稻壳灰在建筑材料中的应用

2010-04-08陈太林林振荣

河南建材 2010年1期

章云，陈太林，徐磊，林振荣

徐州空军学院机场工程系（221000）

稻壳燃烧产生的稻壳灰,是一种量大面广价廉的可再生资源。世界各国科研人员对稻壳灰的利用进行了积极的探索和试验研究，美国、前苏联、日本、印度、印尼等国很早便开展了对稻壳灰综合利用的研究。我国在这方面从八十年代起较为系统地开展了研究，取得了一定的进展。

1 稻壳灰的成分

稻壳中含有约20%的无定形硅[1]，主要集中在稻壳外表面，少量分布在稻壳内表面。控制燃烧条件下生成的稻壳灰具有很好的微集料填充效应和火山灰活性。焙烧稻壳约得到 20%的稻壳灰，内含 80%～95%SiO2，1%～2%K2O，其余为未燃碳等，SiO2以非晶态存在，比表面积高达50 m2/g～60 m2/g。在600℃以下将稻壳进行控制焚烧[2],所得的低温稻壳灰90%以上为Si02,并且这种Si02保持在稻壳中的存在状态不变—Si02为无定形状态,以约50 nm大小的颗粒为基本粒子，松散粘聚并形成大量纳米尺度孔隙。

2 稻壳灰在建筑材料中的应用

2.1 稻壳灰水泥

VIE.Ajiwe等[3]利用含有大量硅的稻壳灰代替硅土制取水泥。实验中，首先将稻壳在炉子里进行脱碳预处理，然后将预处理的稻壳放入650℃电炉气化,得到白色稻壳灰，接着把稻壳灰同其他原料如氧化铝、氧化铁等一起在温度为1400 ℃熔炉里炼制成熔渣,将熔渣同其他一些添加剂粉碎混合即得水泥。结果表明:用稻壳灰代替一定量的硅土制得的水泥，其物理和化学指标都能达到行业要求，且成本相对较低，能解决农业废弃物稻壳的去向问题,减轻稻壳灰带来的环境压力，稻壳灰是值得推荐的一种材料。

2.2 稻壳灰混凝土

2.2.1 普通混凝土

冯庆革等研究表明[4-5]，随着稻壳灰掺量的增加，混凝土的强度明显增加,龄期为7 d和28 d获得较高的强度增长率。稻壳灰替代水泥掺入混凝土，能明显的改善孔结构，孔隙明显细化，小于20 nm的无害孔明显增多。最可几孔径和平均孔径越小，混凝土的抗压强度越大，用平均孔径能较好地表示稻壳灰混凝土孔参数。对不同的水胶比，掺10%和20%高活性稻壳灰混凝土都具有良好的抗冻融特性,但是掺30%稻壳灰的混凝土的抗冻融特性下降;混凝土含气量和平均气泡间隔系数极大的影响稻壳灰混凝土的抗冻融特性,硬化后含气量为4.5%和平均气泡间隔系数为400微米以下的稻壳灰混凝土都具有良好的抗冻融特性;从混凝土的抗冻性角度来看，高活性稻壳灰在混凝土中的掺量上限为20%。

2.2.2 高强混凝土

蔡瑞环对利用稻壳灰和各中掺合料配置C100高强混凝土进行对比研究[6]:在水灰比为0.22时，稻壳灰和气化稻壳灰掺合料新拌混凝土的工作性能良好，经时损失较小，但流出时间出现下降，并存在一定的发粘现象，且工作性和硅灰相接近，略好于偏高岭土；28 d的抗压强度，电炉热解稻壳灰达到了最大值108.1MPa，超过了硅灰12MPa；气化稻壳灰由于含有较多的炭，活性较弱，而二次燃烧后的气化稻壳灰的活性得到提高,水灰比0.19时其28 d抗压强度达到了104.5MPa，好于空白样，并和偏高岭土强度相接近；稻壳灰的加入可以降低混凝土的氯离子渗透性能,只要配方得当完全可以超过硅灰的效果，水灰比越大，稻壳灰降低混凝土的氯离子渗透性能效果则越明显。

2.2.3 碾压混凝土

岳昌年对稻壳灰在碾压混凝土中的作用进行研究[7]，结果表明:掺稻壳灰的碾压混凝土按强度的最佳用水量低于按密度的最佳用水量，稻壳灰掺量越大，其最佳用水量也越大；稻壳灰掺量由0增加到100%，碾压混凝土的最佳用水量（按强度）由108 kg/m3增至126 kg/m3；碾压混凝土抗压强度随稻壳灰掺量的增多而降低,稻壳灰掺量分别为0、30%、50%、70%、100%的碾压混凝土，在最佳用水量条件下，其最高抗压强度分别可达71MPa、51MPa、45MPa、27MPa 和 20MPa。