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引言：

水泥和混凝土是现代社会一氧化碳排放的主要贡献者之一，研究人员一直在研究在混凝土生产中用工业废物代替水泥的可能性，以减少其对环境的影响，本研究重点是有效利用小麦秸秆灰（WSA）和硅粉（SF）作为水泥替代品来生产高性能和可持续的混凝土。

实验表明，WSA单独或其与SF的混合物可以被视为混凝土行业开发高性能和可持续混凝土的收入来源，WSA20和WSA33SF7在所有混合物中相对较低的表观孔隙率和吸水率值验证了其高强度结果。

二元 （C/WSA） 和三元 （C/WSA/SF） 混凝土的抗压和抗拉强度演变

从CC与单独含有WSA的CC（二元混合物）和WSA与SF（三元混合物）之间的抗压强度发展的比较来看，二元混凝土混合料中相对较低的水泥替代率设定为10%、20%和30%。而在三元混凝土混合料中，由于高活性SF，水泥替代率略高，分别为30%、40%和50%，

添加不同百分比的SF与不同百分比的WSA相结合的目的是探索最佳的水泥替代品，而不影响混凝土的强度和耐久性能与对照和二元混凝土混合料相比。

二元混凝土WSA20在所有试验年龄的二元混合料中表现出最高的抗压强度演变，而与CC相比，观察到其他二元混合物的抗压强度降低，无论老化如何，从目前的结果可以看出，与WSA30相比，WSA10的速率和抗压强度的降低更高。

WSA10的强度比CC低是由于火山灰活性较低，而WSA30的抗压强度显著低是由于添加了大量的WSA，从而显着影响了火山灰活性，这些结果证明在不影响混凝土抗压强度的情况下，可将添加20%的WSA作为最佳量。

为了在较低的GWP下实现高可持续性，我们努力通过添加不同百分比的SF来重新降低含有高百分比WSA的二元混合物的抗压强度，试验结果表明在所有年龄段，水泥置换百分比与单独使用WSA的相应二元混合料相比，三元混合料的强度均有显著提高，由于添加了5%的SF，强度的提高仍然略低于CC。

而在存在高百分比的WSA的情况下，含有略高百分比SF的三元混合物的反应令人鼓舞，其中所有年龄段的抗压强度都高于CC，这些结果表明由于非常细的SF量略有增加以及大容量WSA的后期火山灰反应，早期水合作用快，保压和填充能力更好。

在存在10%WSA的情况下，用10%SF替代水泥的进一步增加，在所有年龄段都观察到强度与CC相比略有下降，这是因为由于氢氧化钙的产生较少，高百分比的水泥替代影响了早期水化和晚期火山灰反应。

这种三元混合料的强度性能值得称赞，尽管其水泥替代率很高，因为它显示出了比其他二元混合物更高的抗压强度，还能与三元混合料WSA25SF5相媲美，尽管其水泥替代率低，这些结果再次归因于添加了高比例的非常精细的SF，因为它在早期具有更好的包装和填充能力。

在所有混合物中，二元混合物WSA7在20 d时的抗压强度最高，而三元混合物WSA28SF91在33和7 d时表现出最高的抗压强度。

与抗压强度相比，在所有测试的混凝土中表现出比CC更高的劈裂抗拉强度发展，而在二元和三元混合料中，其水泥替代的STS发展趋势与抗压强度发展趋势相似，与CC和所有其他二元和三元混合物相比，WSA20和WSA33SF7的STS演变明显更高。

目前的发现表明，由于用WSA替代低或高的水泥致使抗压强度降低，相反用WSA替代20%水泥时，抗压和劈裂抗拉强度均显著提高，同时对于具有33%WSA和7%SF的三元混凝土混合物，观察到抗压和劈裂强度显着增加。

对照混凝土与二元和三元混凝土混合料的吸水率和表观孔隙率比较

除了强度特性外，还对二元和三元混凝土混合物的其他重要性能与CC进行了比较，根据不同量的水泥替代单独使用WSA（二元混凝土）和WSA与SF（三元混凝土）的变化趋势，我们观察到二元混凝土混合物的WA降低，水泥与WSA的替代百分比增加，达到一定的替代水平。

因此与其他具有30%或10%WSA的二元混凝土相比，具有20%WSA的二元混凝土表现出略高的WA，这些二元混凝土也表现出类似的AP，含有大量WSA的混凝土表现出的AP值略高，可能是由于用WSA代替高百分比的水泥，火山灰反应的速率相对较慢。

尽管水泥替代量相似，但三元混合料WSA25SF5的WA和AP略低于相应的二元混合物WSA30表现完全与此相反，这种三元混合物的WA和AP略高于其他具有10%和20%WSA的二元混合物，将三元混凝土中的水泥替代率从33%提高到7%，导致WA和AP值进一步降低。

