本文選題：稻殼灰混凝土　切入點(diǎn)：力學(xué)性能　出處：《寧夏大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：稻殼灰(Rice Husk Ash,RHA)作為一種再生生物質(zhì)資源,是重要的農(nóng)業(yè)廢棄物之一。僅中國(guó)每年就有約4000萬(wàn)多噸的稻殼產(chǎn)量。但以往稻殼通常用作燃料直接燃燒以提供熱量,利用品質(zhì)相對(duì)較低。將生物質(zhì)稻殼灰資源用于提高混凝土耐高溫性能及保溫材料是目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,通過(guò)溫度和燃燒時(shí)間控制,可以將稻殼轉(zhuǎn)化為高活性的礦物摻合料,對(duì)于工程需求量很大的水利土木建筑業(yè)具有高附加值。目前常用的礦物摻合料有硅灰(SA)、礦渣(SS)、粉煤灰(FA)等。這些組分摻入混凝土可減少水泥用量,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)可改善混凝土耐久性。但由于大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè),造成這些資源短缺和潛在的能源危機(jī)。因此,尋找一種容易獲取且優(yōu)質(zhì)廉價(jià)、活性較高的新型摻合料是建材市場(chǎng)的迫切需求。稻殼灰雖然是農(nóng)業(yè)廢棄的再生生物質(zhì)產(chǎn)物,但煅燒之后的稻殼灰,富含約90%的無(wú)定形Si02,與傳統(tǒng)的粉煤灰、礦渣礦物摻合料相比,稻殼灰的比表面積大而且具有較高的火山灰活性,是理想的活性礦物摻和料,利用我國(guó)數(shù)量龐大的農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)稻殼資源,充分發(fā)揮其內(nèi)在的價(jià)值潛力,將其運(yùn)用于混凝土的生產(chǎn)中,變廢為寶,既緩解了稻殼灰渣對(duì)環(huán)境的壓力,又實(shí)現(xiàn)了建材產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景和重要的環(huán)保經(jīng)濟(jì)意義。本文從能源利用角度,采用寧夏當(dāng)?shù)氐練�、粉煤灰等工農(nóng)業(yè)廢料作為混凝土摻合料,從粉磨稻殼灰的粒徑分布、化學(xué)成分及微觀結(jié)構(gòu)入手,采用宏觀和微觀相結(jié)合的研究方法,對(duì)摻有稻殼灰的水泥基物理力學(xué)性能、稻殼灰混凝土的力學(xué)性能、耐久性能、耐高溫性能和導(dǎo)熱性能及混凝土微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了深入的研究,主要研究工作及成果如下:(1)稻殼灰增加了水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量,延緩了水泥凝結(jié)時(shí)間,而且膠砂強(qiáng)度結(jié)果顯示,稻殼灰的最佳粉磨時(shí)間為45min,稻殼灰與粉煤灰和硅灰復(fù)摻后,并不能改善水泥的早期膠砂強(qiáng)度,但合理的摻量能提高28d水泥膠砂強(qiáng)度。(2)通過(guò)對(duì)混凝土力學(xué)性能研究表明:摻入礦物摻合料之后并不能提高混凝土的早期強(qiáng)度,但對(duì)后期強(qiáng)度增長(zhǎng)顯著,正交試驗(yàn)確定了混凝土的最優(yōu)配合比為水膠比為0.3,稻殼灰摻量為10%,粉煤灰摻量為15%,硅灰摻量為5%;并分析單摻稻殼灰、復(fù)摻稻殼灰/粉煤灰、稻殼灰/硅灰及三摻礦物摻合料對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律,結(jié)合SEM微觀技術(shù)測(cè)試了水泥石微觀結(jié)構(gòu),結(jié)果顯示,與未摻礦物摻合料的基準(zhǔn)混凝土(JZ)相比,摻入稻殼灰后凈漿試件顯微結(jié)構(gòu)更加密實(shí),RHA的摻入能夠降低凈漿中氫氧化鈣(C-H)含量并細(xì)化大尺寸的C-H晶體,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)稻殼灰混凝土的128d強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值較吻合。(3)對(duì)稻殼灰混凝土進(jìn)行抗侵蝕性能檢測(cè),結(jié)果表明稻殼灰可以提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能,稻殼灰與粉煤灰、硅灰復(fù)摻后的效果更好,并分析了稻殼灰、粉煤灰和硅灰對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性的影響規(guī)律,揭示其對(duì)混凝土耐腐蝕性的機(jī)理,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,建立了混凝土耐硫酸鹽腐蝕的壽命預(yù)測(cè)模型,并根據(jù)該模型對(duì)不同種類混凝土進(jìn)行了壽命預(yù)測(cè)。