楊迎春, 姚興貴, 吳照學

(安徽農業(yè)大學，安徽 合肥 230036)

0 引 言

近年來，很多生物質燃料發(fā)電廠開始嘗試利用農業(yè)廢棄物稻殼燃燒發(fā)電,由此就產生了大量的電廠稻殼灰，為這些電廠稻殼灰找到合適的應用途徑有著很大的現(xiàn)實意義。研究表明[1～6]，稻殼在600°C以下焚燒所得的低溫稻殼灰中SiO2含量很高,具有很高的火山灰活性, 與粉煤灰、粒狀高爐礦渣等火山灰材料一樣,能夠明顯改善水泥和混凝土的性能，是一種理想的綠色環(huán)保混凝土活性礦物摻料。文獻7中指出生物質燃料發(fā)電廠氣化爐內的溫度大約為600°C-850°C，并且稻殼在燃燒成灰的整個過程中經歷高溫區(qū)域的時間很短, 電廠稻殼灰中的SiO2依然具有一定火山灰活性。因此嘗試將電廠稻殼灰摻入混凝土中，研究不同摻量的電廠稻殼灰對混凝土性能的影響，探索電廠稻殼灰作為混凝土活性摻合料的最佳摻加比例。

1 試 驗

本文的試驗過程是將電廠稻殼灰等質量替代水泥(替代率分別采用3%、5%、8%、10%)，按照一定配合比制成水泥膠砂試件和混凝土試塊，分別測試各試件的強度及工作性能，并與相應的空白試件進行比較，研究電廠稻殼灰作為混凝土摻合料的最佳摻量。

1.1 試驗材料

試驗所選用的水泥為P.O32.5級水泥。砂子為天然河砂，細度模數(shù)2.76。石子為人工開采碎石，最大粒徑為27mm，連續(xù)級配。

試驗中所選用的稻殼灰由山西某稻殼灰發(fā)電廠提供，文獻8中指出機械粉磨可以激發(fā)稻殼灰的活性，而稻殼灰最適宜的粉磨時間為30min，故試驗開始前對電廠稻殼灰先經30min研磨后，再通過直徑為80μm的篩子篩選出所用稻殼灰。

2.2 水泥膠砂強度試驗

水泥膠砂強度試驗參照GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法) 》進行。分別用0%、3%、5%、8%、10%的稻殼灰等質量替代水泥， 制成試樣并尺寸為40mm×40mm×160mm的標準膠砂試件，在養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，在抗壓抗折一體機上分別測定7d和28d的抗折強度和抗壓強度。試驗結果見圖1和圖2。

通過水泥膠砂試驗結果可以看出，電廠稻殼灰的摻入使得水泥基試塊的抗壓和抗折強度降低，但電廠稻殼灰摻量為3%、5%的水泥基試塊相比較空白組強度相差不大，而當電廠稻殼灰摻量達到8%時，混凝土強度下降較大。由此可推測，5%以下的稻殼灰摻入量對水泥膠砂強度影響較小，是較適合的摻加量。

1.3 混凝土坍落度及強度試驗

為研究電廠稻殼灰摻入后對混凝土性能的影響，將經過粉磨并篩選出的稻殼灰分別以0、3%、5%、8%、10%的替代率替代水泥配制水灰比為0.44的混凝土，參考 GB/T50080-2016中的試驗方法,用混凝土坍落度來標定新拌混凝土的流動性。然后按照GB/T50010-2010的規(guī)定,將混凝土拌合物在標準模具中制作成邊長為150mm的立方體試塊, 每組分別制作3個試塊,在標準條件下養(yǎng)護至實驗所需的齡期,然后利用試驗機測出各試塊的立方體抗壓強度值。各組混凝土的各組分配合比和測得的坍落度、強度值如表1所示。

表1 混凝土配合比及相應稻殼灰混凝土試件性能試驗結果

由表1可知，在水灰比不變的情況下，隨著稻殼灰替代水泥摻量的增加，混凝土的坍落度逐漸下降，當替代率超過8%時，混凝土流動性明顯變差，坍落度僅為34mm。這主要是因為稻殼灰粒子中含有大量能夠吸附混凝土漿體中水分的蜂窩狀纖維網絡孔[9]，這些孔隙吸附了混凝土中的自由水[10]，從而使混凝土拌和物流動性下降。此外，稻殼灰比表面積大，需水量也相應增加。

圖1 水泥膠砂抗折強度

圖2 水泥膠砂抗壓強度

試驗結果顯示在水灰比一定的情況下，隨著電廠稻殼灰替代水泥摻量的增加，混凝土的早期強度和28天強度總體均呈逐漸下降的趨勢。當替代率不超過5%時，強度下降不明顯；當替代率超過8%時，強度下降較為明顯。這當然與電廠稻殼灰摻量增大導致拌和物的流動性下降，使試件不易振搗密實成型有部分關系。但同時也說明電廠稻殼灰摻量過大混凝土強度可能得不到保證。因此，稻殼灰替代率不超過5%時，對混凝土性能影響較小，因此將電廠稻殼灰以低于替代率5%應用于水泥混凝土中是可行的。若電廠稻殼灰替代量超過5%時，建議適當加入減水劑，以保證混凝土有足夠的流動性。

3 結 語

通過水泥膠砂試驗和混凝土坍落度試驗及強度試驗研究的結果可以得出，隨著電廠稻殼灰替代水泥量的逐漸增加，水泥膠砂強度及混凝土強度都有逐漸下降的趨勢，但電廠稻殼灰摻量不超過5%時，強度下降不明顯。因此將電廠稻殼灰以低于替代率5%應用于水泥混凝土中是電廠稻殼灰再利用的一種途徑。同時由于隨著電廠稻殼灰的摻入，混凝土流動性降低，建議在實際應用中可以適當增加混凝土減水劑的用量，以改變混凝土拌合物的流動性能。

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