掺和料对传统糯米灰浆影响的实验研究

郭丽明，阳令明，张俭民，谭思宇，黎志明，李晓

（湖南科技学院 土木与环境工程学院，湖南永州 425199）

0 引言

古建筑群落作为传统文化既定的载体之一，体现了历史发展某些过程中的社会生产、生活方式、科学技术、建筑工艺和风俗习惯，如何最大程度地保留古建筑群落的原貌仍然是一项需要深入研究的课题。根据现场的走访调查发现，潇水流域古建筑群落如江永上甘棠村、零陵周家大院、祁阳李家大院等采用了糯米灰浆材料砌筑墙体，杨富巍等国内外学者也通过热重、SEM、XRD和“碘-淀粉”试验等现代手段研究指出，糯米灰浆在西安明代城墙、绍兴清代贞洁牌坊等古建筑中大量存在，具有良好的耐久性及强度特性[1]，至今仍在开平碉楼、闽西土围楼、德清寿昌桥和杭州梵天寺石经幢等建筑中得到应用。

基于石灰为基料的糯米灰浆材料存在收缩性大、硬化过程容易出现裂缝、早期强度低等问题，国内外学者开展了一系列的实验研究。Y.Y.Zeng发现糯米浆成分中的支链淀粉能有效提高普通三合土的强度和耐久性[2]。彭红涛等通过糯米浆对土遗址修复用三合土性能的影响研究，指出掺糯米浆三合土的渗透系数比未掺糯米浆三合土减小了85%[3]。李祖光等探讨了硫酸铝、明矾和工业石膏对糯米灰浆性能的影响及作用机理，指出3种添加剂对减缓和减少糯米灰浆收缩均表现出良好的效果[4]。魏国锋等探讨了纸筋、硫酸铝和二水石膏3种添加剂对糯米灰浆性能的影响及其机理，指出4%～6%的硫酸铝对改善糯米灰浆的干燥收缩性效果最佳[5]。纪晓佳等研究发现糯米浆浓度为5%时，各项力学指标均达到极大值[6]。

1 实验材料及试件制备

1.1原材料检验

糯米粉采用步步高超购买的糯米粉，根据《淀粉细度测定方法》（GB/T22427.5—2008）经人工筛分得到细度指标见表1，生石灰采用附近矿场购买，各化学成分如表2所示，砂采用实验用标准砂。

表1 糯米粉的细度指标

表2 生石灰化学成分及其含量

1.2糯米灰浆制备

参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》，采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的三联抗压试模制备糯米灰浆立方体抗压强度试块，采用40mm×40mm×160mm的试模制备糯米灰浆抗折强度、收缩性试验用试块。对于制备糯米灰浆液，李祖光等将糯米粉与水放入电饭锅内拌合加热煮沸4h[4]，彭红涛等持续煮6h[3]，纪晓佳等则煮沸3h[6]。本次实验采用拌合加热煮沸2h，过程不添加水分，灰浆稠度控制至33～34mm，试块放置7d后脱模，M1试件采用浸水养护，M2—M9试件自然养护，对自然养护的试块表面定期喷洒一定量的去离子水，以保证糯米灰浆中石灰碳化过程的顺利进行。糯米灰浆试件见图1，糯米灰浆试件配比见表3。

图1 糯米灰浆试件

表3 糯米灰浆试件的配合比

2 糯米灰浆性能试验

试验仪器主要有CHT4305的300kN万能试验机、DKI的电动抗折试验机、水泥标准稠度凝结测定仪及游标卡尺。

2.1抗压强度测试

将待测试块修整至表面平整，放置在万能试验机上，调整至试块上表面与压力杆充分接触，然后以0.02MPa/s的加载速度加载，记录破坏时的荷载读数，结果如图2所示。

图2 不同配合比试件抗压强度（MPa）

由图2可知，养护室养护28d的试件M1强度增长较大，是相同糯米与石灰比例M2的4.84倍，主要是由于基于石灰基料的糯米灰浆容易失水、收缩大，养护不当还容易产生试件内部开裂等问题，自然养护难以保证碳化的顺利进行。糯米与黄土配成试件的强度明显高于同比例的糯米与标准砂的试件，主是由于黄土中SiO2与Al2O3均参与了与Ca（OH）2的反应。随着糯米与石灰的比例从4%、4.5%、5%、5.5%的增加可知，当糯米与石灰的比例取4.5%时，抗压强度达到最大，也高于（糯米+土豆）与砂的试件强度。当糯米与石灰的比例取5.5%以及（糯米+土豆）与石灰的比例也取5.5%时，（糯米+土豆）与石灰的试件强度高于糯米与石灰的试件强度，表明土豆的支链淀粉含量高于糯米材料。

