稻殼灰噴射混凝土的研究現狀

周澳成，劉宜思

(安徽理工大學，安徽 淮南 232001)

0 前 言

我國作為一個農業大國，稻谷產量約占全世界的20%。根據國家統計局統計顯示，在2018年，我國稻谷產量突破2億t，達到了21 212.90萬t，因此稻殼產量同樣巨大，且在國內利用率極低，僅有少量的稻殼被利用，作為生物發電以及硅酸鹽、活性炭等產品。稻殼大多被就地丟棄或焚燒，不僅污染環境，而且浪費資源，不利于綠色科學的發展理念。

噴射混凝土是利用噴射裝置將混凝土拌合物通過氣壓噴射到巖石、土壤或者建筑表面，在速凝劑的作用下迅速凝結硬化，粘附在上述表面上的一種混凝土。由于其不需要模板，節省了成本，同時施工速度更快，提高施工進度，在礦山巷道、交通隧道、基坑邊坡支護、襯砌以及一些地下、水下的構筑物進行修補中得到廣泛的應用。在四川漁子溪二級電站的噴射混凝土的新工藝研究中，發現拌合料中摻入硅粉增強了粘聚性，減少了回彈率，改善了和易性。然而硅粉價格較為昂貴，不利于工程中的廣泛應用，許之泳等[1]經過多年研究發現，開發出稻殼灰(RHA)材料，稻殼灰中富含大量SiO2，可以較好地取代硅粉應用到工程中。

1 研究現狀

20世紀80年代，便有科學家將稻殼摻入水泥砂漿中，研究其稻殼水泥混凝土的基本力學性能。但是存在弊端，因為稻殼本身仍具有大量有機物成分，可能存在腐敗，影響混凝土強度，同時稻殼個體差異較大，難以穩定控制變量，影響實驗精準。但是一般燃燒后的稻殼灰，由于燃燒不充分，含有大量碳元素，可能加速混凝土碳化，影響其強度。隨著后續大量研究人員的深入研究，胡恒等[2]發現了稻殼灰的最佳燒成溫度是600 ℃，恒溫2 h。超過600 ℃燒制的稻殼灰開始失去活性，但是在800 ℃時，所燒制的稻殼灰仍具有較高的活性，可用于工廠燃燒后的大批量生產。因此，稻殼灰燒制溫度應在600 ℃～800 ℃為宜，才可以充分利用其火山灰反應。于景良[3]均認為20%的稻殼灰摻量水泥混凝土是最優摻量，同比普通為摻加稻殼灰的混凝土的早期抗壓強度和后期抗壓強度均顯著提升。歐陽東等認為600 ℃低溫燃燒所得稻殼灰有大量納米尺度SiO2粒子和大量納米尺度的孔隙使稻殼灰具有火山灰活性。所得稻殼灰替代水泥量在10%～20%時可提高混凝土的抗壓強度，至少10 MPa以上[4-5]。劉小梅[6]經過試驗研究發現最佳的制備稻殼灰工藝條件是先在水中浸泡稻殼24 h，再用1.1%的鹽酸浸泡24 h，然后在馬弗爐中以550 ℃進行焚燒4.5 h，可以得到最佳的稻殼灰。然而筆者認為過程較為繁瑣，在工程中大批量的生產仍有待考究。王維紅[7]通過大量實驗得出稻殼灰的最佳粉磨時間為45 min，且摻量應少于15%為宜，摻入稻殼灰的混凝土不提高抗壓強度，但是能提高劈裂抗拉強度。稻殼灰混凝土的水膠比越小，耐腐蝕性越好；稻殼灰可有效降低混凝土隔熱系數，提高隔熱性能。

2 展 望

綜上所述，水稻在我國乃至是世界的產量都非常高，故而稻殼產量也非常豐富，而且處于初步開發階段，開發空間很大，同時價格低廉。稻殼灰所制得溫度約在600 ℃～800 ℃之間，區間相對較大，易于控制且自身也較為穩定，工廠易于批量制備，未來可以更為廣泛地利用。稻殼灰可以替代部分水泥，節約混凝土生產成本，減少稻殼和水泥生產的污染。它是一種綠色建材，有利于自然的可持續發展，具有很大的發展潛力。稻殼灰可以達到納米尺度，因此，易于應用到噴射混凝土中，同時噴射混凝土中需要的硅粉也可由稻殼灰替代。同時，國內外應用稻殼灰在噴射混凝土工程中應用的尚屬罕見。

稻殼灰混凝土具有較好的耐腐蝕性和優秀的隔熱性能，不僅可以作為節能新建材推廣，同時對礦下高溫災害的隔絕也起到了一定的作用。因此，筆者認為，稻殼灰噴射混凝土具有很大發展潛力。由于噴射混凝土與普通混凝土的配合比存在差異，筆者將進一步對稻殼灰噴射混凝土的力學性能進行進一步的研究。

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