稻殼再生骨料混凝土導熱性能試驗研究

游 帆

稻殼再生骨料混凝土導熱性能試驗研究

游 帆

(福建江夏學院工程學院 福建福州 350108)

以破碎市政道路廢棄混凝土為再生粗骨料，研究再生粗骨料取代率對再生骨料混凝土導熱系數的影響規律；在此基礎上，摻入粉煤灰與稻殼，分別研究其對再生骨料混凝土導熱性能改善效果。研究結果表明，提高再生粗骨料取代率可減低混凝土的導熱系數；粉煤灰摻量在20%以內對再生骨料混凝土導熱性能無明顯影響；稻殼可顯著改善再生骨料混凝土的導熱性能，100%再生粗骨料、20%稻殼摻量的再生骨料混凝土導熱系數約為相同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土的18.3%，普通混凝土的28.3%。

再生粗骨料；粉煤灰；稻殼；導熱性能

0 引言

隨著城市化進程的加快，因工程施工、拆遷、裝修產生的建筑垃圾與日俱增，帶來的環境、資源問題也愈發突出。對建筑垃圾中占用比重較大的廢棄混凝土進行資源化利用，成為解決問題的關鍵，再生骨料應運而生[1]。再生骨料離散性大、棱角多、孔隙率高，將再生骨料混凝土加工成保溫隔熱砌塊，能充分利用再生骨料導熱系數低的優勢，從自身材性上降低砌塊的導熱系數，使得砌塊的保溫隔熱性能提高，為再生骨料的實際工程應用提供一個新的方向[2-4]。我國稻殼產量高， 稻殼資源十分豐富。將稻殼摻入混凝土，可以充分利用其多孔性、低密度、低導熱系數的特點，在改善混凝土保溫隔熱性能同時，減少稻殼不易分解帶來的環境問題，極大地拓展稻殼綜合利用的途徑[5]。

本文以破碎市政道路廢棄混凝土為再生粗骨料，研究再生粗骨料取代率對再生骨料混凝土導熱系數的影響規律；在此基礎上，通過摻入粉煤灰與稻殼，分別研究粉煤灰摻量與稻殼摻量對再生骨料混凝土導熱系數的影響，并提出一種具有較好導熱性能的稻殼再生骨料混凝土。研究結果為稻殼再生骨料混凝土應用于混凝土保溫砌塊提供技術支持。

1 原材料

再生骨料來源于某市政道路改造工程產生的廢棄混凝土，經破碎、篩分得到粒徑5mm～10mm的再生粗骨料。再生粗骨料性能指標如下：表觀密度為2 605kg/m3，吸水率為3.95%，壓碎指標為13.2%。

天然粗骨料選用碎石，堆積密度為1 575kg/m3，表觀密度為2 640kg/m3；水泥為福建省順昌水泥廠生產的煉石牌42.5普通硅酸鹽水泥，表觀密度為3 080kg/m3；II級粉煤灰，表觀密度為2 300kg/m3；細骨料選用天然細骨料，細度模數為2.24；稻殼容重為130kg/m3；普通自來水及萘系高效減水劑。

2 試驗方案

2.1 試驗設計

以市政道路廢棄混凝土破碎而成的再生粗骨料取代天然粗骨料，研究再生粗骨料取代率對再生骨料混凝土導熱系數的影響規律，再生粗骨料取代率分別取0%、30%、50%、70%、100%。在上述實驗結果基礎上，分別研究粉煤灰摻量、稻殼體積摻量對再生骨料混凝土導熱性能的影響，粉煤灰摻量取0%、5%、10%、15%、20%、25%，稻殼摻量取0%、3%、6%、9%、12%；其中，粉煤灰摻量為粉煤灰質量占膠凝材料質量百分比，稻殼體積摻量為稻殼體積占混凝土總體積的百分比。取代水泥試驗共配制13組水膠比為0.5的C15混凝土，以探討再生粗骨料取代率、粉煤灰摻量、稻殼摻量為因素對再生骨料混凝土導熱性能的影響。

2.2 試驗測試方法

采用熱流法導熱儀HFM436/3/1E測試混凝土試件的導熱系數。根據熱流法導熱儀HFM436/3/1E對試件的要求，試件尺寸為300mm×300mm×50mm。混凝土板成型試模采用精制鋼模，拆模后對混凝土板成型面磨平，控制混凝土板表面不平行度，滿足《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定熱流計法》(GB/T 10295-2008)對其的要求。磨平后放入標準養護室養護至28d。在測試混凝土板之前，將試件放入通風的烘箱烘干至恒重，并測量試件干燥前后的質量。

3 試驗結果與分析

3.1 再生粗骨料取代率對再生骨料混凝土導熱性能影響

不同再生粗骨料取代率下，再生骨料混凝土導熱系數及干密度的試驗結果，如表1和圖1～2所示。

表1 再生骨料混凝土導熱系數及干密度

由表1和圖1可見，隨著再生粗骨料取代率的提高，混凝土的導熱系數降低；再生粗骨料取代率為30%、50%、70%、100%的再生骨料混凝土比普通混凝土導熱系數分別減少了4.4%、6.1%、8.9%、12.2%。

圖1 不同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土導熱系數

這主要是由于：與天然粗骨料相比，由廢棄混凝土破碎而成的再生粗骨料表面附著舊砂漿，致使其孔隙率高、密度低；因此，提高再生粗骨料取代率會越低再生骨料混凝土密度。隨著再生粗骨料取代率提高，再生骨料混凝土干密度逐漸減少；再生粗骨料取代率為30%、50%、70%、100%的再生骨料混凝土干密度比普通混凝土分別減小了0.6%、1.2%、1.6%、2.2%。影響建筑材料的導熱系數主要體現在密度上；密度越小，表示材料中所含的導熱系數小的介質越多，因而使導熱系數越小[6]，如圖2所示。