2.2抗折强度测试

将待测试块放置在电动抗折试验机上，保持均匀、连续加载，加载速度控制在0.02MPa/s，当试件接近破坏而开始迅速变形时，不能调整试验机油门，直至试件破坏，读取强度数值并记录下边缘断裂的位置。

图3 不同配合比试件抗压强度（MPa）

由图3可知，养护室养护28d的试件M1抗折强度增长较大，是相同糯米与石灰比例M2的2.5倍。糯米与黄土的配成试件的抗折强度也明显高于同比例的糯米与标准砂的试件。随着糯米与石灰的比例增加，当取4.5%时，抗折强度也达到最大，高于（糯米+土豆）与砂的试件强度。当糯米与石灰的比例以及（糯米+土豆）与石灰的比例取5.5%时，（糯米+土豆）与石灰的试件抗折强度小于糯米与石灰的试件强度。

2.3收缩性测试

糯米灰浆收缩率测试时，采用最小刻度为0.02mm的游标卡尺对脱模时的试件和养护60d后的试块的4个侧面长度分别进行测量，然后取平均值，再计算收缩率。

表4 不同配合比试件的收缩性实验结果

由图可知，养护室养护的试件相比收缩较小，随着糯米的比例的增加，收缩性能有所改善。当糯米与石灰的比例以及（糯米+土豆）与石灰的比例取5.5%时，（糯米+土豆）与石灰的试件收缩性相对较小。

3 结论

从以上实验结果，我们可以得到以下结论：

（1）实验室养护的试件强度性能、收缩性能均比同比例糯米与石灰比例的试件好；

（2）随着糯米与石灰的比例从4%、4.5%、5%、5.5%增加，强度性能先增大后减小，在取4.5%时达到最大，收缩性能则一直得到改善；

（3）随着（糯米+土豆粉）与石灰的比例从5.5%、6.0%、6.5%增加，强度性能缓慢下降，收缩性能逐渐变差；

（4）由糯米灰浆、黄土组成的试件，抗压强度为2.4MPa、抗折强度为2.05MPa，收缩率为8.4%。

2018年世界城市日中国主场活动在徐州举行

今年10月31日是第五届世界城市日。住房和城乡建设部、江苏省人民政府与联合国人居署共同在徐州举办2018年世界城市日中国主场活动。今年世界城市日的主题是“生态城市，绿色发展”。在全球城市化快速发展的过程中，不少城市都面临着人口膨胀、住房紧张、空气污染、交通拥堵、管理粗放等制约城市可持续发展的问题。改善城市人居环境，推进城市绿色发展，已经成为世界各国共同的目标和行动。中国高度重视城市生态建设和绿色发展，坚持把生态宜居城市建设放在突出位置，着力提升城市人居环境质量。坚持“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念，着力推动形成绿色低碳的生产生活方式和城市建设运营模式。要着力优化城市布局，提高城市承载能力，营造城市宜居环境，推动绿色城市建设，加强城市管理服务。我们愿同世界各国继续深入开展城市生态建设和绿色发展方面的合作，探讨交流城市可持续发展的政策措施和实践经验，贡献中国智慧。希望世界各国城市和社会各界共同关注和积极参与世界城市日活动，共同推动落实联合国《新城市议程》，建设生态城市，推动绿色发展，携手共建更加美好的城市家园。

2018年世界城市日中国主场活动包括世界城市日论坛、主题展、城市文化交流以及相关配套活动等。来自中国、德国、新加坡、南非等10多个国家、地区和国际组织的官员、市长、专家学者出席活动，并围绕“生态城市，绿色发展”的年度主题，就加强交流合作，促进城市绿色，韧性发展进行了探讨。

（摘自：《中国建设报》）