稻壳灰在各种混凝土中的应用

　　1. 轻混凝土

　　以往，将植物纤维破碎，与适量水泥拌合加工成型制成各种板材，如水泥刨花板、稻草板，作为隔热、吸音板得以应用。根据稻壳的材性，以稻壳为骨料，加入107胶、水泥和水拌合制成稻壳水泥混凝土，按质量用料比例:稻壳∶水泥= (27-18)∶100，水∶水泥=49∶100; 107胶∶稻壳=30∶100，该混凝土容重0.8 kg/m³~1.3 kg/m³，抗压强度8 MP_a~15 MP_a，抗折强度2 MP_a~6 MP_a，导热系数0.23 W/mK左右，在-20℃经过25次冻融后，试样无变化，具有良好的保温隔热性能和耐久性。

　　本混凝土的骨料不需要进行任何预处理，它与用砂石作骨料的混凝土具有完全相同的施工工艺，因此，便于现场拌和施工。稻壳含SiO₂高，润湿后易于压实，干燥后体积不膨胀，也耐腐蚀，这种混凝土与金属有较强的粘接力，可以用钢丝网或钢筋作骨架。由于以韧性很好的稻壳作骨料，因此，混凝土的材性与木材相近，有可锯、可钉、防腐蚀、不易燃烧等特点，拼板可用水泥砂浆粘接，是一种比较理想的轻混凝土。

　　2. 稻壳灰水泥及稻壳灰水泥混凝土

　　稻壳经过专用的烧灰炉烧去有机物，残留下无机物SiO₂灰烬等，再经过磨机磨细，即可得到稻壳灰。就目前来说，稻壳灰在建筑上的应用主要在水泥、高性能混凝土方面。

　　2.1 稻壳灰水泥

　　用稻壳灰与不同比例的波特兰水泥(普通硅酸盐水泥)按0∶100; 30∶70; 50∶50; 70∶30的比例混合，发现含70%的稻壳灰的混合料在所有3、7、28、90天龄期均具有最高强度，抗压强度值分别为: 3 d， 31.9/22.4; 7 d， 45.7/32.5; 28 d， 58.7/42.4; 90 d， 63.9/47.7 (分母代表0∶100时的水泥强度，单位MPa)。“稻壳灰砂浆及混凝土的一个重要性质是它的抗酸侵蚀耐久性特别好”。“稻壳灰作为一种高活性火山灰能减少含活性集料砂浆的碱集料膨胀”。在高强度大体积混凝土中，用稻壳灰可得到高强度而内部温升不大，典型地稻壳灰混凝土28 d强度比普通波特兰水泥混凝土高8%，而在7 d~28 d内部温升却低于21℃。

　　2.2 石灰稻壳灰水泥

　　用消石灰与稻壳灰或生石灰与稻壳灰混合制成消石灰稻壳灰水泥及生石灰稻壳灰水泥。两种石灰稻壳灰水泥的安定性均合格。消石灰稻壳灰水泥的凝结时间较普通水泥略长，而生石灰稻壳灰水泥的凝结时间较快。两种石灰稻壳灰水泥的标准稠度，较硅酸盐水泥标准稠度(24%左右)大得多，这是稻壳灰有特大的比表面积，而引起标准稠度的增加。不掺减水剂用生石灰配制的配合比为0.76∶1∶1.53∶2.70的生石灰稻壳灰混凝土28 d物理力学性能是:塌落度2.5 cm~4.0 cm，抗压强度14.81 MP_a，劈拉强度1.54 MP_a，静压弹模2.01×104MP_a。如适当掺加一些减水剂强度会有所提高。

　　2.3 稻壳灰水泥混凝土

　　稻壳灰有以外掺或内掺形式掺入混凝土，在等量取代20%水泥的情况下掺稻壳灰试件， 3 d、7 d抗压强度均小于未掺稻壳灰的空白组，但28 d抗压强度较空白组增加20%，说明稻壳灰具有较高的火山灰活性，在超量取代水泥的情况下，稻壳灰的增强效果更显著。稻壳灰以外掺形式掺入混凝土的技术条件及结果，力学性能见表1。从表1看出，掺稻壳灰的试验组抗压强度提高的幅度较大，且早期比后期强度高，表明稻壳灰有强烈的增强作用，与硅灰相似。掺入具有分散作用的减水剂，使稻壳灰增强作用得到充分发挥。这是由于稻壳灰掺入混凝土后，高活性的SiO2能较快地与水泥水化生成的氢氧化钙起强烈的火山灰反应形成低钙水化硅酸钙凝胶，起到增加强度，改善骨料水泥石界面结构和填充毛细孔的作用，使混凝土密实性增加，强度大为提高，劈裂抗拉强度、粘结强度、轴心抗压强度、静压弹模、抗氯离子渗透、防锈等性能都得到明显提高和改善。试验结果还表明，使用“双掺”技术效果更佳。南京水利科学研究院所作的该系统研究得出的结论是:掺稻壳灰能制造高强、密实、耐钢锈混凝土，可用来建造大型现代建筑物和高速公路。

　　3. 稻壳灰与绿色高性能混凝土(GHPC)

　　绿色高性能混凝土的提出，是基于世界人口膨胀、生产发达、地球承受的负担剧增，环境破，坏资源枯竭，物种灭绝，极大地威胁着人类的生存与发展。在我国加速发展高性能混凝土(HPC)时，使大量的水泥成为可持续发展的绿色结构材料，具有十分重大的意义。

　　作为GHPC绿色材料应具有这几个特征: (1)  更多地节约熟料水泥，减少环境污染。在GHPC中以磨细水淬矿渣等活性细掺料成为胶凝材料中的主要成分，使生产水泥时CO₂排放量大大减少。

　　(2)  更多地掺加以工业废渣为主的细掺料。掺加以工业废渣为主的细掺料既可节代熟料，改善环境，减免二次污染，又可节省土地和石灰石等资源。过去使用的工业废渣由于加工细度不足，潜在活性远未发挥出来，实属资源浪费。随着技术发展和深入研究，适用GHPC的优质价廉的细掺料被认识和大量生产，硅灰、稻壳灰等应用量逐渐增加。两种以上细掺料的复合材料，及细掺料与高效减水剂的复合使用，将在GHPC中发挥更大作用。

　　(3)  更大地发挥高性能优势，从根本上节减水泥与混凝土的用量。稻壳灰的组成、细度、活性、资源和研究报道说明，大量使用稻壳灰作混凝土的活性细掺料，从技术上看是可行的，是完全符合绿色高性能，可持续发展材料的要求的。