稻殼灰生態混凝土的力學及植生性能

摘要： 【目的】 利用工業發電過程中產生的廢棄稻殼灰替代硅灰制備稻殼灰生態混凝土，改善生態混凝土的強度和植生性能，降低生態混凝土制造成本的同時保護生態環境。【方法】 采用稻殼灰部分代替硅灰作為膠凝材料，保持硅灰和稻殼灰質量之和不變，對稻殼灰代替硅灰進行第1次配比設計，研究水和膠凝材料的質量比（水膠比）、稻殼灰替代率對稻殼灰生態混凝土強度的影響，確定最佳水膠比和稻殼灰替代率的取值范圍；進行第2次配比設計，采用Design Expert軟件進行響應面分析，研究水膠比、稻殼灰替代率和孔隙率對稻殼灰生態混凝土抗壓強度和抗折強度等力學性能的影響，確定最佳水膠比和稻殼灰代替率，并采用狗牙根、黑麥草、高羊茅3種草本植物驗證稻殼灰生態混凝土的植生性能。【結果】隨著稻殼灰替代率的增大，稻殼灰生態混凝土的強度呈現先增大后減小的趨勢，最佳稻殼灰替代率為55%；3種草本植物均能夠在稻殼灰生態混凝土中正常生長，高羊茅植生性能最佳。【結論】 稻殼灰可以替代硅灰用作膠凝材料，制備的稻殼灰生態混凝土具有良好的力學性能和植生性能。

關鍵詞： 生態混凝土； 稻殼灰； 強度； 植生性能； 響應面法

中圖分類號： TB4； TQ324.8 文獻標志碼：A

引用格式：

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隨著經濟的快速發展，混凝土的需求不斷增加，導致碳排放和環境污染問題日益嚴重。在混凝土制備過程中，對生態環境影響最大的是水泥生產和細集料河砂開采過程，制備1 t水泥產生的二氧化碳排放量約為0.8～1.3 t，細集料河砂開采中對森林的砍伐會影響沿岸植被的生態穩定性［1-2］ 。為緩解制造混凝土引發的碳排放和生態環境破壞問題，越來越多的工業副產品如礦渣、粉煤灰、硅灰、偏高嶺土等被用來代替水泥作為輔助膠凝材料，其中采用具有火山灰性能的硅灰、粉煤灰等制備的膠凝材料性能較為優良［3］ 。火山灰特性材料在混凝土中的應用不僅有助于提升固廢利用率，還能提高混凝土的耐久性［4-5］ 。

各類環境友好型的混凝土因使用回收材料、減少對自然資源的消耗以及降低對自然環境的破壞而備受關注［6］ 。生態混凝土是一種使用廣泛的環境友好型混凝土，通過特定粒徑的粗骨料之間的嵌擠作用而形成基本結構。生態混凝土具有較大的孔隙，可以連通水分、土壤、空氣和植物根系，可為植物及微生物的生長提供空間，進而改善生態環境［7］ 。

稻米在我國年生產量超過0.4億t，其中每噸稻米產生大約0.2 t稻殼，根據氣候、稻米種類和處理方式的不同，這些稻殼會產生0.18～0.2 t的灰燼，處理不當會影響生態環境［8］ 。稻殼中纖維素、木質素及礦質元素的質量分數分別約為40%、 30%、 17%，因此常被用作熱電站燃料，稻殼在一定的加熱條件下形成的灰燼成為具有一定使用價值的稻殼灰［9］ 。研究發現，稻殼灰的無定形二氧化硅質量分數大于80%，具有良好的火山灰性能，有助于水泥混凝土性能的提高［4， 10］ 。Kang等 ［11］ 采用稻殼灰進行超高性能混凝土的制備，發現稻殼灰的使用有效地提高了超高性能混凝土的抗壓強度。Kumar等［12］ 將棕櫚燃料灰和稻殼灰加入混凝土中，發現摻入稻殼灰的混凝土具有更好的耐久性能。Liu等［13］ 用稻殼灰部分取代水泥，并對稻殼灰混凝土的工作性能和抗壓強度進行研究，建立了稻殼灰替代率的最佳模型。

