秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究
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秸秆复合材料研究进展作者:丛后罗孙鹏朱信明刘希春来源:《中国科技纵横》2016年第14期【摘要】本文介绍了我国秸秆利用的现状,综述了目前国内以秸秆为主要原料制备复合材料的情况。
介绍了秸秆的主要成分、结构特点及其作为复合材料原料再利用的可能及环保意义。
重点介绍了秸秆/塑料复合材料、秸秆/橡胶复合材料、秸秆/水泥混凝土材料、秸秆功能复合材料、秸秆人造板材等复合材料的制备、性能、特点和不足之处。
最后,分析了秸秆复合材料制备中的主要问题,对秸秆复合材料的应用提出了展望。
【关键词】秸秆塑料橡胶复合材料1 引言我国是一个农业大国,秸秆资源非常丰富,每年产量达数亿吨。
据农业部项目专家预测,到2015年我国的秸秆总产量达到7.5亿吨。
目前,我国利用农作物秸秆的主要途径有:秸秆还田,作为饲料使用,作为能源,作为工业原料,作为复合材料使用等。
但是总的看来,秸秆的利用率还是较低,利用不科学,焚烧现象仍然存在。
因此,科学合理利用秸秆资源具有重要的环保和经济价值。
农作物秸秆的化学成分主要含有纤维素、半纤维素和木质素。
其中纤维素是秸秆纤维的主要成分,其分子量具有多分散性,性能不均一。
X-射线研究认为,纤维素是由结晶区和无定形区交错连接而成的二相体系,其中还有许多的空隙,一般认为,天然纤维素的结晶度为70%左右,它具有较高的模量。
因此,秸秆可作为一种天然高分子增强材料使用。
它与许多无机及合成纤维相比有许多优点,如价廉、易得、密度低,具有较高的拉伸强度和模量,加工能耗小,而且具有可再生性和生态环境相容性,对环境污染及人体危害小。
将天然农作物秸秆作为填料或增强材料的研究是当前复合材料领域中的研究热点。
用天然植物纤维增强聚合物是一种新型的绿色环保型复合材料,符合生态环境要求,具有巨大的经济潜力。
在国外,天然植物纤维增强复合材料已经被用于汽车工业、建筑业、运输业、航空业等。
2 秸秆复合材料秸秆复合材料是以秸秆为原料,与塑料、橡胶、热固性树脂等其它材料进行复合,利用特定的生产工艺,生产出可用于环保、木塑产品生产的高品质、高附加值功能性的复合材料。
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。
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4月份:主要是熟悉产品知识,学习操作阿里巴巴外贸平台。
5月份:随着阿里巴巴平台的熟练操作,陆续收到询盘,学会如何处理,及时回复,跟踪客户。
6月份:在已有阿里平台的基础上,注册其他免费B2B外贸平台,推广产品,宣传力文,并通过谷歌的搜索引擎收集客户信息,尝试着写开发信,努力开发新客户。
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二、学习情况现在是我努力学习的阶段。
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。
浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用秸秆纤维是指农作物收割后剩余的植物秸秆中的纤维素资源,具有丰富的资源量和环保的特点,被广泛用于土木工程中。
随着社会的发展和环境保护意识的提高,对可再生资源的利用和环境友好型建材的需求日益增加,秸秆纤维在土木工程中的研究和应用也越来越受到重视。
本文将从秸秆纤维的特点及其在土木工程中的应用方面进行浅述。
一、秸秆纤维的特点秸秆纤维是一种天然的植物纤维素资源,主要来源于农作物的秸秆,如稻谷、小麦、玉米等农作物的秸秆。
秸秆纤维具有以下几个特点:1. 资源丰富:农作物的种植面积广,秸秆的产量大,是一种广泛分布的资源。
2. 环保节能:秸秆纤维作为可再生资源,其使用不仅不会增加生态环境的压力,而且能够减少对传统木材的采伐和对石油化工产品的使用,是一种环保节能的材料。
3. 抗冻抗裂:因为秸秆纤维具有细长、柔韧的特性,可以有效地阻止水泥基材料的收缩裂缝,提高了材料的韧性和耐久性。
4. 耐火阻燃:秸秆纤维含有大量的纤维素和木质素,具有良好的耐火性能,可以提高材料的阻燃性能,降低火灾危险。
二、秸秆纤维在土木工程中的应用1. 混凝土搅拌料秸秆纤维可以被加入混凝土搅拌料中,用来替代或补充传统的混凝土增韧剂,以提高混凝土的抗裂和抗冻性能。
研究表明,适量添加秸秆纤维可以有效地改善混凝土的抗裂性能,提高混凝土的韧性和抗冻性能,延长混凝土的使用寿命。
2. 环保建材秸秆纤维还可以制备环保建材,如秸秆纤维板、秸秆纤维保温砖等。
这些环保建材不仅具有优良的保温性能和吸音性能,而且能够有效地减少对传统木材和石油化工产品的使用,是一种环保、节能的新型建材。
3. 土壤改良剂秸秆纤维还可以作为土壤改良剂,用于改良土壤的物理性能和化学性能。
添加适量的秸秆纤维可以增加土壤的孔隙度和肥力,改善土壤的透水性和通气性,提高土壤的保水保肥能力,同时能减少土壤的侵蚀和改善土壤的结构,是一种良好的土壤改良剂。
4. 废弃物处理秸秆纤维还可以被用于废弃物的处理和资源化利用。
生物预处理秸秆纤维特性及复合材料的性能研究摘要:经济在快速发展,社会在不断进步,农作物秸秆具有十分巨大的利用潜力和价值,通过制备复合材料等方式成为生物质资源利用的重点方向之一。
但秸秆表面由硅和蜡质形成的非极性表层结构会影响胶黏剂在秸秆纤维表面的润湿和吸附,无法形成良好的胶合界面,导致复合材料性能下降。
为了获得表面性能良好的秸秆纤维原料,增加秸秆纤维与胶黏剂的相容性,需要对秸秆纤维进行表面改性处理。
常用的改性处理方式有物理、化学和生物改性等3种,相比之下,生物改性更加环保,但目前应用较少,发展潜力巨大。
秸秆纤维的生物改性方法包括酶处理和微生物发酵等,其中酶处理法用到的生物酶较多,如纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶以及降解木质素的氧化酶等,但处理过程中释放的糖易被内源性微生物迅速消耗;生物发酵利用某些微生物的消耗分解作用,可得到表面性能良好的秸秆纤维,但通常需要数周,历时较长。
