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        稻殼灰在建筑材料中的應(yīng)用

        2010-04-08 21:28:36陳太林林振榮
        河南建材 2010年1期
        關(guān)鍵詞:高活性硅灰稻殼

        章 云,陳太林,徐 磊,林振榮

        徐州空軍學(xué)院機(jī)場工程系(221000)

        稻殼燃燒產(chǎn)生的稻殼灰,是一種量大面廣價廉的可再生資源。世界各國科研人員對稻殼灰的利用進(jìn)行了積極的探索和試驗研究,美國、前蘇聯(lián)、日本、印度、印尼等國很早便開展了對稻殼灰綜合利用的研究。我國在這方面從八十年代起較為系統(tǒng)地開展了研究,取得了一定的進(jìn)展。

        1 稻殼灰的成分

        稻殼中含有約20%的無定形硅[1],主要集中在稻殼外表面,少量分布在稻殼內(nèi)表面??刂迫紵龡l件下生成的稻殼灰具有很好的微集料填充效應(yīng)和火山灰活性。焙燒稻殼約得到 20%的稻殼灰,內(nèi)含 80%~95%SiO2,1%~2%K2O,其余為未燃碳等,SiO2以非晶態(tài)存在,比表面積高達(dá)50 m2/g~60 m2/g。在600℃以下將稻殼進(jìn)行控制焚燒[2],所得的低溫稻殼灰90%以上為Si02,并且這種Si02保持在稻殼中的存在狀態(tài)不變—Si02為無定形狀態(tài),以約50 nm大小的顆粒為基本粒子,松散粘聚并形成大量納米尺度孔隙。

        2 稻殼灰在建筑材料中的應(yīng)用

        2.1 稻殼灰水泥

        VIE.Ajiwe等[3]利用含有大量硅的稻殼灰代替硅土制取水泥。實驗中,首先將稻殼在爐子里進(jìn)行脫碳預(yù)處理,然后將預(yù)處理的稻殼放入650℃電爐氣化,得到白色稻殼灰,接著把稻殼灰同其他原料如氧化鋁、氧化鐵等一起在溫度為1400 ℃熔爐里煉制成熔渣,將熔渣同其他一些添加劑粉碎混合即得水泥。結(jié)果表明:用稻殼灰代替一定量的硅土制得的水泥,其物理和化學(xué)指標(biāo)都能達(dá)到行業(yè)要求,且成本相對較低,能解決農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼的去向問題,減輕稻殼灰?guī)淼沫h(huán)境壓力,稻殼灰是值得推薦的一種材料。

        2.2 稻殼灰混凝土

        2.2.1 普通混凝土

        馮慶革等研究表明[4-5],隨著稻殼灰摻量的增加,混凝土的強(qiáng)度明顯增加,齡期為7 d和28 d獲得較高的強(qiáng)度增長率。稻殼灰替代水泥摻入混凝土,能明顯的改善孔結(jié)構(gòu),孔隙明顯細(xì)化,小于20 nm的無害孔明顯增多。最可幾孔徑和平均孔徑越小,混凝土的抗壓強(qiáng)度越大,用平均孔徑能較好地表示稻殼灰混凝土孔參數(shù)。對不同的水膠比,摻10%和20%高活性稻殼灰混凝土都具有良好的抗凍融特性,但是摻30%稻殼灰的混凝土的抗凍融特性下降;混凝土含氣量和平均氣泡間隔系數(shù)極大的影響稻殼灰混凝土的抗凍融特性,硬化后含氣量為4.5%和平均氣泡間隔系數(shù)為400微米以下的稻殼灰混凝土都具有良好的抗凍融特性;從混凝土的抗凍性角度來看,高活性稻殼灰在混凝土中的摻量上限為20%。