將部分工業副產品作為輔助膠凝材料應用到混凝土中，雖然可以減少水泥用量并改善混凝土的性能，但混凝土的產量和質量穩定性往往難以保證，特別是常用來制備高性能混凝土的膠凝材料硅灰的價格較高，大用量推廣應用受到限制。稻殼灰在組成成分上與硅灰相似，二者均可以通過水化反應產生硅酸鈣凝膠來提高混凝土的強度，因此可考慮將稻殼灰用來代替其他火山灰活性材料組成膠凝材料［14］ 。Lo等 ［9］ 將粉煤灰和稻殼灰部分取代普通硅酸鹽水泥制備透水混凝土，受稻殼灰、粉煤灰性能的影響，混凝土的漿體體積增大，致密性和抗壓強度提高。Tayeh等［15］ 認為合理使用稻殼灰代替硅灰可以提高混凝土的強度和耐久性。Qureshi等［16］ 研究了4種輔助膠凝材料對再生混凝土強度和性能的影響，發現質量分數分別為15%、10%的稻殼灰和硅灰制備的樣品均具有較好的強度和耐久性。Syed等［17］ 將稻殼灰和微硅粉2種材料應用到改善鋼纖維水泥基材料的研究中，認為稻殼灰和微硅粉的質量均占膠凝材料總質量的7.5%時鋼纖維水泥基材料具有最佳性能。

現有研究大多集中于稻殼灰作為火山灰材料對常規混凝土性能的影響，缺少將稻殼灰應用于具有生態效益的混凝土結構中，從而改善混凝的土力學性能及環境污染問題。國內對生態混凝土的研究起步較晚，使用新型環保材料來代替已有摻合料的研究相對較少，因此，將稻殼灰代替硅灰應用到生態混凝土中，可為優質摻合料在生態混凝土中的應用提供理論依據。

稻殼灰生態混凝土由水、 水泥、 硅灰、 稻殼灰、 碎石和減水劑組成，本文中將造價較低的稻殼灰［5， 18］ 部分代替硅灰作為膠凝材料來使用。對稻殼灰代替硅灰進行第1次配比設計時，保持硅灰和稻殼灰總質量不變，研究水膠比、稻殼灰替代率對稻殼灰生態混凝土強度的影響，初步確定最佳水膠比和稻殼灰替代率的取值范圍；進行第2次配比設計時，采用Design Expert軟件中的BoxBehnken Design模塊進行第2次配合比方案設計，構建響應面模型，研究水膠比、 稻殼灰替代率和孔隙率對稻殼灰生態混凝土抗壓強度和抗折強度等力學性能的影響，并采用狗牙根、 黑麥草、 高羊茅3種草本植物研究稻殼灰生態混凝土的植生性能。

1 材料與方法

1.1 原材料與儀器設備

原材料：普通硅酸鹽水泥（強度等級為42.5，濰坊山水水泥有限公司）；根據CECS 361—2013《生態混凝土應用技術規程》［19］ ，采用粒徑為19～26.5 mm的粗集料（安丘山水水泥有限公司），不采用細集料。硅灰（SiO 2 質量分數為94.5%，比表面積大于15 m 2 /g，河南鼎諾凈水材料有限公司）；稻殼灰（SiO 2 質量分數≥85%，平均粒徑為10 μm，表觀密度為1 320 kg/m 3 ，魚臺創建保溫材料有限公司）。放大倍數分別為500、 1 000、 2 000時的稻殼灰掃描電子顯微鏡（SEM）圖像如圖1所示。由圖可見，稻殼灰表面具有呈規則排列的類細胞結構，結構單元之間有一定的空隙，使得稻殼灰具有較大的比表面積，可以吸附更多水分［13］ 。

