稻草泥胚混凝土力學(xué)性能研究

李澤良 征珍 王建杰 費(fèi)揚(yáng)

【摘 要】本文通過考慮水灰比、骨料顆粒級(jí)配等因素，試驗(yàn)制備了9組混凝土砌塊，對稻草泥胚混凝土的力學(xué)性能差異進(jìn)行對比，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析研究了稻草泥胚混凝土砌塊的力學(xué)性能，并且從抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度對稻草泥胚混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行測定，以期找到最佳配合比。

【關(guān)鍵詞】稻草泥胚；混凝土；力學(xué)性能

中圖分類號(hào)： TU528.572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）24-0066-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.032

【Abstract】In this paper， nine groups of concrete blocks were prepared by considering water cement ratio， aggregate particle gradation and other factors， and the mechanical properties of rice straw mud-embryo concrete were compared. The mechanical properties of rice straw mud-embryo concrete blocks were studied by experiment and data analysis， and the effects of compressive strength and tensile strength on rice straw mud-embryo concrete were studied. The mechanical properties of the condensate were determined in order to find the best mixture ratio.

【Key words】Straw mud embryo；Concrete；Mechanical properties

0 引言

稻草泥胚混凝土是一種綠色環(huán)保的建筑材料，解決了廢棄農(nóng)作物處理困難、天然骨料供應(yīng)緊缺和環(huán)境污染等難題，具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。稻草泥胚混凝土還具有一定的孔隙率，具有透氣、透水作用和緩解地表徑流和城市熱島效應(yīng)等性能，其性能具有再生混凝土和透水混凝土的雙層優(yōu)點(diǎn)。目前只有少數(shù)學(xué)者對稻草泥胚混凝土進(jìn)行研究。稻草泥胚混凝土的研究，對工程實(shí)踐具有十分重要的意義。而強(qiáng)度特性是決定稻草泥胚混凝土砌塊工程應(yīng)用和安全性的關(guān)鍵因素。本文在再生混凝土的研究基礎(chǔ)上，將稻草清洗、切割，燃燒等一系列處理，按一定的比例摻入混凝土混合成稻草泥胚，替代部分水泥配置一種新型的稻草泥胚混凝土。并且從抗壓性能，抗拉性能對稻草泥胚混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行測定，進(jìn)而規(guī)范化的提出稻草泥胚混凝土的適用領(lǐng)域及適用范圍。

1 天然骨料和再生粗骨料物理性能分析

本次試驗(yàn)所用天然骨料是建筑市場上常用的2號(hào)石子，再生骨料為廢棄混凝土破碎、清理、篩分而得。取50%的天然骨料和50%再生骨料配制成混合骨料。將三種骨料進(jìn)行級(jí)配試驗(yàn)研究，級(jí)配曲線如圖1所示。[1]

單位體積再生粗骨料的用量通常情況下可以用粗骨料的堆積密度乘以折減系數(shù)（取0.98）來獲得，根據(jù)骨料堆積密度和孔隙率的不同，單位體積再生骨料的用量分別為（孔隙率15%、20%、25%）：

2 稻草泥胚混凝土配合比設(shè)計(jì)

再生混凝土配合比設(shè)計(jì)有基于抗壓強(qiáng)度的配合比設(shè)計(jì)和基于耐久性的配合比設(shè)計(jì)方法，本次實(shí)驗(yàn)所配置的稻草泥胚混凝土主要考慮的性能有耐久性能和力學(xué)性能，因此采取了兩種相結(jié)合的方法來確定稻草泥胚混凝土的配合比。不同孔隙率的稻草泥胚混凝土水泥用量見表2。

3 稻草泥胚混凝土力學(xué)性能

本實(shí)驗(yàn)采用150*150*150mm的標(biāo)準(zhǔn)試塊在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天后進(jìn)行抗壓測試，儀器為萬能試驗(yàn)機(jī)YAD-2000KN型號(hào)壓力機(jī)對再生混凝土試塊進(jìn)行壓力測試，試驗(yàn)裝置如圖2所示，試件抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果如表3所示。