(4)基準(zhǔn)(JZ)混凝土的抗凍性能要優(yōu)于單摻RHA、復(fù)摻RHA/FA、RHA/SA、FA/SA及三摻RHA/FA/SA混凝土;但在摻有礦物摻合料的混凝土中復(fù)摻RHA/FA混凝土抗凍性較好,水膠比越大,混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量和質(zhì)量損失下降越嚴(yán)重,抗凍性越差。在三種凍融介質(zhì)下,混凝土在3.5%NaCl溶液中的質(zhì)量損失率最大,相對(duì)動(dòng)彈性模量損失率的大小關(guān)系為:5%Na2SO43.5%NaCl水。(5)稻殼灰、粉煤灰和硅灰礦物摻合料的加入,顯著降低了混凝土的電通量,且電通量隨水灰比的增大而增大,水膠比0.35混凝土的電通量是0.3混凝土的2倍,水膠比0.4混凝土的電通量是0.3混凝土的將近5倍,R20F15S5(摻20%稻殼灰+15%粉煤灰+5%硅灰)混凝土的電通量最低,僅有160.6庫(kù)侖,抗?jié)B性能是理想的。(6)適量加入稻殼灰能顯著提高混凝土的耐高溫性能,在800℃高溫,R20F15S5混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到36.1MPa,約為JZ混凝土的2倍,同時(shí)分析了稻殼灰對(duì)混凝土力學(xué)性能及耐高溫的影響規(guī)律,并借助微觀手段(SEM、XRD、DSC-TG)揭示混凝土在經(jīng)歷不同溫度后的微觀形貌及物相變化規(guī)律。(7)摻入稻殼灰后的混凝土導(dǎo)熱系數(shù)大幅度降低,稻殼灰混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)隨著水膠比的增加而減小,當(dāng)水膠比為0.3,稻殼灰摻量10%,粉煤灰摻量為15%的稻殼灰混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)最小達(dá)0.239W/(m·k),比基準(zhǔn)混凝土降低32.1%,通過(guò)PKPM能效測(cè)評(píng)軟件模擬分析,結(jié)果顯示,稻殼灰混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)顯著降低了建筑能耗。本文工作豐富了對(duì)RHA的基本特性、RHA混凝土的性能及高溫?zé)岱磻?yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí),所得研究結(jié)果可為稻殼灰在水利土木建筑工程的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供指導(dǎo)和依據(jù)。
[Abstract]:Rice Husk Ash ( RHA ) , as a renewable biomass resource , is one of the important agricultural wastes . The effect of cement on the strength of concrete is not improved by adding mineral admixture . The results show that the optimum mixing ratio of concrete is 0 . 3 , the content of fly ash is 10 % , the content of fly ash is 15 % , and the content of fly ash is 5 % . ( 4 ) The frost resistance of concrete is better than that of single - doped RHA , RHA / FA , RHA / SA , FA / SA and RHA / FA / SA concrete . ( 7 ) The thermal conductivity of the concrete mixed with rice hull ash is greatly reduced . The thermal conductivity of the rice hull ash concrete decreases with the increase of the water - cement ratio . When the water - to - cement ratio is 0.3 , the ash content of the rice hull is 10 % , the content of fly ash is 15 % , the thermal conductivity of the rice hull ash concrete is up to 0.239W / ( m 路 k ) , which is lower than that of the reference concrete .

【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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