儀器與設備：JYW-2000型數顯式壓力試驗機（北京科達濟威實驗儀器制造廠）；YA-2000D型電液式壓力試驗機（威海市試驗機制造有限公司）；JSM-7800F型場發射掃描電子顯微鏡（上海百賀儀器科技有限公司）。

1.2 試件的制備

第1次配合比設計確定最優水膠比和稻殼灰替代率的取值范圍。生態混凝土具有獨特的孔隙結構，通常要求膠凝材料必須完全包裹骨料，水膠比過小或過大均會造成生態混凝土成型困難，根據文獻［2， 20］ ，采用體積法進行配合比設計，選擇水膠比分別為0.20、 0.25、 0.30、 0.35。稻殼灰因為粒徑較小無法充分填充水泥和硅灰之間的孔隙，這些孔隙可以保證生態混凝土具有良好的植生性能，但稻殼灰摻量過大會導致混凝土強度的降低［16］ ，因此，稻殼灰替代率分別設為0、 20%、 40%、 60%、 80%、 100%。

根據文獻［21］，設定碎石質量為1 420 kg，孔隙率為20%，膠凝材料質量分數為7.5%。每立方米稻殼灰生態混凝土第1次配合比設計材料質量如表1所示。由表可知，共24組配方，每組配方按照養護齡期不同分別制備3個試件，養護齡期分別設為7、 28 d。

1.3 性能測試

1.3.1 力學性能

根據GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》［22］ ，正方體抗壓強度試件的邊長為150 mm；棱柱體抗折強度試件的尺寸為600 mm×150 mm×150 mm（長度×寬度×高度）。稻殼灰生態混凝土的強度試驗現場如圖2所示。

1.3.2 孔隙率

孔隙率對生態混凝土的強度和植生性能均有較大影響。隨著孔隙率的增大，結構的膠結能力下降，植物生長的空間增大［11］ 。可采用排水法測試生態混凝土的孔隙率，孔隙率計算公式為式中： C為孔隙率； m 1 為容器與水的質量； m 2 為試件取出后容器與水的質量； ρ為水的密度； V為生態混凝土試件的體積。

1.3.3 植生性能

生態混凝土作為護坡材料使用時，要求所選草本植物應適應弱堿性、 根系較細且發達、抗旱性能強，能穿透一定厚度的生態混凝土到達天然土壤汲取養分，因此，選擇狗牙根、 黑麥草、 高羊茅進行植生性能試驗。植物的正常生長離不開土壤內的水分和養分，在植物根系穿透生態混凝土扎到天然土壤之前，需要在生態混凝土孔隙中填充植生基材。由于生態混凝土內孔隙空間pH顯弱堿性，植生基材由土壤、 水、 硫酸亞鐵、 復合肥按照質量比為74∶24∶1∶1進行配制。種植土壤pH為6.5～7，環境溫度為25～30 ℃，光照充足，種植過程中保持早晚澆等量的水。

在實際操作過程中，將植生基材攪拌成糊狀漿體后，把漿體充分填充到稻殼灰生態混凝土孔隙中，得到植生混凝土漿塊，然后將漿塊用天然土壤包裹放入亞克力模型盒中；采用表面播種法播種草籽，將面密度為30 g/m 2 的草種均勻播撒在植生混凝土漿塊的上部覆土中，用厚度約為1 cm的細土將草種覆蓋，形成的植生混凝土的植生容器如圖3所示。