        2.2.2 高強(qiáng)混凝土

        蔡瑞環(huán)對利用稻殼灰和各中摻合料配置C100高強(qiáng)混凝土進(jìn)行對比研究[6]:在水灰比為0.22時,稻殼灰和氣化稻殼灰摻合料新拌混凝土的工作性能良好,經(jīng)時損失較小,但流出時間出現(xiàn)下降,并存在一定的發(fā)粘現(xiàn)象,且工作性和硅灰相接近,略好于偏高嶺土;28 d的抗壓強(qiáng)度,電爐熱解稻殼灰達(dá)到了最大值108.1MPa,超過了硅灰12MPa;氣化稻殼灰由于含有較多的炭,活性較弱,而二次燃燒后的氣化稻殼灰的活性得到提高,水灰比0.19時其28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到了104.5MPa,好于空白樣,并和偏高嶺土強(qiáng)度相接近;稻殼灰的加入可以降低混凝土的氯離子滲透性能,只要配方得當(dāng)完全可以超過硅灰的效果,水灰比越大,稻殼灰降低混凝土的氯離子滲透性能效果則越明顯。

        2.2.3 碾壓混凝土

        岳昌年對稻殼灰在碾壓混凝土中的作用進(jìn)行研究[7],結(jié)果表明:摻稻殼灰的碾壓混凝土按強(qiáng)度的最佳用水量低于按密度的最佳用水量,稻殼灰摻量越大,其最佳用水量也越大;稻殼灰摻量由0增加到100%,碾壓混凝土的最佳用水量(按強(qiáng)度)由108 kg/m3增至126 kg/m3;碾壓混凝土抗壓強(qiáng)度隨稻殼灰摻量的增多而降低,稻殼灰摻量分別為0、30%、50%、70%、100%的碾壓混凝土,在最佳用水量條件下,其最高抗壓強(qiáng)度分別可達(dá)71MPa、51MPa、45MPa、27MPa 和 20MPa。

        2.3 稻殼灰保溫磚

        利用稻殼灰生產(chǎn)的保溫磚是一種新型隔熱耐火保溫材料[8],以稻殼灰為主要原料,摻入適當(dāng)粘結(jié)劑等其它輔助原料,經(jīng)混合攪拌、成型、干燥、焙燒而成。具有外觀潔白、重?zé)€收縮小、高溫導(dǎo)熱系數(shù)低等特點。經(jīng)陶瓷烤花爐試用證明,和硅藻土磚相比,節(jié)電20%以上,且表面溫度降低。

        2.4 其它建材

        印度一科研所把稻殼灰配入瀝青中研制出一種很好的防水材料,該材料性能優(yōu)異,現(xiàn)已批量生產(chǎn);美國往處理過的稻殼灰內(nèi)兌入交聯(lián)劑,隨后加進(jìn)涂料,從而使涂料常見的龜裂現(xiàn)象消失;日本將稻殼灰與水泥、樹脂混勻,再經(jīng)快速模壓制得的磚塊,具有防火、防水及隔熱性能,重量輕,且不易碎裂。

        [1]R.Jauberthie.Origin of the pozzolanic effect of rice husks[J].Construction and Building Materials,2000:419423.

        [2]歐陽東.能與硅灰相媲美的礦物摻合料—低溫稻殼灰[J].中國建材,2003(6):42-44.

        [3]V I E.Ajiwe,C A Okeke,F C Akigwe.A preliminary study of manufacture of cement from rice husk ash[J].Biaresource Technology.2000,73:37-39

        [4]馮慶革,楊綠峰等.高活性稻殼灰混凝土的強(qiáng)度特性和孔結(jié)構(gòu)研究.武漢理工大學(xué)學(xué)報,2005,27(2):17-20.

        [5]馮慶革,楊義等.摻高活性稻殼灰混凝土的抗凍融特性.硅酸鹽學(xué)報,2008,36(S1):136-139.

        [6]蔡瑞環(huán).高活性稻殼的制備及其在超高性能混凝土中的應(yīng)用[M].廣州:暨南大學(xué),2008.

        [7]岳昌年.摻稻殼灰碾壓混凝土的初步研究.蘇州城建環(huán)保學(xué)院學(xué)報,1993,6(4):51-57.

        [8]宋冬生,方春霖,吳文鶴.利用稻殼灰研制保溫磚.建筑節(jié)能,1991(1):22-27.

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