水泥基材料在建筑工程领域应用广泛,但普通水泥基材料存在脆性大、易开裂、密度高、保温效果差等问题,为解决以上问题,目前主要从抗裂和轻质角度开展研究:掺加高性能纤维可有效解决脆性大、易开裂问题,但成本高且不环保;掺加石膏等工业品可使水泥基材料轻质保温,但同样存在经济性差、污染环境等问题。红麻是一种在中国种植范围十分广泛且能修复受镉、铅、砷等重金属污染土壤的韧皮纤维作物,其秸秆包含的芯具有轻质保温、韧皮纤维具有抗拉强度大的特点。本研究利用红麻秸秆上述特点,将其芯作为水泥基掺料使其轻量化并降低导热系数,同时将红麻韧皮纤维代替高性能纤维以实现阻裂、增韧,既能改善普通水泥基材料的缺点,又能实现红麻秸秆尤其是富集重金属镉红麻秸秆的资源化、规模化、工业化利用,从而为采用红麻修复受重金属污染土壤提供一种可持续的“工农互补”之路。本文通过正交试验分析了红麻秸秆芯(KSC)、红麻韧皮纤维(KF)、微硅粉、粉煤灰漂珠掺量对水泥砂浆性能影响的敏感性,筛选出KSC掺量和KF掺量为影响红麻秸秆水泥砂浆性能的两个关键因素。在此基础上设计试验研究了相同工作性能下KSC掺量(2%、4%、6%、8%)、KF掺量(0.5%、1.5%、2.5%)和KSC粒径(0~2.36、2.36~4.75、4.75~9.50 mm)对水泥砂浆力学、热工性能的影响;在复掺试验基础上,深入研究了单掺不同长度、不同掺量的KF对水泥砂浆力学性能、工作性能、抗裂性能的影响及其在水泥砂浆中的分散性;此外,将富集镉的红麻秸秆水泥砂浆与普通红麻秸秆水泥砂浆开展力学性能对比,并通过重金属浸出试验对富集镉红麻秸秆水泥砂浆的应用进行安全性评价;综合应用XRD、热重试验和扫描电镜(SEM)试验,研究了红麻秸秆水泥砂浆的微观结构;最后,将研究成果示范用于淄博市沂源县沂河源田园综合体民宿改造工程。主要研究成果如下:(1)复掺KSC与KF的研究结果表明:KSC掺量对水泥砂浆抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数的影响在四个因素中最大;KF掺量对水泥砂浆抗折强度、干密度的影响低于KSC掺量但高于微硅粉和粉煤灰漂珠掺量,对抗压强度与导热系数的影响最小。水泥砂浆抗压、抗折强度随KSC掺量增加而降低,但KSC掺量为8%时,砂浆28d抗压强度仍能达到5.55 MPa,导热系数和干密度分别降低了37%、27%;KSC粒径对水泥砂浆的抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数无明显影响;KF能抑制裂缝发展,改善砂浆粘结强度,掺量在1.5%左右时粘结强度最优。(2)单掺KF的研究结果表明:KF水泥砂浆抗裂性能显著,相同质量分数、相同长度下,KF较聚丙烯纤维在水泥砂浆中的阻裂效果更优;KF掺量越大、长度越长,水泥砂浆开裂指数越小,但其在水泥砂浆中的分散性变差;工程应用时建议KF的掺量、长度分别控制在1.5%(质量分数)、15 mm左右为宜,分散系数不宜低于0.88。(3)微观试验和重金属浸出试验表明:富集重金属镉的红麻秸秆水泥砂浆与普通红麻秸秆水泥砂浆力学性能相当。最大镉浸出浓度为0.0094 mg/L,远低于国家标准限值1.0 mg/L,其在工程应用中安全可靠;通过XRD、热重试验、SEM分析可知,红麻秸秆掺入水泥砂浆没有出现新的水化产物,但一定程度上抑制了水化,使砂浆的内部结构更加松散。