2 結果與分析

2.1 力學性能

不同養護齡期時，稻殼灰替代率對不同水膠比的稻殼灰生態混凝土的抗壓強度的影響如圖4所示。水膠比為0.20時， 水泥未能形成漿體裹附在碎石表面，未達到成型要求。 由圖4（a）可知， 養護齡期為7 d時，隨著稻殼灰替代率的增大，3種水膠比下稻殼灰生態混凝土抗壓強度均呈現逐漸減小的趨勢，這是由于稻殼灰比硅灰擁有更大的比表面積，需水量更大，影響前期水泥水化反應的進程，但稻殼灰作為混凝土內部進行第2次水化反應的反應物，在早期發揮作用較小。由圖4（b）可知， ，養護齡期為28 d時，隨著稻殼灰替代率的增大，抗壓強度先增大后減小，在水膠比為0.25、 0.35時，稻殼灰替代率為60%時稻殼灰混凝土抗壓強度最大，分別為9.32、 9.6 MPa；在水膠比為0.30時，稻殼灰替代率為40%時稻殼灰混凝土抗壓強度最大，為9.9 MPa，這是因為，隨著膠凝材料水化反應充分，混凝土內部生成了可以改善強度的硅酸鈣凝膠，但稻殼灰替代率繼續增大后，因稻殼灰的需水量較多，膠凝材料的流動性逐漸降低，成型后的稻殼灰生態混凝土密實度降低，此外，稻殼灰的密度比硅灰的小，代替硅灰之后填充孔隙的能力相對較差，這些因素共同導致稻殼灰生態混凝土抗壓強度減小。

不同養護齡期時，稻殼灰替代率對不同水膠比的稻殼灰生態混凝土的抗折強度的影響如圖5所示。7、 28 d抗折強度表現出不同的變化趨勢，而最大抗折強度均出現在水膠比為0.30時。與抗壓強度不同，水膠比為0.30時的抗折強度與水膠比為0.25和0.35時具有相同的變化趨勢。由圖5（a）可知，養護期齡為7 d時隨著稻殼灰替代率的升高，3種水膠比下的生態混凝土抗折強度均逐漸減小，而在水膠比為0.35時，不含稻殼灰的生態混凝土的抗折強度低于水膠比為0.25時的抗折強度，且隨著稻殼灰替代率的增加，水膠比為0.25時抗折強度的變化趨勢較為明顯。這是因為在水膠比較小時，稻殼灰本身的填充能力產生的強度要高于水化反應帶來的強度變化，相對較高的強度在抗折試塊中可以產生較高的彎矩，從而影響7 d強度。由圖5（b）可知，養護期齡為28 d時隨著稻殼灰替代率的升高，3種水膠比下的抗折強度先增加后減小，稻殼灰替代率為60%時具有最大強度。

綜上， 稻殼灰生態混凝土的7、 28 d強度有不同的變化趨勢， 養護齡期為7 d時， 3種水膠比下的稻殼灰生態混凝土抗壓強度和抗折強度均隨著稻殼灰替代率的增大呈減小趨勢； 養護齡期為28 d時， 稻殼灰生態混凝土的抗壓強度和抗折強度均隨著稻殼灰替代率先增大后減小， 在水膠比為0.30， 稻殼灰替代率為40%時抗壓強度最大為9.9 MPa； 在水膠比為0.30， 稻殼灰替代率為60%時抗折強度最大為2.01 MPa。

2.2 配合比的二次優化

2.2.1 響應面法

采用Design Expert軟件中的BoxBehnken Design模塊進行第2次配合比方案設計。根據第1次配合比設計的結果進一步研究孔隙率、 水膠比、 稻殼灰替代率3種因素對稻殼灰生態混凝土強度和植生性能的交互影響，建立回歸方程確定最佳水膠比和稻殼灰替代率。

生態混凝土的特殊骨架決定了其自身孔隙結構大部分由粗骨料堆積膠結而成。根據CECS 361—2013《生態混凝土應用技術規程》，本文中選擇粒徑為19～26.5 mm骨料且采用單級配，在目標孔隙率為20%的條件下抗壓強度大于5 MPa，因此，孔隙率初步選取為20%、 25%、 30%。