圖2 不同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土干密度

3.2 粉煤灰摻量對再生骨料混凝土導熱性能的影響

再生粗骨料取代率為100%基礎上，不同粉煤灰摻量下的再生骨料混凝土導熱系數及干密度的試驗結果，如表2和圖3～圖4所示。

表2 再生骨料混凝土導熱系數及干密度

從表2和圖3可見，當粉煤灰摻量不大于20%時，不同粉煤灰摻量的再生骨料混凝土導熱系數相差在2.5%以內，影響較小。當粉煤灰摻量較少時，對再生骨料混凝土密度影響很小。由表2和圖4可以看出，粉煤灰摻量分別為0%、5%、10%、15%、20%的再生骨料混凝土，干密度相差在1.4%以內。

圖3 不同粉煤灰摻量的再生骨料混凝土導熱系數

圖4 不同粉煤灰摻量的再生骨料混凝土干密度

3.3 稻殼摻量對再生骨料混凝土導熱系數的影響

再生粗骨料取代率為100%、粉煤灰摻量為0%的基礎上，不同稻殼摻量下的稻殼再生骨料混凝土導熱系數及干密度的試驗結果，如表3和圖5～圖6所示。

由表3和圖5可以看出，稻殼摻量的增大，再生骨料混凝土導熱系數降低；稻殼摻量為5%、10%、15%、20%的再生骨料混凝土導熱系數比不摻稻殼的再生骨料混凝土導熱系數分別降低了6.3%、12.3%、16.1%、18.3%。

表3 稻殼再生骨料混凝土導熱系數及干密度

圖5 不同稻殼摻量的再生骨料混凝土導熱系數

稻殼的加入，使得再生骨料混凝土的密度減少；由表3和圖6可以看出，隨著稻殼的摻入，再生骨料混凝土的干密度不斷減少，當再生粗骨料的取代率為100%的時候，稻殼的摻量為5%、10%、15%、20%的再生骨料混凝土干密度，比不摻稻殼的再生骨料混凝土分別降低了1.3%、2.1%、2.6%、3.1%。因此稻殼摻量增加，再生骨料混凝土導熱系數降低。

圖6 不同稻殼摻量的再生骨料混凝土干密度

由表1與表3可知，100%再生粗骨料、20%稻殼摻量的稻殼再生骨料混凝土導熱系數約為相同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土的18.3%，普通混凝土的28.3%。

4 結論

(1)隨著再生粗骨料取代率的提高，再生骨料混凝土的導熱系數降低。再生粗骨料取代率為30%、50%、70%、100%的再生骨料混凝土導熱系數比普通混凝土分別降低了4.4%、6.1%、8.9%、12.2%。

(2)粉煤灰摻量不大于20%時，對再生骨料混凝土導熱系數影響不明顯。

(3)稻殼摻量不大于20%時，稻殼再生骨料混凝土導熱系數隨稻殼摻量的增大而降低。

(4)摻入稻殼后可顯著改善再生骨料混凝土的導熱性能；100%再生粗骨料、20%稻殼摻量的稻殼再生骨料混凝土，其導熱系數約為相同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土的18.3%，普通混凝土的28.3%。

[1] 冷發光，何更新，張仁瑜.國內外建筑垃圾資源化現狀及發展趨勢[J].商品混凝土，2009(3):20-23.

[2] 楊曉光，郝永池，薛勇.再生骨料基本性能的研究[J].混凝土，2012(2):66-68.

[3] 許岳周，石建光.再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析與評價[J].混凝土，2006(7):41-46.

[4] 謝瓊，婁宗科.稻殼混凝土力學性能試驗研究[J].混凝土，2008(5):73-74.

[5] 鄭建嵐，張會芝.自保溫再生混凝土空心砌塊的熱工性能研究[J].工程力學，2015，32(5):51-56.

[6] 陳凱華，羅素蓉，鄭建嵐.引氣玻化微珠再生混凝土保溫隔熱性能試驗研究[C]∥第三屆全國再生混凝土學術交流會論文集.2012.

Experimental study of thermal conductivity of rice husk recycled aggregate concrete

YOUFan

(College of Engineering，FujianJiangxia University，Fuzhou 350108)

Waste concrete coming from crushed municipal road was used as recycled coarse aggregate, and the impact of replacement rate of recycled coarse aggregate on thermal conductivity of recycled aggregate concrete was studied. Based on this， fly ash and rice husk were added to investigate their influence on thermal conductivity of recycled aggregate concrete respectively. Research result showed that the increase of replacement rate of recycled coarse aggregate reduced thermal conductivity of concrete， the addition of fly ash within 20% showed little impact on thermal conductivity of recycled aggregate concrete， and the addition of rice husk could noticeably enhance thermal conductivity of recycled aggregate concrete with 20% addition of rice husk in recycled aggregate concrete showed only 18.3% thermal conductivity compared with that of recycled aggregate concrete with the same recycled coarse aggregate replacement rate and 28.3% thermal conductivity compared with that of normal concrete.

Recycled coarse aggregate; Fly ash；Rice husk; Thermal conductivity

校青年科研人才培育基金項目(JXZ2015005)

游帆(1989.9- ),男，助教。

E-mail:479188048@qq.com

2017-02-16

TU111.2+4

A

1004-6135(2017)04-0096-03