稻殼灰混凝土性能及機理研究.pdf

1、稻殼灰（Rice Husk Ash，RHA）作為一種再生生物質資源，是重要的農業(yè)廢棄物之一。僅中國每年就有約4000萬多噸的稻殼產量。但以往稻殼通常用作燃料直接燃燒以提供熱量，利用品質相對較低。將生物質稻殼灰資源用于提高混凝土耐高溫性能及保溫材料是目前研究的熱點問題之一，通過溫度和燃燒時間控制，可以將稻殼轉化為高活性的礦物摻合料，對于工程需求量很大的水利土木建筑業(yè)具有高附加值。
　　目前常用的礦物摻合料有硅灰(SA)、礦渣(SS)

2、、粉煤灰(FA)等。這些組分摻入混凝土可減少水泥用量，降低生產成本，同時可改善混凝土耐久性。但由于大規(guī)模的經濟建設，造成這些資源短缺和潛在的能源危機。因此，尋找一種容易獲取且優(yōu)質廉價、活性較高的新型摻合料是建材市場的迫切需求。稻殼灰雖然是農業(yè)廢棄的再生生物質產物，但煅燒之后的稻殼灰，富含約90％的無定形SiO2，與傳統(tǒng)的粉煤灰、礦渣礦物摻合料相比，稻殼灰的比表面積大而且具有較高的火山灰活性，是理想的活性礦物摻和料，利用我國數量龐大的農業(yè)

3、廢棄生物質稻殼資源，充分發(fā)揮其內在的價值潛力，將其運用于混凝土的生產中，變廢為寶，既緩解了稻殼灰渣對環(huán)境的壓力，又實現了建材產業(yè)循環(huán)經濟的發(fā)展，具有廣闊的市場發(fā)展前景和重要的環(huán)保經濟意義。
　　本文從能源利用角度，采用寧夏當地稻殼、粉煤灰等工農業(yè)廢料作為混凝土摻合料，從粉磨稻殼灰的粒徑分布、化學成分及微觀結構入手，采用宏觀和微觀相結合的研究方法，對摻有稻殼灰的水泥基物理力學性能、稻殼灰混凝土的力學性能、耐久性能、耐高溫性能和導熱性

4、能及混凝土微觀結構的變化進行了深入的研究，主要研究工作及成果如下:
　　(1)稻殼灰增加了水泥的標準稠度用水量，延緩了水泥凝結時間，而且膠砂強度結果顯示，稻殼灰的最佳粉磨時間為45min，稻殼灰與粉煤灰和硅灰復摻后，并不能改善水泥的早期膠砂強度，但合理的摻量能提高28d水泥膠砂強度。
　　(2)通過對混凝土力學性能研究表明:摻入礦物摻合料之后并不能提高混凝土的早期強度，但對后期強度增長顯著，正交試驗確定了混凝土的最優(yōu)配合比為

5、水膠比為0.3，稻殼灰摻量為10％，粉煤灰摻量為15％，硅灰摻量為5％;并分析單摻稻殼灰、復摻稻殼灰/粉煤灰、稻殼灰/硅灰及三摻礦物摻合料對混凝土強度的影響規(guī)律，結合SEM微觀技術測試了水泥石微觀結構，結果顯示，與未摻礦物摻合料的基準混凝土(JZ)相比，摻入稻殼灰后凈漿試件顯微結構更加密實，RHA的摻入能夠降低凈漿中氫氧化鈣(C-H)含量并細化大尺寸的C-H晶體，利用神經網絡技術對稻殼灰混凝土的128d強度進行了預測，預測結果與實測值較

6、吻合。
　　(3)對稻殼灰混凝土進行抗侵蝕性能檢測，結果表明稻殼灰可以提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能，稻殼灰與粉煤灰、硅灰復摻后的效果更好，并分析了稻殼灰、粉煤灰和硅灰對混凝土抗硫酸鹽侵蝕性的影響規(guī)律，揭示其對混凝土耐腐蝕性的機理，根據試驗結果，建立了混凝土耐硫酸鹽腐蝕的壽命預測模型，并根據該模型對不同種類混凝土進行了壽命預測。
　　(4)基準(JZ)混凝土的抗凍性能要優(yōu)于單摻RHA、復摻RHA/FA、RHA/SA、FA/SA

7、及三摻RHA/FA/SA混凝土;但在摻有礦物摻合料的混凝土中復摻RHA/FA混凝土抗凍性較好，水膠比越大，混凝土的相對動彈性模量和質量損失下降越嚴重，抗凍性越差。在三種凍融介質下，混凝土在3.5％NaCl溶液中的質量損失率最大，相對動彈性模量損失率的大小關系為:5％Na2SO4＞3.5％NaCl＞水。
　　(5)稻殼灰、粉煤灰和硅灰礦物摻合料的加入，顯著降低了混凝土的電通量，且電通量隨水灰比的增大而增大，水膠比0.35混凝土的電通

8、量是0.3混凝土的2倍，水膠比0.4混凝土的電通量是0.3混凝土的將近5倍，R20F15S5（摻20％稻殼灰+15％粉煤灰+5％硅灰）混凝土的電通量最低，僅有160.6庫侖，抗?jié)B性能是理想的。
　　(6)適量加入稻殼灰能顯著提高混凝土的耐高溫性能，在800℃高溫，R20F15S5混凝土抗壓強度達到36.1MPa，約為JZ混凝土的2倍，同時分析了稻殼灰對混凝土力學性能及耐高溫的影響規(guī)律，并借助微觀手段(SEM、XRD、DSC-TG)

9、揭示混凝土在經歷不同溫度后的微觀形貌及物相變化規(guī)律。
　　(7)摻入稻殼灰后的混凝土導熱系數大幅度降低，稻殼灰混凝土的導熱系數隨著水膠比的增加而減小，當水膠比為0.3，稻殼灰摻量10％，粉煤灰摻量為15％的稻殼灰混凝土的導熱系數最小達0.239W/(m·k)，比基準混凝土降低32.1％，通過PKPM能效測評軟件模擬分析，結果顯示，稻殼灰混凝土圍護結構顯著降低了建筑能耗。
　　本文工作豐富了對RHA的基本特性、RHA混凝土的性