水膠比主要影響稻殼灰生態混凝土的強度，也會間接影響孔隙率。在第1次配合比試驗中，水膠比為0.20時，水泥未能形成漿體裹附在碎石表面，未達到成型要求，這是因為，當水膠比較小時，水化反應不充分，降低了膠凝材料的黏結力；當水膠比較大時，易產生離析和流漿現象，較稀的膠凝材料漿體容易聚集到稻殼灰生態混凝土底部，影響稻殼灰生態混凝土的成型和強度，因此，隨著水膠比的增大，稻殼灰生態混凝土的強度呈現先增大后減小的趨勢。當水膠比為0.30、 養護齡期為28 d時，稻殼灰生態混凝土的抗壓強度均大于9 MPa，而在水膠比為0.35時并未產生離析現象，故水膠比初步選取為0.25、0.30、 0.35。

稻殼灰生態混凝土的抗壓、抗折試驗結果表明，養護齡期為28 d時，隨著稻殼灰替代率的增大，抗壓和抗折強度均呈現先增大后減小的趨勢，根據第1次配合比設計結果可知，在水膠比為0.25和0.35，稻殼灰替代率60%時，抗壓強度最大，在水膠比為0.30，稻殼灰替代率40%時，抗壓強度最大。而3種水膠比下的抗折強度曲線呈現相同的變化趨勢，抗折強度均在稻殼灰替代率60%時為最大值，因此，可能在稻殼灰替代率60%左右出現同時滿足最大抗壓強度和最大抗折強度的情況，故初步選取稻殼灰替代率為55%、 60%、 65%。

綜上，二次配合比的響應面試驗因素和水平如表2所示。響應面試驗結果如表3所示。

2.2.2 回歸方程的建立

根據響應面法采用二次模型對結果進行多元回歸擬合，得到二次多項式回歸方程利用Design Expert軟件中的方差分析對回歸方程進行顯著性檢驗，一般認為，Plt;0.01時為非常顯著，0.01≤P≤0.05為顯著，Pgt;0.05為不顯著［23］ 。回歸方程的顯著性檢驗結果如表4所示。

由表4可知，養護齡期為28 d時，稻殼灰生態混凝土的抗壓強度、 抗折強度和孔隙率的二次多項式回歸方程的P值全部小于0.000 1，表明二次模型顯著性良好；在水膠比、 孔隙率和稻殼灰替代率這3個單因素中，3個因素均對抗壓強度的影響非常顯著，孔隙率和水膠比的影響程度基本一致，稻殼灰替代率的影響最小；孔隙率對抗折強度的影響非常顯著，水膠比和稻殼灰替代率的影響不顯著，3個因素的影響程度從大到小依次為孔隙率、 水膠比、稻殼灰替代率。

2.2.3 響應面分析

水膠比、 孔隙率和稻殼灰生態混凝土強度的響應面分析如圖6所示。由圖可知，當水膠比為0.30時，隨著孔隙率的減小，稻殼灰生態混凝土的抗壓強度和抗折強度均達到最大值，水膠比對膠凝材料間水化反應的影響較小，孔隙率對稻殼灰生態混凝土的強度影響較大。

水膠比、 稻殼灰替代率和稻殼灰生態混凝土強度的響應面分析如圖7所示。由圖可知，稻殼灰替代率的改變對強度的影響較小，雖然稻殼灰具有較好的吸水能力，但在強度產生過程中起到主要作用的仍為膠凝材料間的水化反應，稻殼灰替代率對強度影響較小，結合圖4、 6中所示的稻殼灰生態混凝土強度變化可以看出，稻殼灰具有與摻加硅灰水泥混凝土相似的強度。

孔隙率和稻殼灰替代率對強度的響應面如圖8所示。由圖可知，稻殼灰生態混凝土的強度隨著孔隙率增大和稻殼灰替代率降低而增大，表明雖然稻殼灰和硅灰相比有較大的比表面積，可以進行更充分的水化反應產生數量更多的硅酸鈣凝膠，但是不足以改善因孔隙率變化引起的混凝土結構變化。

