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1、水泥·可持續(xù)發(fā)展能與硅灰媲美的礦物摻合料——低溫稻殼灰□文/歐陽東生物礦化的方式富集在稻殼中,等于為人類提取了 一、引言大量非晶態(tài)的SiO。作者的研究工作表明,稻殼通2 現(xiàn)代混凝土正由傳統(tǒng)的水泥、砂、石、水四過生物礦化的方式富集的非晶態(tài)SiO2以納米顆粒的形組分向多組分的方向發(fā)展。化學(xué)外加劑(主要是超塑態(tài)存在。在600℃以下將稻殼進(jìn)行控制焚燒,所得化劑)已穩(wěn)定地成為混凝土的第五組分;而礦物外加的低溫稻殼灰(Lowtemperaturericehuskash,劑(主要是高活性火山灰材料)由于對(duì)混凝土的力學(xué)L-RHA
2、)90%以上為SiO2,并且這種SiO2保持在稻殼性能,工作性能和耐久性能有重要的提升作用,正成中的存在狀態(tài)不變——SiO2為無定形狀態(tài),以約為高強(qiáng)、高性能混凝土必要的第六組分。50nm大小的顆粒為基本粒子,松散粘聚并形成大量 硅灰(主要成分為無定形的SiO2)作為目前活納米尺度孔隙。這種具有納米結(jié)構(gòu)的生物SiO2可以性最好的礦物摻合料,在高強(qiáng)高性能混凝土的配制中廉價(jià)制得,它比表面積巨大,具有超高的火山灰活可以起到顯著的增強(qiáng)作用。但由于硅灰數(shù)量稀少,價(jià)性,對(duì)水泥混凝土具有強(qiáng)烈的增強(qiáng)改性作用,是一格高昂,難以在實(shí)際工
3、程中應(yīng)用,因而風(fēng)選粉煤灰、種混凝土頂級(jí)礦物摻合料。從資源利用和物料平衡磨細(xì)礦渣脫穎而出,成為我國目前混凝土行業(yè)配制高的角度來看,在控制條件下焚燒稻殼(控制條件是強(qiáng)高性能混凝土最常用的礦物摻合料。此外,磨細(xì)天為了保證稻殼灰有高的火山灰活性和燃燒過程不產(chǎn)生然沸石粉和活化高嶺土也相繼被開發(fā),以期望能替代污染),將得到的稻殼灰(RHA)用于水泥混凝土硅灰。行業(yè)最為合適?! ∪欢?,就反應(yīng)活性和增強(qiáng)作用而言,當(dāng)前大規(guī)?! ∥覈炷敛牧峡茖W(xué)奠基人吳中偉院士高度評(píng)價(jià)開發(fā)應(yīng)用的礦物摻合料與硅灰相比仍有較大差距。究了這一研究工作。在《
4、高性能混凝土的發(fā)展趨勢與問竟能否找到和硅灰活性相當(dāng)而又?jǐn)?shù)量巨大的摻合料?題》一文中,吳中偉院士指出,稻殼灰“可望接近硅答案是肯定的,它就是未被充分認(rèn)識(shí),有著巨大潛在灰功效”。價(jià)值而原料在我國又極為豐富的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品——稻殼 二、低溫稻殼灰與硅灰的比較灰(RHA)?! 〉練せ业脑牧蠟榈練?。我國稻殼數(shù)量每年超過1、化學(xué)與礦物組成。4000萬噸,數(shù)量十分巨大。但至目前為止,稻殼仍未L-RHA的化學(xué)分析結(jié)果見表1??梢奓-RHA的化找到很好的開發(fā)利用途徑。一些地方將稻殼用作豬和學(xué)組成與對(duì)比樣硅灰(青海省青山機(jī)械廠產(chǎn)凝聚硅家
5、禽的飼料,但這種做法并不符合現(xiàn)代動(dòng)物營養(yǎng)科灰)接近,其中SiO都占90%左右。L-RHA中SiO22學(xué)。一些地方將它棄作農(nóng)業(yè)廢棄物,沒有加以利用,純度不是太高,但用于混凝土材料已經(jīng)足夠。L-更對(duì)農(nóng)村環(huán)境造成了污染。RHA的X-射線衍射圖與硅灰衍射圖也幾乎完全一稻殼含有約20%無定形態(tài)的SiO(蛋白石或硅致,均無明顯的晶態(tài)SiO衍射峰(圖1)。這表明22膠),這是一種有價(jià)值的礦物。自然界中的SiO大多低溫稻殼灰中的SiO焚燒后保持無定形狀態(tài)不變。22數(shù)呈結(jié)晶狀態(tài)存在,無定形SiO很少。水稻將土壤2、顯微結(jié)構(gòu)。2中稀薄的
6、無定形SiO如蛋白石SiO·nHO等通過N吸附法測定L-RHA的比表面積為77.42平方2222·42·中國建材2003年第6期水泥·可持續(xù)發(fā)展表1RHA與SF的化學(xué)分析基本粒子。由此可見,低溫稻殼灰中含有大量納SiOCaOAlOFeOMgOKONaOI.L.米尺度的Si02粒子和納米尺度的空隙。這種顯微2232322L-RHA91.710.860.360.900.311.670.123.13結(jié)構(gòu)對(duì)L-RHA的化學(xué)活性非常有利。3、對(duì)高強(qiáng)混凝土增強(qiáng)效果。硅灰91.320.521.080.831.150.940.302
7、.77 在0.30和0.44的固定水灰比下,研究了低溫稻殼灰和造粒硅灰(美國進(jìn)口)以不同的替代量取代水泥時(shí)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。 從表2看出:在固定水灰比時(shí),L-RHA對(duì)高強(qiáng)和超高強(qiáng)混凝土有強(qiáng)烈的增強(qiáng)作用,摻量在10%~20%時(shí),可提高混凝土抗壓強(qiáng)度10兆帕以上。這種增強(qiáng)圖1稻殼灰和硅灰的X射線衍射圖效果超過了造粒硅灰。米/克,對(duì)比硅灰的比表面積為23.30平方米/克。 三、問題探討在SEM下對(duì)它們的顆粒形貌進(jìn)行了觀察:L-RHA為數(shù)微米大小的碎石狀顆粒,而硅灰為小得多的完美實(shí)心雖然我國的稻殼數(shù)量最大,但我國對(duì)稻
8、殼灰的圓球,直徑約0.1微米(圖2)。由此可以推斷,RHA是研究不多。造成這種狀況的原因是:(1)我國飼料工一種多孔性物質(zhì),其顆粒內(nèi)部并不致密。業(yè)過去長期大規(guī)模利用稻殼,以至稻殼成為一種價(jià)格 美國學(xué)者P.K.Metha對(duì)稻殼灰微米尺度的顯微結(jié)不算太低的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品;(2)RHA不是現(xiàn)成的火山灰構(gòu)進(jìn)行過分析,發(fā)現(xiàn)稻殼灰中存在大量微米尺度的孔材料,