关键词:秸秆纤维;生物改性;复合材料引言随着科技的发展,复合材料的开发和应用也越来越广泛,在很多领域都发挥了极大的作用,现阶段随着人们对环境及资源关注度的日益增强,天然纤维复合材料的开发已经成为研究的热点,在众多天然纤维中,秸秆纤维为农林废弃物,在我国的再回收利用情况并不理想,我国每年包括玉米、小麦、棉花秸秆、稻草等在内的农作物秸秆产量可达数亿吨,但是这些秸秆仅有少部分作为加工饲料、人造秸秆板、秸秆能源化等途径被利用,大部分都是被废弃或以不合理的方式处理,这就造成了严重的环境污染和生物资源的巨大浪费。
另外,与碳纤维、玻璃纤维相比,具有来源广泛、价格低廉、可再生、密度低、天然环保等优点,可以解决复合材料成本高等问题,因此,制备性能良好的秸秆纤维复合材料已经成为研究的热点。
1秸秆纤维制备建筑材料随着建筑行业的迅速发展,使得建材消耗量越来越大,以及建筑行业对环保节能需求增多,利用秸秆这一可再生资源制作建筑材料得到广泛的关注。
相比较于水泥、钢筋等这些建材,利用秸秆制作的建筑材料有着众多优点:节约资源、价格便宜、可再生、易运输、隔热保温效果好、可隔音等,符合国家的可持续发展战略要求;且还可以使建筑材料迎来新的发展机遇,为秸秆材料化利用提供了新的途径。
0 引言在工程中,水泥作为固化剂可以改善软土地基承载力不足变形较大等问题,但为得到最佳的固化效果往往加大水泥的用量,随之带来的是水泥基材料抗拉强度较差、开裂等问题。
水泥是稳定软土的常用粘合剂,然而水泥的工业化大规模生产释放了大量二氧化碳,对环境造成了不可逆转的严重破坏。
因此为了控制并减少水泥的用量,寻找一种能提高水泥基材料力学性能和耐久性能的外渗剂纤维来替代水泥是十分必要的,目前常用的加筋材料多为金属及人工合成纤维。
纤维加筋水泥基材料将作为新兴绿色建材广泛应用于基础建设中。
本文总结了不同种类纤维单掺及混掺水泥基材料的力学性能及耐久性等方面的研究现状及进展,并对改善人工合成纤维污染土体等问题及植物有机纤维加筋水泥基材料进行了展望。
1 纤维加筋水泥土研究现状水泥复合土简称为水泥土,将不同强度的硅酸盐水泥作为固化剂与各种外掺剂、水与土体进行充分的搅拌,在温水养护条件下制成,可以改善软土地基承载力不足变形较大等问题。
纤维水泥土是指在水泥土中掺入纤维材料以改善其物理力学性能得到的一种复合水泥加固土。
金属纤维(碳钢纤维、金属玻璃纤维)、化工合成无机纤维(聚丙烯、尼龙纤维等)、有机纤维(秸秆、麻、竹、毛发纤维等)作为加筋纤维种类的研究较多。
20世纪70年代聚丙烯纤维第一次作为外掺剂加入土木工程材料中[1],现阶段的研究中多以金属纤维、无机纤维水泥土为主。
2006年殷勇[2]等人在水泥土(水泥掺量为12%、15%)中掺入1%、2%、3%的玻璃纤维进行的研究实验表明玻璃纤维对水泥土抗压强度的提高有较明显的作用,纤维掺量与抗压强度呈正相关。
建立了玻璃纤维水泥土抗压强度随养护时间变化的数学模型,并得到了不同配比情况下拉压强度的转换关系式。
2010年Consol [3]等人研究了不同影响因素对聚丙烯纤维水泥土抗压强度的影响,结果发现纤维的掺入、水泥掺量增加以及减小孔隙率都可以提高其抗压强度并认为孔隙率与水灰比的比值是评估纤维水泥土抗压强度最合适的参数。
浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用秸秆纤维是指农作物收割后留下的秸秆部分,经过处理后可以得到纤维素、半纤维素和木质素等有机化合物。
秸秆纤维具有较高的强度和韧性,同时具有环保和资源再利用的特点,因此在土木工程中的研究与应用备受关注。
本文将从秸秆纤维的特点、在土木工程中的应用和前景展望等方面进行浅述。
一、秸秆纤维的特点1. 环保可再生:秸秆纤维是农作物的副产品,其生产和利用不会增加对自然资源的消耗,符合可持续发展的理念,具有较高的环保性。
2. 资源丰富:作为农作物的副产品,秸秆纤维资源非常丰富。
据统计,全球年秸秆产量可达10亿吨以上,其中大部分秸秆被焚烧或堆积而未得到合理利用,如果能够将其转化为有价值的建筑材料,将对资源利用和环境保护产生积极影响。
3. 强度高耐久性好:经过合理的处理和改性,秸秆纤维可获得较高的强度和韧性,具有良好的抗压、抗拉性能,能够满足土木工程中对材料强度和耐久性的要求。
二、秸秆纤维在土木工程中的应用1. 混凝土加筋材料:利用秸秆纤维可以制备混凝土加筋材料,通过将秸秆纤维加入到混凝土中,可以有效地增加混凝土的韧性和抗裂性能,提高混凝土的抗拉强度和抗冲击性能。
2. 墙体隔热材料:秸秆纤维可以用来制备墙体隔热材料,使用秸秆纤维作为墙体隔热材料,可以提高建筑物的保温性能,减少能源消耗,达到节能环保的目的。
3. 绿色建筑材料:秸秆纤维制备的复合材料可以用于生产绿色建筑材料,这种建筑材料具有轻质、隔热、隔音、环保等特点,可以满足现代建筑对建筑材料的多种性能需求。
4. 土壤稳定剂:将秸秆纤维与土壤混合使用可以起到土壤稳定的作用,提高土壤的抗压性和抗拉性能,可以用于土地整治和道路基层的加固。
5. 污水处理材料:秸秆纤维经过处理后可以用于制备污水处理材料,通过其吸附和解吸污染物的能力,可以起到净化水质的作用。
随着我国农业产业的发展和农民收入水平的提高,秸秆纤维资源的供应将会更加充裕,为秸秆纤维在土木工程中的应用提供了良好的资源保障。
农作物秸秆纤维增强复合材料研究现状作者:苗鹏飞,卢国锋来源:《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第9期苗鹏飞,卢国锋(渭南师范学院化学与环境学院,陕西渭南714099)摘要:随着人们对环境问题的重视,利用农作物秸秆纤维作为增强体来制备复合材料越来越引起人们的重视。
本文叙述了秸秆纤维、纤维复合材料概念和分类,对包括木塑复合材料、秸秆纤维、树脂基复合材料和秸秆纤维、水泥基复合材料在内的几种典型的秸秆纤维增强复合材料的研究现状做了详述,并对秸秆纤维增强复合材料的应用发展前景进行了展望。
关键词:农作物秸秆;秸秆纤维;复合材料中图分类号:TQ323.4 文献标识码:A 文章编号:1673-1069(2016)26-60-20 引言我国是农业大国,农作物秸秆资源非常丰富,每年包括玉米、小麦、稻草、棉花秸秆等在内的农作物秸秆产量可达数亿吨[1]。
