稻壳灰高性能混凝土耐久性能试验研究

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1、宁夏大学硕士学位论文第一章绪论粉末，其比表面积会变得很高，这就成为改善孔结构，提高抗压强度‘14】的主要因素。1．2．2国内稻壳灰高性能混凝土的研究现状和趋势稻壳的用途有多个方面。首先从能源方面讲，可以燃烧稻壳发电，采暖【l51。其次从资源方面讲，一是利用结构内部的纤维素、半纤维素、木质素，以此来产出不同的化工产品；二是利用稻壳中硅和碳，制成高纯硅、硅肥、水玻璃、活性炭、白炭黑、高温耐火材料、多孔二氧化硅、精细陶瓷、碳化硅晶须(颗粒)及铿离子电池含硅碳材料等【201。张晓东采用湿式氧化法提取纯净的、形态完整的直径为4

2、_2nm的Si02纳米粒子组成的层状介孔材料【l8‘21】硅质体。冯庆革等学者的试验研究表明，用稻壳灰等量代换水泥作为外掺料掺入混凝土后，可以提高混凝土自身密实度，其孔结构得到明显改善。吴中伟院士作为我国混凝土材料科学奠基人提出稻壳灰“可望接近硅灰功效”。欧阳东认为在600℃温度下燃烧制得的活性稻壳灰若以10％．20％掺入混凝土中，可以使其抗压强度增加10MPa以上【20】。在现实工程应用领域中，未结晶稻壳灰尚未被实际工程大量使用，而被作为一种“垃圾”看待【22五51，如何将其恰当的运用于实际工程有待思考。[2611

3、．2．3粉煤灰的研究现状粉煤灰的物理状态为球状颗粒，色泽呈灰褐，化学成分主要为Si02，A1203，Fe203，CaO，按其品质可为I、II、Ⅲ3级。目前在混凝土中应用粉煤灰的技术已经较为成熟，国内外研究表明，粉煤灰具有减水效应，因为其的玻璃微珠形态【2¨，能够降低用水量。刘数华等人的试验表明，外掺粉煤灰可以提高混凝的耐久性，减小干缩和开裂，由于粉煤灰的掺入取代部分水泥，使其内部发生变化，如降低水泥中硅酸三钙、铝酸三钙的含量，可降低混凝土内部温度减少开裂。粉煤灰的早期强度较低，后期较高，适合应用于工程领域128J。此

4、外，粉煤灰还能够有效的增强混凝土部分的耐久性能，如抗渗性、抗冻裂性能，是种经济且优质的混凝土掺合料【29】。1．2．4硅灰的研究现状硅灰作为工业副产品，具有80％以上的不定形二氧化硅，是由平均直径为O．19sn的极细球形颗粒组成，胶结性较好[30-31】，很适合用于水泥混凝土工业领域中。1950年，挪威技术研究所进行了第一个硅灰混凝土试验，并用于建造Blindtarmen隧道，该工程中使用的水泥含有15％的硅灰【321，使得国内外对其产生重视。第一个关于硅灰的应用的标准在1976年于挪威公布。直至1980年，Malh

5、otra等人发现硅灰可作为高活性掺合料提高混凝土的早期强度，之后硅灰便得到了广泛应用[33-35J。当极细的硅灰颗粒掺入混凝土中，水流动的通道会变小，硅灰颗粒进入水泥颗粒之间的空隙，从而切断泌水通道，减少离析和泌水。Pistilli等人研究表明，硅灰对混凝土的长期收缩和干缩裂缝影响很小，且能减少徐变。具有较高火山灰活性的硅灰，可使混凝土抗压强度提高2．3倍。硅宁夏大学硕士学位论文第一章绪论灰颗粒极细，能够有效的减小混凝土的孔隙，提高其自身密实度，从而提高混凝土的防渗、抗冻裂等性能[36‘401。1．3研究目标将稻壳灰

6、、硅灰分别单掺和复掺到混凝土中，对各项性能进行试验研究，对加入稻壳灰、硅灰的混凝土性能和基准混凝土进行对比试验，分析掺入稻壳灰混凝土性能上的优越性和不足，综合评定稻壳灰高性能混凝土抗渗性、抗冻性、抗压强度和耐久性等性能指标，达到提高混凝土的耐久性、节约材料降低成本和建筑节能的绿色环保稻壳灰混凝土【”1的目标。1．4研究目的和研究内容1．4．1研究目的通过对农业废弃物稻壳灰资源的开发，利用农村剩余的大量稻壳资源，研究新型环保的保温结构材料，以稻壳灰等量取代水泥后，掺入少量粉煤灰和硅灰，确定最佳配合比，研制满足国家建筑节

7、能规范的新型结构材料，发展绿色环保的高性能耐久的混凝土，为水利、土木工程建设提供配套的建筑结构保温材料【211。1．4．2研究内容针对环境影响混凝土耐久性的问题，本文通过耐久性试验研究稻壳灰、粉煤灰和硅灰等掺合料对混凝土的密实性、材料界面的粘结强度，以及抗压强度、抗拉强度、导热性能、抗冻防渗等因素，主要研究内容如下：(1)分析稻壳灰资源的成分，对其可用性作出评价。(2)原材料试验：通过对水泥、粗细集料、粉煤灰和硅灰等材料的技术性质测定，确定原材料物理性质和化学成分。(3)设计正交试验：以水胶比、各项掺合料的掺量、砂率

8、为试验因素研究其对稻壳灰高性能混凝土28d龄期的抗压强度和抗拉强度。按照正交表制备不同配合比的试件，每组三块取其平均值，并分别通过标准养护和干养两种方式养护，分析外掺量不同对混凝土抗压和抗拉强度的影响。(4)试验研究分析不同因素水平对稻壳灰高性能混凝土抗压、劈裂抗拉和拉压比的影响规律。(5)依据正交试验结果，优选各因素、水平，对最优组与基准混凝