稻殼灰在建筑材料中的應(yīng)用

章 云，陳太林，徐 磊，林振榮

徐州空軍學(xué)院機(jī)場(chǎng)工程系（221000）

稻殼燃燒產(chǎn)生的稻殼灰,是一種量大面廣價(jià)廉的可再生資源。世界各國科研人員對(duì)稻殼灰的利用進(jìn)行了積極的探索和試驗(yàn)研究，美國、前蘇聯(lián)、日本、印度、印尼等國很早便開展了對(duì)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(duì)利用稻殼灰和各中摻合料配置C100高強(qiáng)混凝土進(jìn)行對(duì)比研究[6]:在水灰比為0.22時(shí)，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(shí)損失較小，但流出時(shí)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(shí)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(duì)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(diǎn)。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(bào),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(bào),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(bào),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.