2.2.4 最優配比及驗證

為了檢驗響應面分析結果的準確性和有效性，當孔隙率為20%、 水膠比為0.31、 稻殼灰替代率為55%時，最優配比的預測值和實測值如表5所示。由表可見，抗壓強度和抗折強度的實測值與預測值之間的誤差均小于5%，表明模型精度較高且優化方案可信。采用最優配比時，較未使用稻殼灰部分代替硅灰時的生態混凝土的強度［21， 24］ 提高了25%～43%。

綜上，以稻殼灰生態混凝土抗壓強度和抗折強度的最大值作為優化目標，采用Design Expert軟件得到的最優配合比為：孔隙率為20%，水膠比為0.31，稻殼灰替代率為55%。

2.3 植生性能

3種植物在不同植生時間的生長狀況如圖9所示。由圖可見，植生時間為7 d時，黑麥草和高羊茅生長正常，黑麥草、 高羊茅的平均高度分別為3.4、 1.3 cm，狗牙根開始部分發芽；植生時間為14 d時，黑麥草、 高羊茅的平均高度分別為7.8、 5.8 cm，狗牙根部分發芽；植生時間為21 d時，狗牙根有明顯的生長，此時黑麥草、 高羊茅和狗牙根的平均高度分別為20.4、 19.4、 7.1 cm。

植物生長高度與覆蓋率隨植生時間的變化如圖10所示。由圖可得， 在溫度適宜、 濕度半飽和光照充足的條件下， 隨著種植時間增加， 高羊茅和黑麥草的生長狀況良好， 符合其出苗快、 生長迅速的特點，其中高羊茅雖然出芽時間較黑麥草晚， 但在植生時間為21 d時具有和黑麥草相當的長度。狗牙根的生長較為緩慢， 可能是因為狗牙根對弱酸環境較為敏感， 但根據其生長匍匐前進的特點， 在植生時間為21 d時也可覆蓋土壤表面。狗牙根的發芽率雖有波動，但整體差異不明顯。

綜上， 3種草本植物均能正常生長，在種植時間為21 d時，植株高度最高可達20.4 cm，植物覆蓋率接近80%，稻殼灰生態混凝土的植生性能良好。

3 結論

保持硅灰和稻殼灰總質量不變，對稻殼灰代替硅灰進行第1次配比設計，研究水膠比、稻殼灰替代率對稻殼灰生態混凝土強度的影響，初步確定最佳水膠比和稻殼灰替代率的取值范圍；采用 DesignExpert軟件進行第2次配合比方案設計，構建響應面模型，研究水膠比、稻殼灰替代率和孔隙率對稻殼灰生態混凝土抗壓強度和抗折強度等力學性能的影響；采用狗牙根、 黑麥草、 高羊茅3種草本植物研究稻殼灰生態混凝土的植生性能。

1）在生態混凝土中用稻殼灰代替硅灰， 可以有效提高其強度。 護齡期為7 d時， 3種水膠比時的稻殼灰生態混凝土抗壓強度和抗折強度均隨著稻殼灰替代率的增大逐漸減小； 養護齡期為28 d時， 稻殼灰生態混凝土的抗壓強度和抗折強度均隨著稻殼灰替代率先增大后減小。 在水膠比為0.30， 稻殼灰替代率為 40% 時抗壓強度最大為 9.9 MPa， 在水膠比為 0.30， 稻殼灰替代率為 60% 時抗折強度最大為2.01。

2）根據響應面分析，水膠比、 稻殼灰替代率、 孔隙率3個因素對稻殼灰生態混凝土的強度影響比較明顯，其中孔隙率的變化對強度影響最為明顯，因此，稻殼灰可以替代硅灰用于生態混凝土的制備，且稻殼灰生態混凝土具有良好的力學性能和植生性能。以稻殼灰生態混凝土抗壓強度和抗折強度的最大值作為優化目標，采用Design Expert軟件得到的最優配合比為：孔隙率為20%，水膠比為0.31，稻殼灰替代率為55%。