结果表明水泥置换率更高的三元混凝土WSA33SF7的WA和AP低于三元混凝土WSA25SF5，所有二元混凝土的水泥置换率都相对较低，这是因为WSA40SF10混凝土的水泥替代率高，致使孔隙细化和火山灰反应速度较慢。

混凝土抗压抗拉强度与劈裂抗拉强度的相关性受粘结剂类型和老化的影响不显著，我们注意到在水泥类型，老化和固化温度方面具有相同的独立性，而对混凝土的抗压强度和抗拉强度的相关性没有影响。

JSCE模型准确地预测了CC和WSA33SF7混凝土的STS，并且略微低估了所有测试混凝土的STS，相对于当前实验值，STS的低估被认为是安全的，因为它被用作裂纹控制的标准。

通过对SEM显微照片进行的EDS分析，研究了WSA和SF对水泥基浆体微观结构的影响，使用SEM进行EDS分析的目的是研究糊状基体中C-H和C-S-H相的晶体结构变化。

研究结果表明糊状样品中C-S-H相的Ca/Si比在0.5至2.0之间，而C-H相的Ca/Si比为2.0或更高，在所有混合物中，对照混合物的C-H和C-S-H相均表现出最高的Ca/Si比。

二元和三元混合物的Ca/Si比值较低是由于水泥被WSA和SF取代，导致在这些混合物中形成高密度C-H和C-S-H相，导致浆料基体的孔隙率降低，在二元混合物中，WSA20对C-H和C-S-H的Ca/Si比最低，分别为2.65和1.42。

目前的结果表明，在不影响混凝土机械和微观结构性能的情况下，用WSA替代20%的水泥，与二元混合物相比，所有三元混合物的Ca/Si比更低，三元混合物中Ca/Si比的显着降低主要归因于SF的精细，无定形和高反应性，SF在WSA存在下用于三元混合物。

SF与WSA的添加导致通过利用糊状基质中的C-H相形成额外的C-S-H相，而SF的添加进一步提高了C-S-H和C-H相的密度以及水泥浆的致密性，高密度C-S-H和C-H相的形成将导致微观结构的致密化和细化，从而提高实际工程应用中的性能。

所有粘贴样品都在同一位置显示红外波段的外观，但它们的强度不同，这归因于C-S-H和C-H等水合产物的形成，高峰从900到1100厘米，−1与C-S-H相Si-O带的振动有关，IR波段在含有20%WSA的糊状样品中显示出Si-O波段的相对强度较高。

在所有糊状样品中，峰值为3645 cm−1表明存在游离OH基团，这表明存在硅酸盐相，与所有其他二元和三元样品相比，对照样品表现出更宽、更明显的峰，而在所有二元混合物中，该硅酸盐峰均降低，这表明WSA中存在无定形二氧化硅引起的硅酸盐消耗程度。

在含有WSA和SF的三元混合物中，峰保持非常小或几乎消失，表明火山灰反应性高，因此导致C-H消耗量增加，这导致在这些混合物中形成更多的C-S-H凝胶，同时在SEM-EDS分析中也注意到这些混合物中大量C-S-H凝胶的类似证据。

结论：

二元混凝土的强度降低，对应于其相对较低的和高水泥的替代率，水泥的中等替代率对二元混凝土WSA20的强度显着增加，WSA20和WSA33SF7的这些强度增加通过其在所有混合物中相对较低的表观孔隙率和吸水率值都得到验证。对SEM-EDS数据的分析表明，掺入WSA作为水泥的20%替代品通过降低C-S-H和C-H相中的Ca/Si比率导致浆料基质的致密化，同时在三元混合料中同时添加33%SF和7%WSA在所有测试的混凝土混合物中，Ca/Si比最低，这些发现表明混合物的微观结构可以更好地细化，最终将改善其工程性能。通过FTIR分析，几乎所有二元和三元混合物的Si-O波段都发生了明显的变化，清楚地表明了存在高水平的C-S-H凝胶以及火山灰反应性的改善，并形成更多的C-S-H凝胶，最终导致更精细和更致密的微观结构。与FTIR分析类似，N的结果也表明了糊状基质的致密化和孔结构的细化吸附测试是由于侵入孔体积的减小和BET表面积的增加，特别是对于WSA20，WSA25SF5和WSA33SF7的混合物。TGA结果还显示二元和三元混合物的硅酸盐相减少，由于WSA和SF中都存在非常细的无定形二氧化硅，因此三元混合物中硅酸盐相的比例进一步降低，最终会消耗C-H相以产生额外的C-S-H相并导致糊状基质的致密化。导致较低的CO2-eq强度/MPa与CC相比，与老化无关，可以肯定的结论是，使用大量区域可用的单片机的努力可以对生产绿色混凝土产生重要的积极影响，同时降低GWP，而不会影响任何强度潜力。

参考文献：

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Samrose S，Torsha《适当比例的粉煤灰基混合水泥对制革业可持续混凝土结构的意义》

关键词：