稻壳灰对C30混凝土抗压强度以及孔结构的影响

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【摘 要】目的：分析稻壳灰对c30混凝土性能的影响。方法：通过改变掺入稻壳灰的掺量测定了标准养护条件下C30混凝土的抗压强度及孔结构特征。结果：稻壳灰可以提高混凝土的抗压强度并降低混凝土的孔隙率。

【关键词】稻壳灰；混凝土；孔结构特征

稻壳数量庞大（我国每年超过4000万t），目前尚未找到合适的开发的途径，在很多地方成为农业废弃物，对环境产生巨大压力，因此，为稻壳寻求合适的出路已成为日益迫切的问题，事实上，稻壳可以通过生物矿化的方式将土壤稀薄的无定形SiO2如蛋白石SiO2・nH2O等富集起来，为人类提取了大量的非晶态的SiO2，这是一种宝贵的自然资源[1～4]。本文针对稻壳灰的活性好的特点，通过改变稻壳灰的掺量对C30混凝土的抗压强度和孔结构特征进行了研究。

1、实验材料与方法

1.1 原材料

水泥为沈阳房产水泥厂生产的普通硅酸盐水泥32.5；水为采用普通自来水；粗集料为石灰岩碎石5～20mm，最大粒径为20mm，连续颗粒级配；细集料选用河砂，属中砂，细度模数为2.8，级配良好，属Ⅱ区。稻壳灰的成分如表1。

1.2 实验方法

（1）强度测定

把掺有稻壳灰的混凝土和空白混凝土在标准条件下进行养护，分别测出素C30混凝土及掺入稻壳粉的C30混凝的3d、7d、28d、90d抗压强度。

（2）孔隙率测定

混凝土孔隙率可通过饱水混凝土试件在特定条件下的失水率间接求得，即“可蒸发水含量法”。混凝土的气孔及粗毛细孔孔隙率由完全饱水的试件在约90%相对湿度（通过干燥器中放置饱和BaCl2溶液，可使周围环境的相对湿度达90.7%）条件下的失水量求得；总孔隙率由完全饱水的试件在105℃下烘干（12-14h）至恒重时的失水量求得；细毛细孔孔隙率即为总孔隙率与气孔、粗毛细孔孔隙率的差值。该方法所得的气孔及粗毛细孔孔隙率与浆体中孔径大于30nm的孔隙相对应

2、稻壳灰对混凝土抗压强度的影响

把稻壳灰通过等量置换水泥的方式掺入C30混凝土中，测定其在标准养护条件下对混凝土强度的影响，见表2。

由表2可见：1）不论是养护龄期，水胶比，掺有稻壳灰的混凝土的抗压强度均比基准样要大；2）稻壳灰置换水泥量越大，混凝土的强度越高；3）7d和28d的强度提高率明显高于3d和90d强度；4）混凝土的水胶比越小，强度提高率越大。尤为显著的是，当稻壳灰置换水泥量为30%，7d龄期的混凝土强度达到46.2 MPa，比基准样提高了将近70.3%。其强度增大的主要原因是，磨细的稻壳灰是一种高比表面积，多孔的二氧化硅材料，稻壳灰中SiO2的活性很高，能迅速与液相中由水泥水化产生的Ca2+、OH-和已经生成的Ca（OH）2起反应生成C-S-H凝胶，所以提高混凝土的强度。

3、稻壳灰对混凝土孔结构特征的影响

把稻壳灰通过等量置换水泥的方式掺入混凝土中，测定其在标准养护条件下对混凝土孔结构特征的影响，见表3。

由表3可以看出稻壳灰的掺入能够明显降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的密实程度，能够明显改善混凝土的孔结构，孔隙明显细化。从表3也可以看出随着养护时间的增长掺有稻壳灰的混凝土的孔隙率、总孔体积、可见孔径、平均孔径较之基准混凝土都有所降低，这是由于稻壳灰含有大量的SiO2，能和Ca（OH）2更好的反应，使混凝土更加密实。但是在正常温度下焚烧的稻壳，会使制成的稻壳灰中含过多的C，从而影响混凝土后期的耐久性。

4、结论

（1）稻壳灰可以提高混凝土的抗压强度，其中掺入30%最佳。

（2）稻壳灰可以明显降低混凝土的孔隙率。

（3）虽然稻壳灰中含有大量的无定形SiO2，而且也能提高混凝土的强度和改善混凝土的孔结构，但是由于其生产工艺和生产装置复杂及堆积困难，造成没有大规模生产，短期内还不能大量的作为掺合料应用在混凝土中。

参考文献

[1]欧阳东，陈楷.低温焚烧稻壳灰的显微结构及其化学活性[J].硅酸盐学报，2003，31（11）：1121-1124.

[2]欧阳东.用稻壳开发混凝土高活性掺合料[J].粮油食品科技，2003，11（4）：42-43.

[3]余其俊，赵三银等.活性稻壳灰对混凝土强度和耐久性能的影响[J].武汉理工大学学报，2005，23（2）：15―19.

[4]Luzxan M P， Madruga M， SaavedraJ. Rapid Evaluation of Pozzolanic Activity of Natural Product by Conductivity Measurement [J]， Cementand Concrete Research，2001，19（1）：63-68.

[5]欧阳东.能与硅灰相媲美的矿物掺合料―低温稻壳灰[J].中国建材，2005（4）：42-44.