但这些丰富的秸秆资源却未得到很好的利用,目前的利用率只有约10%左右,而这其中的大部分又都是通过制造有机肥、直接还田、作动物饲料和作燃料等这些不加任何处理的方式低效率利用,经技术处理后利用的仅占2.6%[2]。
其余60%多的秸秆均被作为废弃物直接焚烧掉,这不仅造成了自然资源的严重浪费,而且造成严重的空气污染,恶化的人类生存环境,因此,秸秆的处理急需一种更为有效的利用方法和途径。
利用农作物秸秆来制备一些新型复合材料既可以有效利用农作物秸秆资源,又可减少环境污染,也是附加值非常高的一种秸秆处理方法,因此利用秸秆资源制备秸秆纤维复合材料已经成为秸秆处理研究的热点之一。
为此,本文就秸秆纤维增强复合材料的研究进行了综述。
1 秸秆纤维秸秆作为农作物的副产品,具体可分类为经济作物秸秆(油菜秆、麻秆、芦苇秆、棉花秆、豆类秸秆)和粮食作物秸秆(麦秸秆、谷类作物秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆)[3]。
秸秆纤维是将秸秆材料通过化学方法和物理机械处理的方法,得到稳定和细化后的纤维素纤维,秸秆纤维自身就是一种复合材料。
第15卷 第12期2020年12月中国科技论文CHINASCIENCEPAPERVol.15No.12Dec.2020棉花秸秆纤维混凝土力学性能正交试验苏 强1,王 桦2,黄金坤1,张 琴1,刘宜思1(1.安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001;2.煤炭科学研究总院建井研究分院,北京100013)摘 要:为了研究棉花秸秆纤维(cottonstrawfibre,CSF)、粉煤灰(flyash,FA)、陶粒(ceramsite,C)对混凝土力学性能的影响,配制棉花秸秆纤维混凝土(cottonstrawfibreconcrete,CSFC),应用正交试验法对CSFC的抗压、劈裂抗拉和轴心抗压强度进行极差和方差分析。
结果表明:棉花秸秆纤维的掺入能显著提高混凝土的劈裂抗拉强度,棉花秸秆纤维、粉煤灰和陶粒对混凝土劈裂抗拉强度的最大提升幅度分别为41.64%、6.27%和0.026%;棉花秸秆纤维对混凝土劈裂抗拉强度的增强效应大于对抗压强度的增强效应。
最后对正交试验结果进行了回归分析,得出了CSFC抗压强度和劈裂抗拉强度预测模型,模型精度较高。
关键词:混凝土;棉花秸秆纤维;粉煤灰;陶粒;正交试验;强度预测模型中图分类号:TU528.572 文献标志码:A文章编号:20952783(2020)12140505开放科学(资源服务)标识码(OSID):犗狉狋犺狅犵狅狀犪犾狋犲狊狋狅犳犿犲犮犺犪狀犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳犮狅狋狋狅狀狊狋狉犪狑犳犻犫犲狉犮狅狀犮狉犲狋犲SUQiang1,WANGHua2,HUANGJinkun1,ZHANGQin1,LIUYisi1(1.犛犮犺狅狅犾狅犳犆犻狏犻犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犪狀犱犃狉犮犺犻狋犲犮狋狌狉犲,犃狀犺狌犻犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犎狌犪犻狀犪狀,犃狀犺狌犻,232001,犆犺犻狀犪;2.犕犻狀犲犆狅狀狊狋狉狌犮狋犻狅狀犅狉犪狀犮犺,犆犺犻狀犪犆狅犪犾犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲,犅犲犻犼犻狀犵100013,犆犺犻狀犪)犃犫狊狋狉犪犮狋:Inordertostudytheeffectsofcottonstrawfibre(CSF),flyash(FA)andceramsite(C)onthemechanicalpropertiesofconcrete,cottonstrawfibreconcrete(CSFC)wasprepared.Theorthogonaltestmethodwasusedtoanalyzetherangediffer ence,varianceandaxialcompressivestrengthofCSFC.TheresultsshowthattheincorporationofCSFcansignificantlyimprovethesplittingtensilestrengthofconcrete,andthemaximumincreaseinsplittingtensilestrengthofconcretewithCSF,flyashandceramsitewere41.64%,6.27%and0.026%,respectively.ThestrengtheningeffectofCSFonconcretesplittingtensilestrengthwasgreaterthanthatofcompressivestrength.Finally,regressionanalysiswascarriedoutontheresultsoforthogonaltest,andthepredictionmodelofCSFCcompressivestrengthandsplittingtensilestrengthwasobtainedwithhigheraccuracy.犓犲狔狑狅狉犱狊:concrete;cottonstrawfibre(CSF);flyash(FA);ceramsite(C);orthogonaltest;strengthpredictionmodel收稿日期:2020 01 12第一作者:苏强(1995—),男,硕士研究生,主要研究方向为岩土工程通信作者:王桦,研究员,主要研究方向为岩土工程、工程物探,787577336@qq.com 混凝土是全球范围内用量最大、应用最为广泛的建筑材料,但存在抗拉强度低、韧性差等缺点,如何有效提高混凝土的抗拉强度和韧性一直是全球工程界的研究热点,在混凝土中掺入纤维是国际上公认的有效提高混凝土抗拉强度和韧性的方式[1 5]。
