太大時，攪拌出來的稻殼水泥混凝土的粘聚性差，容易產生分離現象，孔隙和微裂縫都比較大；當稻殼的粒徑過小時，攪拌出來的稻殼水泥混凝土粘聚性雖然相對較好，但是它的流動性明顯減小了，因此為了滿足流動性的需要，需要消耗更多的水泥，此時稻殼水泥混凝土的力學強度降低。[4]

4 結論

本文利用稻殼摻雜水泥砂漿制備墻體材料，利用控制變量法從稻殼含量以及稻殼粒徑兩個方面系統研究了該墻體材料的基本性能。研究結果表明：當稻殼粒徑一定時，隨著稻殼含量的增加，墻體材料的干制品密度、保水率、力學性能、堆積密度減小，吸水率增大；當稻殼含量一定時，隨著稻殼粒徑的增大，墻體材料的干制品密度、堆積密度、吸水率減小，保水率增大。而且隨著稻殼粒徑的增大,稻殼墻體材料的力學強度呈現出先增大后減小的一種變化趨勢。本次的研究結果為我們制備高性能的新型建筑材料提供了一定的技術支持。

[1] 陳睿.稻殼砂漿輕質節能符合墻板的研究及應用[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010.

[2] 劉成樓，陳學聯.相變儲能保溫隔熱砂漿的研究與應用[J].中國涂料2010(5)：36-39.

[3] 常儇宇，顧明明，王方乙，等. 保水率和含氣量對水泥砂漿抗塑性開裂性能影響的研究[J].工程質量，2008(13)：47-49.

[4] 張文郁，婁宗科.稻殼粒徑對稻殼混凝土抗壓強度的影響研究[J]. 人民長江，2010，41(10)：67-70.

Study on the properties of wall materials with different size rice husk

LIUJie-sheng,WULing-ling,DINGYi,WANGLi-yan,LINZi-yin,ZHOUMeng-lin,HUQiu-jin

(School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China)

2017-04-20.

劉杰勝(1980-)，男，博士，副教授， E-mail：ljs628@whpu.edu.cn.

國家自然科學基金(51409203).

2095-7386(2017)03-0092-04

10.3969/j.issn.2095-7386.2017.03.018

TU 522

A