浅析植物纤维对混凝土性能的影响

陈国荣 刘 畅 王 成

（西南科技大学 四川绵阳 621000）

1 前言

我国是一个农业大国，每年种植大量的农作物因此也产生了大量的农业废弃物，其中大部分是秸秆之类的植物纤维，当农作物收割完毕后，这些植物纤维中的一部分用于喂养牲畜、还田、制作工艺品等而剩下的一大部分则通过点燃的方式处理了，这样处理不仅对环境造成了破坏，还浪费了资源，不利于节能环保和可持续发展。处理这种植物纤维应该找到一种更加合理有利的方式。

很久以前，人们就有利用植物纤维建造房屋的行为。以前的建筑多用泥土建造，其强度相对比较低，在泥浆中加入一些植物纤维比如麦秆等，会改善土块的力学性能。同时，掺入麦秆会改善土墙的保温性能。直到现在在某些地区，人们还会使用植物秸秆建造一些次要的建筑。随着现代建筑行业的发展，钢筋混凝土的使用量越来越大，如果把植物纤维和混凝土合理地结合在一起用于建筑，就能够发挥植物纤维独特的作用同时找到了一个较好的处理秸秆的途径，能够变废为宝。

2 植物纤维混凝土的保温隔热性能

植物纤维较一些传统的建筑材料有明显的保温隔热优势。从植物纤维本身来看，它的导热系数小，不利于热的传导，有关资料显示，植物纤维的导热系数只有0.031W（/m·K），而普通混凝土、普通空心砌块、普通粘土砖、加气混凝土的导热系数分别为1.51W（/m·K）、0.26W（/m·K）、0.81W（/m·K）、0.22W（/m·K），从中可以看出植物纤维的保温隔热性能良好。有人对泡沫和一些廉价天然材料组成的保温材料做了研究，他们发现由一些生物质材料制成的保温材料不仅能够媲美常用的一些其他保温材料，而且植物纤维的热稳定性好，受温度变化的影响不大。

植物纤维可以用在建筑的非承重构件中，最广泛的应当是运用在填充墙中。将植物纤维掺入混凝土中，制成加气混凝土砌块、轻骨料混凝土空心砌块等砌筑墙体。此外，制成植物纤维喷覆产品用于建筑、管道、围护结构等，发挥植物纤维的保温隔热作用。

3 植物纤维的隔声性能

有一些建筑对隔声的要求比较高，比如教学楼、图书馆、居民楼等。传统的建筑墙体一般用实心黏土砖砌筑，它的隔音能力比较好，但是随着环保力度的加大，实心粘土砖已经不再使用。而空心砖的隔音能力有所削弱。如何保证墙体的隔声能力，又不对环境造成影响，这成了人们一直关注的问题。据相关实验，在相同情况下，植物纤维的吸声性能优于混凝土，掺合植物纤维制成混凝土砌块或者将植物纤维直接喷覆于建筑物表面，可以满足工程上的隔声要求。

4 植物纤维的抗拉裂性能

人类很早就运用了植物纤维的抗拉性，在古中国和古埃及，人们就把粘土和秸秆、稻草混合起来建造房屋，在以前用土块砌筑的房子外表面，人们通常会用粘土和秸秆的混合物抹面，这样做不仅能使墙体有较好的整体性，还能保护承重的土块免受风吹日晒雨淋。现在，混凝土成为最重要的建筑材料之一，混凝土在成型或是环境变化的过程中，都会有一定的收缩或者是膨胀，混凝土内部产生应力导致混凝土开裂，如果混凝土的裂纹不加处理，外界的空气、水等物质会影响到混凝土内部质量，混凝土裂纹将会继续发展，混凝土强度降低，影响建筑的正常使用或结构的承载能力。如果在混凝土中加入植物纤维，当混凝土有开裂的趋势时，那些各个方向上分布的植物纤维就会受到剪力或者拉力的作用，在一定程度上能够阻止或是延缓混凝土的开裂。

5 植物纤维混凝土的其他性能

混凝土的容重较大同时用量又很大，所以建筑的自重就很大了，显然对结构来说这是不利的。在满足要求的情况下，在混凝土中加入植物纤维可以减轻构件的自重；混凝土是脆性材料，加入植物纤维后能够改善混凝土的抗冲击性能。植物纤维的加入提高了混凝土的韧性，受到冲击荷载时，散乱分布的植物纤维如一张网，能够吸收一部分能量，分散应力，提高混凝土的抗冲击性；植物纤维的来源广泛，小麦、玉米、水稻、棉、麻、竹等都可以提供植物纤维，相比于木本植物，它们有生长周期短，易改造，分布广泛，纤维好的特点。又由于全国每年农作物产生的秸秆无处可去，最终付之一炬，既污染了环境又浪费了资源，把它们运用在建筑领域非常合适，有利于节能环保和可持续发展。

6 植物纤维混凝土存在的问题

在拌合混凝土时，混凝土会产生大量的碱性物质，植物纤维中的一些成分在碱性环境中容易受到破坏导致植物纤维降低甚至丧失其原有的性能，目前解决这个问题的方法还只是停留在表面，常用的有对植物纤维先进性酸性处理或者设法减少混凝土产生的碱液比如在混凝土中掺入粉煤灰等。在这个问题上，如果能够将提供纤维的植物进行基因改造，改善它的纤维，这个问题就迎刃而解了。植物纤维长期与混凝土接触容易使其矿化，从而降低了植物纤维的韧性，对混凝土的耐久性造成影响，解决这个问题的方法一般也只是在混凝土中加入活性掺料。目前对植物纤维的使用没有一个明确的方法，比如运用什么形态的植物纤维才能最好地发挥它的作用，对形态的要求，也就是对相关机器的要求，机器如何加工以及植物纤维掺量的范围等都需要一部应用规范来指导。当然，在实际使用过程中，还会发现很多的问题，这都需要去解决。

7 总结

运用植物纤维混凝土的优点多，但是也遇到了很多的问题，随着相关研究的不断深入，植物纤维混凝土一定能够大放异彩。在现阶段，我们需要多试验、多观察、多总结，充分利用植物纤维混凝土。

参考文献

[1]李超飞，苏有文，陈国平.植物纤维混凝土的研究现状[J].混凝土，2013（05）：55～56+61.

[2]林嘉祥.植物纤维喷覆在噪声控制工程中的应用[J].噪声与振动控制，2009，29（03）：107～108.

[3]谢晓丽.植物纤维改性水泥基复合材料的制备与力学性能研究[D].西南交通大学，2016.