秸秆纤维混凝土的工程性能及其影响因素分析作者:钱金龙乔月来严淳李潇雨黄涛李虎龙来源:《企业科技与发展》2021年第02期【摘要】目前,学者对秸秆纤维掺入混凝土领域的研究还不够广泛,该领域还有较大的研究空间。
文章在研究各种秸秆纤维混凝土相关文献的基础上,分析和总结了秸秆纤维混凝土的工程性能及影响工程性能的各种因素,研究了混凝土的力学性能、保温性能及耐久性能等,并对秸秆纤维混凝土技术存在的不足提出改进建议。
【关键词】秸秆纤维混凝土;力学性;保温性;耐久性;和易性;影响因素0 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個重要领域,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。
秸秆纤维复合混凝土力学性能研究
邓宏宇;阮鹏淏;张中昊;李长青
【期刊名称】《黑龙江科学》
【年(卷),期】2022(13)8
【摘要】为研究将秸秆掺入到混凝土中对混凝土力学性能的影响,通过混凝土标准立方体抗压强度试验,探究秸秆掺量和玻璃纤维的体积掺量与混凝土抗压强度之间的变化规律。
结果表明,混凝土抗压强度随秸秆掺量增加而降低,随玻璃纤维掺量的增加先增大后减小。
秸秆纤维复合混凝土具有绿色环保、成本低、延性好等优点,通过合理的配合比设计,在建筑材料领域将具有广阔的应用前景。
【总页数】3页(P21-23)
【作者】邓宏宇;阮鹏淏;张中昊;李长青
【作者单位】东北农业大学水利与土木工程学院;哈尔滨工业大学土木工程学院;黑龙江中科新材料股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.7
【相关文献】
1.基于力学性能的秸秆纤维混凝土配合比试验研究
2.石膏-EPS-棉花秸秆皮纤维复合材料力学性能的实验研究
3.石膏基棉花秸秆纤维复合材料的力学性能和耐水性能研究
4.水泥基秸秆纤维复合材料力学性能研究
5.棉花秸秆纤维混凝土力学性能试验研究
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浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用【摘要】秸秆纤维是一种具有优良性能的天然材料,在土木工程中具有广泛的研究和应用价值。
本文首先介绍了秸秆纤维的性质分析,包括其力学性能和环境友好特性。
然后探讨了秸秆纤维在混凝土、土壤改良、路基工程和生态园林建设中的应用情况,总结了其在不同领域的优势。
最后对研究成果进行了概括,并展望了未来研究方向。
本文旨在探讨秸秆纤维在土木工程中的潜在价值,为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
【关键词】秸秆纤维、土木工程、研究、应用、性质分析、混凝土、土壤改良、路基工程、生态园林建设、研究成果、未来研究方向、潜在价值。
1. 引言1.1 研究背景尽管秸秆纤维在土木工程中具有巨大的潜力和广阔的应用前景,但目前仍存在许多问题和挑战。
由于秸秆纤维的材料特性复杂,其在不同环境下的性能表现往往存在一定的不确定性,需要进一步深入研究和探讨。
对秸秆纤维在土木工程中的研究与应用情况进行系统总结和归纳,对于推动秸秆纤维技术的发展和应用具有重要意义。
部分将系统概述秸秆纤维在土木工程中的研究现状和存在的问题,为后续的研究内容奠定基础。
1.2 问题提出在土木工程中,传统的建筑材料主要以水泥、钢筋等为主,然而这些材料存在着资源消耗大、环境污染严重等问题。
研究如何利用替代材料进行建筑施工已成为当前的研究热点之一。
在秸秆纤维在土木工程中的研究和应用领域仍存在一定的问题和挑战。
深入研究这些问题,找到解决方案,不仅可以推动土木工程领域的技术发展,还能够为环保建筑材料的研究提供新的思路和方法。
1.3 研究意义研究秸秆纤维在土木工程中的应用具有重要的意义,不仅可以推动土木工程领域的技术创新和发展,还可以促进可持续发展和生态文明建设。
深入探讨秸秆纤维的性质和应用价值,具有重要的实践意义和科学价值。
希望通过本文的介绍和分析,能够引起更多研究者和工程师对秸秆纤维的关注和重视,共同推动其在土木工程中的广泛应用。
2. 正文2.1 秸秆纤维性质分析秸秆纤维是一种天然的纤维材料,主要来源于农作物的秸秆,如稻草、小麦秸秆、玉米杆等。
秸秆纤维在建筑材料中应用研究展望目录1. 内容简述 (2)1.1 秸秆纤维的定义及分类 (3)1.2 建筑材料市场现状及趋势 (4)1.3 秸秆纤维应用的重要性及其潜力 (5)1.4 研究目的和预期贡献 (6)2. 秸秆纤维的化学成分和物理性质 (7)2.1 化学物质组成 (8)2.2 物理性能详述 (9)2.3 力学属性评估 (10)3. 秸秆纤维在建筑材料中的应用技术 (11)3.1 纤维混凝土 (13)3.1.1 国内外研究进展 (14)3.1.2 制造工艺和改进方法 (15)3.1.3 实验测试与性能测试 (16)3.2 秸秆纤维复合材料 (17)3.2.1 制造方法与设计细节 (18)3.2.2 工程性能分析 (19)3.2.3 创新设计案例展示 (20)3.3 生态环保建筑材料创新 (21)3.3.1 政策影响与环保性能 (23)3.3.2 新型功能材料发展 (24)3.3.3 可持续发展性评估 (25)3.4 法规标准与规范 (26)3.4.1 现有法规体系分析 (27)3.4.2 标准化研发动向 (28)3.4.3 创新与标准化的结合策略 (29)4. 秸秆纤维在建筑材料生产的成本与经济效益分析 (30)4.1 生产成本测算 (32)4.2 经济效益评估 (33)4.3 综合评价与优化路径 (34)5. 研究展望和未来工作 (36)5.1 继续深入研究的关键方向 (37)5.2 科技创新与产学研联动 (38)5.3 社会关注与政策支持 (40)5.4 结论和最终建议 (41)1. 内容简述随着环境保护和可持续发展的日益重视,传统的建筑材料面临着资源消耗大、环境污染严重等问题。
秸秆纤维作为一种可再生的天然资源,其广泛应用对于推动绿色建材的发展具有重要意义。
秸秆纤维的利用不仅有助于减少环境污染,还能实现资源的可持续利用,符合当前社会可持续发展的需求。
