稻殼灰在各種混凝土中的應(yīng)用

1. 輕混凝土

以往，將植物纖維破碎，與適量水泥拌合加工成型制成各種板材，如水泥刨花板、稻草板，作為隔熱、吸音板得以應(yīng)用。根據(jù)稻殼的材性，以稻殼為骨料，加入107膠、水泥和水拌合制成稻殼水泥混凝土，按質(zhì)量用料比例:稻殼∶水泥= (27-18)∶100，水∶水泥=49∶100; 107膠∶稻殼=30∶100，該混凝土容重0.8 kg/m3~1.3 kg/m3，抗壓強(qiáng)度8 MPa~15 MPa，抗折強(qiáng)度2 MPa~6 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.23 W/mK左右，在-20℃經(jīng)過25次凍融后，試樣無變化，具有良好的保溫隔熱性能和耐久性。

本混凝土的骨料不需要進(jìn)行任何預(yù)處理，它與用砂石作骨料的混凝土具有完全相同的施工工藝，因此，便于現(xiàn)場拌和施工。稻殼含SiO2高，潤濕后易于壓實(shí)，干燥后體積不膨脹，也耐腐蝕，這種混凝土與金屬有較強(qiáng)的粘接力，可以用鋼絲網(wǎng)或鋼筋作骨架。由于以韌性很好的稻殼作骨料，因此，混凝土的材性與木材相近，有可鋸、可釘、防腐蝕、不易燃燒等特點(diǎn)，拼板可用水泥砂漿粘接，是一種比較理想的輕混凝土。

2. 稻殼灰水泥及稻殼灰水泥混凝土

稻殼經(jīng)過專用的燒灰爐燒去有機(jī)物，殘留下無機(jī)物SiO2灰燼等，再經(jīng)過磨機(jī)磨細(xì)，即可得到稻殼灰。就目前來說，稻殼灰在建筑上的應(yīng)用主要在水泥、高性能混凝土方面。

2.1 稻殼灰水泥

用稻殼灰與不同比例的波特蘭水泥(普通硅酸鹽水泥)按0∶100; 30∶70; 50∶50; 70∶30的比例混合，發(fā)現(xiàn)含70%的稻殼灰的混合料在所有3、7、28、90天齡期均具有最高強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度值分別為: 3 d， 31.9/22.4; 7 d， 45.7/32.5; 28 d， 58.7/42.4; 90 d， 63.9/47.7 (分母代表0∶100時(shí)的水泥強(qiáng)度，單位MPa)。“稻殼灰砂漿及混凝土的一個(gè)重要性質(zhì)是它的抗酸侵蝕耐久性特別好”。“稻殼灰作為一種高活性火山灰能減少含活性集料砂漿的堿集料膨脹”。在高強(qiáng)度大體積混凝土中，用稻殼灰可得到高強(qiáng)度而內(nèi)部溫升不大，典型地稻殼灰混凝土28 d強(qiáng)度比普通波特蘭水泥混凝土高8%，而在7 d~28 d內(nèi)部溫升卻低于21℃。

2.2 石灰稻殼灰水泥

用消石灰與稻殼灰或生石灰與稻殼灰混合制成消石灰稻殼灰水泥及生石灰稻殼灰水泥。兩種石灰稻殼灰水泥的安定性均合格。消石灰稻殼灰水泥的凝結(jié)時(shí)間較普通水泥略長，而生石灰稻殼灰水泥的凝結(jié)時(shí)間較快。兩種石灰稻殼灰水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度，較硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度(24%左右)大得多，這是稻殼灰有特大的比表面積，而引起標(biāo)準(zhǔn)稠度的增加。不摻減水劑用生石灰配制的配合比為0.76∶1∶1.53∶2.70的生石灰稻殼灰混凝土28 d物理力學(xué)性能是:塌落度2.5 cm~4.0 cm，抗壓強(qiáng)度14.81 MPa，劈拉強(qiáng)度1.54 MPa，靜壓彈模2.01×104MPa。如適當(dāng)摻加一些減水劑強(qiáng)度會(huì)有所提高。