普通混凝土抗壓試驗(yàn)破壞形態(tài)一般呈現(xiàn)沙漏型破壞，即在單向的軸向壓應(yīng)力作用下，混凝土試塊的側(cè)向壓應(yīng)力增大，首先從側(cè)棱開始出現(xiàn)破壞，最后呈現(xiàn)沙漏型破壞結(jié)果。但根據(jù)上圖試件的試驗(yàn)效果可知，稻草泥胚混凝土試件在單向壓力荷載作用下，試塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓應(yīng)力呈四周均勻擴(kuò)散狀態(tài)，加上再生粗骨料所附著的大量的稻草砂漿本身存在的空隙較多，產(chǎn)生了集中應(yīng)力。因此稻草泥胚混凝土不會(huì)出現(xiàn)沙漏型的破壞狀態(tài)，而是直至結(jié)構(gòu)失去承載力時(shí)始終保持著外觀的基本完整。

由表3數(shù)據(jù)得出：隨著稻草摻量的逐漸增加，試塊的抗壓強(qiáng)度數(shù)值呈現(xiàn)下降趨勢，主要是由于孔隙率的增大，粘結(jié)骨料的水泥漿的粘結(jié)面相應(yīng)減小，結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度發(fā)生降低。在單一孔隙率下，不同水灰比其抗壓強(qiáng)度也成線性變化趨勢，另外，試驗(yàn)數(shù)據(jù)還顯示水灰比越小其試塊的抗壓強(qiáng)度也就越強(qiáng)。

本實(shí)驗(yàn)依照立方體劈拉試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，對稻草泥胚混凝土試件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)劈拉試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置及試件破壞如圖3所示，試件抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果如表4所示。

由圖3和表4中所示數(shù)據(jù)可知，稻草泥胚混凝土的抗拉強(qiáng)度特征與普通混凝土存在較大差異，其抗拉強(qiáng)度的變化受再生粗骨料本身特性的影響較小，孔隙率及水灰比的變化也對抗拉強(qiáng)度的影響也較小。

稻草泥胚混凝土抗拉受力應(yīng)力—應(yīng)變曲線關(guān)系如下圖4所示。

從圖4中可以看出：本次試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線基本呈現(xiàn)出線性態(tài)勢；但隨著應(yīng)力的增加，后期塑性變形的發(fā)展變化加快，直線的斜率變小明顯。與普通混凝土不同的是再生透水混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線并沒有出現(xiàn)水平段，而是曲線在達(dá)到峰值應(yīng)力后出現(xiàn)了明顯的下降趨勢，試件破壞并且很快失去抗拉能力。

4 結(jié)語

本次實(shí)驗(yàn)通過對所配制的稻草泥胚混凝土進(jìn)行抗壓、抗拉試驗(yàn)，得出了稻草泥胚混凝土在力學(xué)性能上的相關(guān)結(jié)果，主要分析如下：

（1）隨著稻草摻量的增加，試塊的整體抗壓強(qiáng)度逐漸下降，并且在相同的孔隙率下，不同水灰比其抗壓強(qiáng)度也成線性變化趨勢，水灰比越小其試塊的抗壓強(qiáng)度也就越強(qiáng)。

（2）相比原生骨料混凝土，稻草泥胚混凝土的抗拉性能較差，在抵抗拉力的過程中，再生粗骨料本身的性狀并沒有對抗拉性能產(chǎn)生過大影響，孔隙率及水灰比的變化也對抗拉強(qiáng)度的影響也較小。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王武祥，謝堯生，夏桂清.再生混凝土的性能與應(yīng)用[J].中國建材科技.1994（04）.

[2]吳賢國，郭勁松，李惠強(qiáng)，杜婷.建筑廢料的再生利用研究[J].建材技術(shù)與應(yīng)用.2004（01）.

[3]孫躍東，肖建莊.再生混凝土骨料[J].混凝土.2004（06）.