秸秆纤维已逐渐被应用于建筑材料的制造过程中,如混凝土增强、墙体保温材料、屋顶隔热材料以及复合材料等。
植物纤维水泥基复合材料性能的研究目录摘要.............................................................ⅠAbstract.........................................................Ⅱ第1章绪论.....................................................1 1.1建筑材料与环境...........................................1 1.2无公害的建筑与环境协调材料——PRC复合材料...............2 1.3纤维增强材料.............................................3 1.3.1复合材料—混凝土的终结者..............................3 1.3.2植物纤维—增强相......................................4 1.4基体材料—水泥...........................................5 1.4.1氯氧镁水泥............................................5 1.4.2MgO—MgCl—水体系....................................621.5植物纤维和水泥的复合....................................7 第2章实验部分.................................................9 2.1原料及要求...............................................9 2.2试验过程及参数...........................................9 2.3实验所用器械.............................................9 第3章结果与讨论..............................................10 3.1材料力学性能测试........................................10 3.1.1秸秆掺量对复合材料的力学性能的影响...................10 3.1.2超细矿渣掺量对复合材料力学性能的影响.................11 3.1.3脲醛树脂掺量对复合材料力学性能的影响.................13 3.2吸水率测试..............................................14 3.2.1 秸秆、矿渣、树脂掺量对复合材料吸水性能的影响.........14 3.3抗水试验................................................17 3.4保温性能................................................18 3.5微观分析................................................20 结论............................................................21 参考文献........................................................22 致谢............................................................23摘要本文探讨的是利用农作物剩余物如秸秆、稻草等为主要的原料,并以氯氧镁水泥为胶凝材料复合而成的复合材料的保温性能、力学性能以及物理性能,包括材料的导热系数、28d抗压强度、28d抗折强度、吸水率(24h)以及软化系数。
浅述秸秆纤维在土木工程中的研究与应用秸秆纤维是指农作物秸秆经过处理后,被机械化加工成一定长度的纤维,常用于土木工程中。
秸秆纤维具有轻质、高强度、低成本等特点,对环境友好,因此在土木工程中有广泛的研究与应用。
一、研究方向1. 秸秆纤维增强材料:研究将秸秆纤维与其他材料混合形成复合材料,增强材料的性能和使用寿命。
通过改变秸秆纤维的尺寸、含量和配比,研究其对复合材料的强度、韧性、耐久性等性能的影响。
2. 秸秆纤维混凝土:研究将秸秆纤维加入到混凝土中,改善混凝土的抗裂性、抗温变性、抗震性等性能。
探索适合不同条件下的秸秆纤维混凝土配方和工艺,提高其工作性能和可靠性。
3. 秸秆纤维复合板材:研究将秸秆纤维与胶合剂等材料组成纤维板材,用于建筑、装饰和家具等领域。
研究其在不同应力、湿度和温度等环境条件下的性能变化,并进行强度、耐热性、耐久性等性能测试。
4. 秸秆纤维土工材料:研究将秸秆纤维与土壤等材料混合,用作土壤保持、护坡和抗冲刷等工程。
研究其对土壤结构、力学性能和水文特性的影响,以及其在不同地理和气候条件下的适用性。
二、应用领域1. 道路工程:将秸秆纤维加入到沥青混合料中,提高沥青路面的抗裂性和抗疲劳性,延长路面使用寿命。
2. 桥梁工程:将秸秆纤维加入到混凝土中,提高桥梁的抗震性和耐久性,减少裂缝和修复次数。
3. 水利工程:将秸秆纤维作为土工合成材料,用于水土保持和抗冲刷等工程,减少土壤侵蚀和水土流失。
4. 建筑工程:将秸秆纤维复合板材用作建筑的隔热、隔声和防火材料,提高建筑的舒适性和安全性。
5. 环境工程:将秸秆纤维作为修复受污染土壤的生物技术材料,促进土壤的自然修复和植物生长。
秸秆纤维在土木工程中的研究与应用具有重要意义。
它能够提高土木工程材料的性能,降低工程成本,减少对环境的影响。
随着研究的深入和应用的推广,相信秸秆纤维在土木工程中的应用将进一步发展壮大。