2.3 稻殼灰水泥混凝土

稻殼灰有以外摻或內(nèi)摻形式摻入混凝土，在等量取代20%水泥的情況下?lián)降練せ以嚰?3 d、7 d抗壓強(qiáng)度均小于未摻稻殼灰的空白組，但28 d抗壓強(qiáng)度較空白組增加20%，說明稻殼灰具有較高的火山灰活性，在超量取代水泥的情況下，稻殼灰的增強(qiáng)效果更顯著。稻殼灰以外摻形式摻入混凝土的技術(shù)條件及結(jié)果，力學(xué)性能見表1。從表1看出，摻稻殼灰的試驗(yàn)組抗壓強(qiáng)度提高的幅度較大，且早期比后期強(qiáng)度高，表明稻殼灰有強(qiáng)烈的增強(qiáng)作用，與硅灰相似。摻入具有分散作用的減水劑，使稻殼灰增強(qiáng)作用得到充分發(fā)揮。這是由于稻殼灰摻入混凝土后，高活性的SiO2能較快地與水泥水化生成的氫氧化鈣起強(qiáng)烈的火山灰反應(yīng)形成低鈣水化硅酸鈣凝膠，起到增加強(qiáng)度，改善骨料水泥石界面結(jié)構(gòu)和填充毛細(xì)孔的作用，使混凝土密實(shí)性增加，強(qiáng)度大為提高，劈裂抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、靜壓彈模、抗氯離子滲透、防銹等性能都得到明顯提高和改善。試驗(yàn)結(jié)果還表明，使用“雙摻”技術(shù)效果更佳。南京水利科學(xué)研究院所作的該系統(tǒng)研究得出的結(jié)論是:摻稻殼灰能制造高強(qiáng)、密實(shí)、耐鋼銹混凝土，可用來建造大型現(xiàn)代建筑物和高速公路。

3. 稻殼灰與綠色高性能混凝土(GHPC)

綠色高性能混凝土的提出，是基于世界人口膨脹、生產(chǎn)發(fā)達(dá)、地球承受的負(fù)擔(dān)劇增，環(huán)境破，壞資源枯竭，物種滅絕，極大地威脅著人類的生存與發(fā)展。在我國加速發(fā)展高性能混凝土(HPC)時(shí)，使大量的水泥成為可持續(xù)發(fā)展的綠色結(jié)構(gòu)材料，具有十分重大的意義。

作為GHPC綠色材料應(yīng)具有這幾個(gè)特征: (1) 更多地節(jié)約熟料水泥，減少環(huán)境污染。在GHPC中以磨細(xì)水淬礦渣等活性細(xì)摻料成為膠凝材料中的主要成分，使生產(chǎn)水泥時(shí)CO2排放量大大減少。

(2) 更多地?fù)郊右怨I(yè)廢渣為主的細(xì)摻料。摻加以工業(yè)廢渣為主的細(xì)摻料既可節(jié)代熟料，改善環(huán)境，減免二次污染，又可節(jié)省土地和石灰石等資源。過去使用的工業(yè)廢渣由于加工細(xì)度不足，潛在活性遠(yuǎn)未發(fā)揮出來，實(shí)屬資源浪費(fèi)。隨著技術(shù)發(fā)展和深入研究，適用GHPC的優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的細(xì)摻料被認(rèn)識(shí)和大量生產(chǎn)，硅灰、稻殼灰等應(yīng)用量逐漸增加。兩種以上細(xì)摻料的復(fù)合材料，及細(xì)摻料與高效減水劑的復(fù)合使用，將在GHPC中發(fā)揮更大作用。

(3) 更大地發(fā)揮高性能優(yōu)勢，從根本上節(jié)減水泥與混凝土的用量。稻殼灰的組成、細(xì)度、活性、資源和研究報(bào)道說明，大量使用稻殼灰作混凝土的活性細(xì)摻料，從技術(shù)上看是可行的，是完全符合綠色高性能，可持續(xù)發(fā)展材料的要求的。