3）在稻殼灰生態混凝土植生試驗中，3種草本植物均能正常生長，在種植21 d時，植株高度最高可達20.4 cm，植物覆蓋率達80%

利益沖突聲明（Conflict of Interests）

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.，稻殼灰生態混凝土的植生性能良好。

作者貢獻（Author’s Contributions）

龔芳媛和王書岳進行了方案設計，龔芳媛、 王書岳、 程雪佼、 杜政陽參與了論文的寫作和修改。所有作

者均閱讀并同意了最終稿件的提交。

The study was designed by GONG Fangyuan and WANG Shuyue. The manuscript was written and revised by

GONG Fangyuan，WANG Shuyue，DU Zhengyang and CHENG Xuejiao. All authors have read the last version of paper and consented for submission.

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Mechanical and vegetation properties of rice husk ash ecological concrete

GONG Fangyuan， WANG Shuyue， DU Zhengyang， CHENG Xuejiao

（School of Civil and Transportation， Hebei University of Technology， Tianjin 300401，China）

Abstract

Objective In order to enhance the strength and planting performance of ecological concrete， while effectively utilizing the wasterice husk ash generated from industrial power generation.

Methods In this study，the mix design was conducted in two stages using the volume method. Initially，the first mix designfocused on investigating the water-binder ratio and the proportion of rice husk ash replacing silica fume as influencing factors.Different water-binder ratios （ 0. 20， 0. 25， 0. 30， 0. 35） were chosen，and the substitution ratesofrice husk ash for silica fumevaried from 0% to 100% （0，20%， 40%， 60%， 80%， 100%）， with a porosity of 20%and 7. 5% silica fume content. Subse?quently， the second mix design was carried out using response surface methodology， considering influencing factors such asporosity， water-binder ratio， and rice husk ash substitution rate. The objective was to optimize the mix design based on mechani?cal properties through multifactor analysis. Additionally， the planting performance was validated using three herbaceous plants：bermuda grass， ryegrass and tall fescue.

Results and Discussion At 7 days， as the substitution rate of rice husk ash increases， the strength of ecological concretedecreases gradually under the three different water-binder ratios. This is due to the larger specific surface area of rice husk ashcompared to silica fume， resulting in higher water demand that affects the early hydration process of cement. Rice husk ash， act?ing as a reactant for the secondary hydration reaction within the concrete， has a limited impact in the early stages. At 28 days，with the increase in rice husk ash substitution rate， both compressive and flexural strengths first increase and then decrease. Inthe compressive strength test， under water-binder ratios of 0. 25 and 0. 35， the compressive strength of ecological concretegradually increases from 0 to 60% substitution rate. At a water-binder ratio of 0. 3， lower rice husk ash substitution rates （0 to40%） lead to gradual strength enhancement of ecological concrete due to sufficient curing age allowing full hydration of thecementitious materials， resulting in additional formation of calcium silicate hydrate gel. However， under the water-binder ratioof 0. 25 and 0. 35 during the increase in rice husk ash substitution rate from 60% to 100%， and at a water-binder ratio of 0. 3during the increase in rice husk ash substitution rate from 40% to 100%， the compressive strength of ecological concretedecreases with higher rice husk ash substitution rates. In contrast， the flexural strength at 28 days exhibits similar patternsamong the three water-binder ratios： an increase in ecological concrete's flexural strength from 0 to 60% substitution rate，followed by a decrease in strength from 60% to 100% substitution rate of rice husk ash.

Conclusion In this study， rice husk ash is investigated as a potential replacementfor silica fume in the preparation of ecologicalconcrete，which exhibits good mechanical properties and planting performance. Using the response surface analysis， the factorssuch as water-binder ratio， rice husk ash substitution rate and porosity significantly affect on the concrete’s strength， with theporosity exhibiting the most significant effect on the strength change.Keywords： ecological concrete； rice husk ash； strength； plant growth performance； response surface method

（責任編輯：吳敬濤）