收稿日期:2004-11-031 作者简介:肖力光(1962~),男,吉林省长春市人,教授,在读博士研究生. 3基金项目:吉林省科技发展重大攻关项目(吉科合字20020410-1);国家建设部2004年科学技术计划项目-科研攻关项目(04-2-117) ※吉林建筑工程学院土木工程系无机非金属材料专业2004届毕业生.文章编号:100921288(2005)0120001206秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究3肖力光1 李会生※ 张奇志2(1:吉林建筑工程学院土木工程系 长春 130021; 2:吉林省建设厅 长春 130061)摘要:对秸秆纤维水泥复合材料的基体相、界面相、复合效果、秸秆纤维水泥基复合材料性能,以及界面剂对其性能的影响等方面进行了研究,结果表明,在界面剂的作用下,秸秆植物纤维和水泥之间取得了良好的界面效果.关键词:秸秆植物纤维;界面剂;水泥基复合材料;性能中图分类号:TU 5 文献标识码:A 我国是一个农业大国,农副产品十分丰富,品种多,数量大.据有关部门统计,我国农作物秸秆总产量超过7亿t ,其中稻草类213亿t 、小麦秸秆112亿t 、玉米秸秆212亿t 、其他农作物秸秆2亿t.但是,在我国,秸秆的利用率却很低,仅占5%左右.农作物收获后,为保证土地的再次耕种,大量的农作物秸秆被烧掉,既浪费了大量的自然资源,又对环境造成了污染,使空气中的二氧化碳、氮气严重超标.随着人们对环保意识的增强,对农作物秸秆的处理问题也逐步引起人们的重视,更重要的是可再生天然资源的开发,可大量补充人类面临的不可再生资源的短缺,对人类的可持续发展有着重要意义.利用农作物秸秆与水泥复合制作新型节能墙体材料,既利用了农作物废料,又达到了节约能源的目的,同时,符合国家《新型墙体材料专项基金征收和使用管理办法》中“原材料掺有不少于30%农作物秸秆、垃圾、工业废料、淤泥的墙体材料”的规定,减免征收税.就原材料而言,我国每年生产农作物秸秆几亿吨,如果取其总量的百分之几用于制造建筑房屋的墙体材料,就可代替数10亿立方米的红砖,不仅节省大量的土地资源,而且,可节约大量的能源消耗,符合国家环保、节能、综合利用的产业政策,有较好地市场需求,同时,具有显著的社会效益和经济效益.因此,对秸秆纤维水泥复合材料及其性能进行研究,意义重大.1 主要原材料及性能111 植物纤维增强相 植物纤维水泥复合材料增强相是一年生植物经破碎后的自然形态植物纤维.研究发现,植物纤维的本身的强度大都较低,其拉伸强度均为玻璃纤维和碳纤维拉伸强度的1/30~1/90,而且,植物纤维中含有大量对水泥基体有缓凝和阻凝作用的抽出物,如果胶树脂、油脂、酸性物质等,这些抽出物对界面结合十分不利[1],而且不同种类纤维的化学组分和纤维形态有很大差别,这样亦造成其水泥复合材料力学性能的差异很大.4种植物纤维水泥复合材料中,麻秆/水泥复合材料性能较好,棉杆/水泥复合材料性能较差.从植物纤维的化学组分考虑,4种植物纤维中,麻秆的各种抽出物是最低的.它对界面结合的影响是最小的,因而性能较好,强度较高.从植物纤维的几何形态考虑,麻秆粉碎后呈自然状态,玉米秆和麦草秆在破碎后,其细料成窄而薄的纤维状态,长径比大的纤维含量大[2],在加入一定的助剂时,与水泥基体混合均匀、充分,结合状态好,且强度高.棉秆碎料颗粒粗大,呈枣核状,形态差,长径比平均水平低,成型过程与基体结合不充分,影响性能.几种秸秆成分见表1.实验采用的植物纤维是经破碎的玉米秸秆,其主要成份是SiO 2、木质素纤维素等.从微观结构来看,玉第22卷 第1期2005年3月吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering InstituteVol.22 No.1Mar 120052吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报第22卷米秸秆是以网状高纯度SiO2为骨架,再包裹一层致密的纤维素.因此,玉米秸秆孔隙度大、重量轻、保温性能好、耐腐蚀能力强.它不仅具有非常好的韧性,而且,还具有一定的强度.玉米秸秆颗粒均匀,粒度适中,玉米秸秆湿润后体积不膨胀,易于压实,这有利于拌和均匀和提高混合料的密实度.而采用的水泥和表面改性剂均为弱碱性物质,因此,玉米秸秆与水泥及表面改性(聚合物乳液)拌和,其混合料的化学性能较稳定.植物纤维玉米秸秆,既可起增强作用,又可减轻复合材料的质量,使其具有隔音、隔热性能.玉米秸秆生命期较短,枯死后切断破碎形成窄而薄的纤维碎料状态,干燥后粉碎1mm~15mm.表1 几种一年生植物成分成分灰分(%)冷水抽出物(%)热水抽出物(%)1%NaOH抽出物(%)纤维素(%)木素(%)聚物糖(%)大麦秆 2185 6145 10150 30176 69151 4103 4191麦草秆610451362311544156401402213425158玉米秆4166101652014045162371601813824158112 基体相 水泥在植物纤维水泥复合材料中既是基体,又起粘结剂的作用.水泥是典型的脆性材料,作为一种传统的建筑材料沿用已久.其脆性可以通过加筋或加入有机材料加以克服[3-5],特别是用植物纤维是一种有益的尝试.水泥的特点是必须在碱性介质(p H>12)中才能凝固.水泥中加入糖类、甘油、羧基甲基纤维素、单宁和葡萄糖酸及盐类等,将使水泥凝固延缓,如加入水泥重量1%的泥糖,水泥几乎完全停止凝固.同时,水泥拌水后由于水泥水化使水泥浆呈碱性,因此,水泥中加入植物纤维和加入矿物纤维不同,植物纤维在水泥浆碱性溶液中浸泡,会有许多淬取物沉淀,对水泥有缓凝或阻凝作用[6],例如,大多数木材使水泥不能凝固,这也是造成木质水泥刨花板不能推广的原因.几乎所有农作物秸秆都对水泥有阻凝或缓凝使用,因此,需加入一定的添加剂才能解决增强纤维和水泥基体的结合问题.试验采用矿渣硅酸盐水泥,其化学成分见表2.表2 矿渣硅酸盐水泥化学成分SiO2(%)CaO(%)Al2O3(%)Fe2O3(%)MgO(%)SO3(%)烧失量(%) 221605815461482158211031212128 粉煤灰:粉煤灰通过其形态效应、火山灰效应和微集料效应,可以提高混凝土的保水性、塑性及强度,同时,又可节约水泥和石灰,降低成本.采用长春一汽集团热电厂、长春热电一厂、长春热电二厂的粉煤灰化学组成见表3.