稻殼灰在建筑材料中的應用

章 云，陳太林，徐 磊，林振榮

徐州空軍學院機場工程系（221000）

稻殼燃燒產生的稻殼灰,是一種量大面廣價廉的可再生資源。世界各國科研人員對稻殼灰的利用進行了積極的探索和試驗研究，美國、前蘇聯、日本、印度、印尼等國很早便開展了對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地開展了研究，取得了一定的進展。

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，少量分布在稻殼內表面。控制燃燒條件下生成的稻殼灰具有很好的微集料填充效應和火山灰活性。焙燒稻殼約得到 20%的稻殼灰，內含 80%～95%SiO2，1%～2%K2O，其余為未燃碳等，SiO2以非晶態存在，比表面積高達50 m2/g～60 m2/g。在600℃以下將稻殼進行控制焚燒[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不變—Si02為無定形狀態,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。實驗中，首先將稻殼在爐子里進行脫碳預處理，然后將預處理的稻殼放入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，其物理和化學指標都能達到行業要求，且成本相對較低，能解決農業廢棄物稻殼的去向問題,減輕稻殼灰帶來的環境壓力，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，混凝土的強度明顯增加,齡期為7 d和28 d獲得較高的強度增長率。稻殼灰替代水泥摻入混凝土，能明顯的改善孔結構，孔隙明顯細化，小于20 nm的無害孔明顯增多。最可幾孔徑和平均孔徑越小，混凝土的抗壓強度越大，用平均孔徑能較好地表示稻殼灰混凝土孔參數。對不同的水膠比，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 高強混凝土

蔡瑞環對利用稻殼灰和各中摻合料配置C100高強混凝土進行對比研究[6]:在水灰比為0.22時，稻殼灰和氣化稻殼灰摻合料新拌混凝土的工作性能良好，經時損失較小，但流出時間出現下降，并存在一定的發粘現象，且工作性和硅灰相接近，略好于偏高嶺土；28 d的抗壓強度，電爐熱解稻殼灰達到了最大值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時其28 d抗壓強度達到了104.5MPa，好于空白樣，并和偏高嶺土強度相接近；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

岳昌年對稻殼灰在碾壓混凝土中的作用進行研究[7]，結果表明:摻稻殼灰的碾壓混凝土按強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（按強度）由108 kg/m3增至126 kg/m3；碾壓混凝土抗壓強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，其最高抗壓強度分別可達71MPa、51MPa、45MPa、27MPa 和 20MPa。

2.3 稻殼灰保溫磚

利用稻殼灰生產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，摻入適當粘結劑等其它輔助原料，經混合攪拌、成型、干燥、焙燒而成。具有外觀潔白、重燒線收縮小、高溫導熱系數低等特點。經陶瓷烤花爐試用證明，和硅藻土磚相比，節電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，該材料性能優異，現已批量生產；美國往處理過的稻殼灰內兌入交聯劑，隨后加進涂料，從而使涂料常見的龜裂現象消失；日本將稻殼灰與水泥、樹脂混勻，再經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度特性和孔結構研究.武漢理工大學學報,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.硅酸鹽學報,2008,36(S1):136-139.

[6]蔡瑞環.高活性稻殼的制備及其在超高性能混凝土中的應用[M].廣州:暨南大學，2008.

[7]岳昌年.摻稻殼灰碾壓混凝土的初步研究.蘇州城建環保學院學報,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.建筑節能,1991(1):22-27.