表3 长春主要发电厂粉煤灰化学组成厂家Loss(%)SiO2(%)Al2O3+TiO2(%)Fe2O3(%)CaO2(%)MgO2(%)一汽热电厂 71785919320116412401921145电热一厂131225412420194319411511127电热二厂21866215222189410001671115 石灰:细度01126mm,筛余18%.加入石灰可增加强度,改善和易性和抗碳化性能,并很好的激发粉煤灰的活性.外加剂:采用了粉煤灰激发剂、高效减水剂、植物纤维表面改性剂、聚合物乳液、抗水剂等.113 界面相 混凝土的凝结硬化时间,通常与水泥的矿物组成、水泥凝胶体系的凝胶结构有关.而植物纤维浸出液中含有糖类、木质素等表面活性物质,它们的介入,使凝胶体系中颗粒表面的性质有所改变,一些离子被交换,使吸附的双电层电位增加,颗粒之间的表面张力增加,从而,使水泥凝胶体系的稳定性增加,宏观上表现为水泥混凝土的缓凝.水泥的水化速度,对水泥石的形成过程是非常重要的,由水泥水化硬化机理研究可知,水泥的水化可以分为3个阶段:水化反应初期,由于植物纤维浸出物的加入,对水泥颗粒起到了良好的分散作用,使水与水泥有效的接触面积增大,有加速水化反应的趋势.此时反应以液相为主,溶解悬浮于水泥颗粒的表面,水化产物开始形成,溶液很快达到饱和.在水化反应的中期,随着水化产物的增加,溶液由饱和到过饱和,凝胶质点逐渐凝聚到析出晶体,晶体和凝胶将沉积于水泥颗粒周围,形成水化物凝胶层.植物纤维浸出物中所含有的糖类、木质素等,可在水泥颗粒表面形成吸附层,对水泥有一定的束缚作用,从而影响上述水化过程的进行,使水化速度降低.水泥水化反应的后期,水化速度由产物层的扩散速度控制,水化速度逐渐减慢.基于植物纤维和水泥界面的特殊性,使用表面改性剂处理秸秆表面,其作用是:①表面改性剂能形成某种物质以“堵塞”植物细胞腔和微毛细孔或秸杆表面,阻止萃取物渗出,降低抑制指数.②使萃取物反应不灵敏.③可有效中和某些萃取物,这样,水泥固化过程顺利进行,植物纤维与水泥形成良好界面.表面改性剂化学稳定,在使用过程中,无有害物质和有害气体生成,它在非木材植物纤维水泥硬化过程中的作用是抑制纤维原料萃取物对水泥缓凝的影响.抑制指数较高的秸秆,在冷水和碱性溶液中浸泡,将许多淬取物渗出,残留在细胞腔和微毛细孔中,阻止了水泥凝固,造成植物纤维和水泥界面结合不牢.试验中,在植物纤维中加入适量的表面改性剂,可有效地中和某些萃物,使萃取物反应不灵敏,表面改性剂自身生成的粘稠状物质“堵塞”了植物细胞腔或微毛细孔,阻止了萃取物渗出,降低了抑制指数,防止了萃取物对抗压强度的不良影响,同时,凝聚已溶解的糖类和淀粉,实现防水、防毒、防鼠、防火、加速水泥初凝等综合效果.2 试验过程 由于玉米秸秆在碱性环境中会有萃取物析出,延缓混凝土的凝结,造成强度下降,所以,对玉米秸秆进行预处理.将玉米秸秆粉碎成1mm ~15mm 的纤维碎料,去土待用.将植物纤维与表面处理剂预混均匀,搅拌约2min ,即,将表面处理剂在喷雾状态下与植物纤维混合搅拌均匀,干燥至含水率10%左右.然后加入上述预混好的其它材料,继续搅拌4min ~6min ,使其均匀.在此搅拌过程中,不允许有纤维结团现象,否则物料分布不均,产生应力集中.进行秸秆、粉煤灰、表面改性剂等掺量变化对复合材料性能影响的试验.进行正交设计,找出最佳配合比.试件在标准条件下养护.3 结果与讨论311 水泥,填充料,外加剂等不变,秸秆的掺量分别为水泥含量的0%,5%,10%,15%,20%.表4 不同秸秆掺量的抗折强度、抗压强度掺量(%)3d 强度(MPa )抗折抗压14d 强度(MPa )抗折抗压28d 强度(MPa )抗折抗压0 3130 7182 7115 211500 8162 2514050180118021364119031356178100160014611851155021852102150146013011550172111411133200110011001500120011300185表5 不同秸秆掺量的折压比掺量(%)3d 折压比14d 折压比28d 折压比0014201340134050144015601490101130111911331151153113111430203150215011740表6 不同秸秆掺量的试块与绝干容重的关系掺量(%)绝干容重(kg/m 3)01736 51533 101180 15896 20840 植物纤维水泥复合材料在标准养护过程中,由于热养护温度升高,水泥矿物溶解速度加快,C 3S 的诱导期缩短,C 2S 水化硬化速度加快,凝结硬化过程也相应加快,在水泥颗粒周围与植物积聚成膜纤维,促进了水泥和植物纤维的结合,从而增强了早期强度.测其3d ,14d ,28d 抗折强度、抗压强度、折压比、吸水率等.实验结果见表4~表6,图1.表4~表6及图1说明,随着秸秆掺量的增加,复合材料的强度逐步下降,折压比逐步增大,柔韧性大大提高,复合材料的容重逐渐减小.312 表面改性剂对复合材料性能的影响 秸秆量10%不变,表面改性剂掺量为秸秆量的5%,10%,15%,20%,分析其变化规律.实验结果见表7~表8和图2.表7~表8和图2表明,随着表面改性剂掺量的提高,秸秆表面被包裹的更加严密,秸秆萃取物的析出减少,强度增大,吸水率大大降低,达到了表面改性剂界面处理的目的.313 粉煤灰掺量对复合材料性能的影响3 第1期肖力光,李会生,张奇志:秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究图1 秸秆掺量对混凝土抗压强度影响曲线图2 表面改性剂掺量对混凝土强度影响曲线表7 不同掺量的表面改性剂抗折强度、抗压强度掺量(%)3d 强度(MPa )抗折抗压14d 强度(MPa )抗折抗压28d 强度(MPa )抗折抗压0 0130 01200 0167 0154 0170 016250135012700191017511301109100155013061135110511852102150168015301154117721033133200181118001170218421804125表8 不同掺量的表面改性剂的试块的绝干容重和含水饱和容重及吸水率掺量(%)绝干容重(g/cm 3)含水饱和容重(g/cm 3)吸水率(%)011161463 315111014132710118014101915117313901820151015563 粉煤灰的掺量为水泥量的10%,30%,50%,70%,分析其变化规律.实验结果见表9和图3. 表9和图3实验结果表明,当粉煤灰掺量达到水泥量50%时强度最大,后期强度增长很大.314 正交试验设计 先确定出秸秆和表面改性剂和粉煤灰的各个影响因素的水平数,再运用正交设计选出最佳方案.(1)水平和因数的选择因数和水平的选择:确定为三因素、三水平.所选因素为:秸秆(%)、表面改性剂(%)、粉煤灰(%).水平为秸秆:水泥量的15%,1715%,20%;表面改性剂:1%,2%,3%;粉煤灰的掺量:50%,55%,60%.水泥选用快硬硫铝酸盐水泥.(2)正交设计表头的选择选L 9(34)的正交表①表头设计为列号1234因素粉煤灰(%)秸秆(%)表面改性(%)(D ) ②因素水平表列号1234因素粉煤灰(%)A秸秆(%)B 表面改性剂(%)CD 15015101D125517152D236020103D3表9 不同掺量粉煤灰试件的抗折强度、抗压强度掺量(%)3d 强度(MPa )抗折抗压14d 强度(MPa )抗折抗压28d 强度(MPa )抗折抗压0 0170 0183 2100 3108 21230 4136501460152113511852185021901001400138110111401137521001501981175313061302160071042001580176210531352168041564吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报第22卷图3 粉煤灰掺量对混凝土强度影响曲线实验表格2(抗折强度210MPa )列号1234抗压强度(MPa )实验号粉煤灰%(A )秸秆%(B )表面改性剂%(C )D X j 1A 1B 1C 1D 12172A 1B 2C 2D 22133A 1B 3C 3D 32104A 2B 1C 2D 32135A 2B 2C 3D 12126A 2B 3C 1D 22107A 3B 1C 3D 22108A 3B 2C 1D 12119A 3B 3C 2D 3119K 1 710 710 618 618∑X j =1915K 2615616615613∑X j =1915K 3610519612614∑X j =1915K 12133213321272127∑X j =1915K 22117212021172110∑X j =1915K 32100119721072113∑X j =1915W013301360120117∑X j =1915 (3)正交设计过程及抗压极差分析正交设计过程及抗压极差分析详见实验表格1.实验表格1(抗压强度510MPa )列号1234抗压强度(MPa )实验号粉煤灰%(A )秸秆%(B )表面改性剂%(C )D X j1A 1B 1C 1D 14192A 1B 2C 2D 25113A 1B 3C 3D 34194A 2B 1C 2D 33165A 2B 2C 3D 15106A 2B 3C 1D 25177A 3B 1C 3D 24188A 3B 2C 1D 15159A 3B 3C 2D 3418K 1 14190 13130 161101417∑X j =4413K 21413015160131501516∑X j =4413K 31511015140141701410∑X j =4413K 1419741475137419∑X j =4413K 2414751204150512∑X j =4413K 3510351134190417∑X j =4413W012601770187015∑X j=4413 从极差分析7d 抗压强度可以看出,影响强度的因素依次为:表面改性剂→秸秆→粉煤灰.即表面改性剂为影响强度的主要因素.由于强度等级要求为5MPa ,所以,A 2B 3C 1和A 3B 2C 1为试验7d 抗压强度的最佳配方.配方A 2B 3C 1与A 3B 2C 1对比,A 3B 2C 1胶凝材料少,成本低.最佳配方为A 3B 2C 1.(4)正交设计过程及抗折极差分析正交设计过程及抗折极差分析详见实验表格2. 从极差分析7d 抗折强度可以看出,影响强度的因素依次为:秸秆→粉煤灰→表面改性剂,即秸秆为影响强度的主要因素.由于强度等级要求为2MPa ,所以,A 1B 1C 1和A 1B 2C 2为试验7d 抗压强度的最佳配方.配方A 1B 1C 1与A 1B 2C 2对比,A 1B 2C 2秸秆多,成本低.最佳配方为A 1B 2C 2.4 结论 以上研究表明,在水泥基复合材料中加入秸秆植物纤维,抗压强度、抗折强度会有不同程度地下降,但折压比大大提高,对增强作用的本质来说,可以大大提高水泥基复合材料的韧性、抗冲击强度和抗裂性.秸秆不但起到了保温作用,而且还起到了纤维增强作用.利用秸秆等农业废弃物制造新型水泥基复合材料,具有轻质、高强、保温性能好、吸水率低、抗冻融性5 第1期肖力光,李会生,张奇志:秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究6吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报第22卷能高、防火等优点.利用农业废弃物秸秆资源,能减少焚烧污染,保护环境,保护耕地,同时,将产生巨大的经济效益和社会效益.参 考 文 献 [1] 邹惟前,刘方龙1植物纤维复合材料力学性能的试验与分析〔J〕1复合材料学报,1988,5(1):74-801 [2] 邬义明1植物纤维化学〔M〕1北京:中国轻工业出版社,19911 [3] 肖力光1新型GRC储粮板仓的研制〔J〕1吉林建筑工程学院学报,2003(4):1-51 [4] Amash A,Zugen maier P.Mophology and properties of isotropic and oriented samples of cellulose 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