全级配理念稻壳灰自流平混凝土实验研究(附件)
自密实混凝土是一种新型的高性能混凝土,其拌合物具有很高的流动性和抗离析性。在浇筑过程中不需要振捣,或只需要轻微的振捣依靠自重作用就能穿越密集的钢筋并充满模型。这样不仅可以改善施工环境,还可以提高施工速率,保证施工质量。同时具有足够的粘聚性，防止离析泌水且拌合物均匀密实,这样使得自密实混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性能。建筑材料改革 与建筑节能己成为我国的基本国策,研制满足国家建筑节能规范的新型结构材料,己成为材料科研工作者的使命。发展绿色环保的高性能耐久的混凝土,是通过不断外掺添加剂和混合材料来开发研究的。由于我国的稻谷生产量大,其年产的谷壳可达三千多万吨,从开发绿色保温隔热混凝土、减少环境的污染、提高稻壳灰利用率的多重要求出发,研究开发稻壳灰高性能混凝土成为当今的新型课题。稻壳灰水泥混凝土不仅可作为渠道衬砌材料使用,而更能作为一种绿色环保保温材料使用。外掺稻壳灰不但能提高混凝土自身密实度,还在一定程度上节约水泥。根据稻壳灰不同的性能,开发研究新型绿色环保混凝土是目前研究的一大热点,同时也具有显著的经济效益、环保效益,对支持地方经济发展有重要意义。本文以稻壳灰对混凝土性能的影响规律作为主要研究目的,先通过水泥胶砂正交试验,研究了三种稻壳灰以及不同掺量对混凝土性能的影响,优选了稻壳灰及的掺量。而后进行混凝土实验以基准组作为比较对象,研究了单掺硅灰组、单掺稻壳灰组对混凝土抗压强度、流变性能等性能的影响规律。主要研究结果如下:通过胶砂实验发现掺量10%-30%适合。混凝土的流变性能随稻壳灰掺量的增加而降低，抗压强度除25%比空白样都有提升。综合分析，掺15%最合适。关键词 稻壳灰，自密实混凝土，抗压强度，流变性能 关键词 ×××，×××，×××，×××（小4号宋体）1、“关键词” 为小4号黑体。2、关键词的个数为3~8个。关键词的排序，通常应按研究的对象、性质（问题）和采取的手段排序，而不应任意排列。3、“关键词”后面不加冒号，关键词与关键词之间用全角逗号（，）隔开，最后一个关键词后不加任何标点符号。 目录
1绪论 3
1.1 课题背景 3
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 国外研究现状 4
1.2.2 国内研究现状 4
问题）和采取的手段排序，而不应任意排列。3、“关键词”后面不加冒号，关键词与关键词之间用全角逗号（，）隔开，最后一个关键词后不加任何标点符号。 目录
1绪论 3
1.1 课题背景 3
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 国外研究现状 4
1.2.2 国内研究现状 4
1.3 自密实混凝土的主要性能 5
1.3.1 自密实混凝土的原材料 5
1.3.2自密实混凝土的特性 6
1.4.1 稻壳及稻壳的特性 7
1.4.2 稻壳灰的制备 7
1.5研究目标 8
1.6研究意义 8
1.7研究内容 9
2 试验原材料及试验方法 9
2.1 原材料 9
2.1.1 水泥 9
2.1.2稻壳灰 9
2.1.3砂 10
2.1.4石 10
2.1.5水 11
2.2 全级配混凝土工作性及强度试验方法 11
2.2.1全级配稻壳灰的含义 11
2.2.2 实验流程 11
2.2.3 坍落度及其扩展度 12
2.2.4养护流程 13
2.2.5 混凝土抗压强度试验 13
3 混凝土的流变性的研究 15
3.1 自密实混凝土的流变学机理 15
3.2 宾汉姆模型 15
3.3自密实混凝土流动密实能力 16
4 稻壳灰对水泥砂浆的影响 18
4.1实验方法及水泥胶砂配合比 18
4.2 实验数据及分析 19
5 自流平混凝土配合比设计与正交实验 21
6 实验中选用的工作性测试方法 24
7实验结果分析 24
8掺稻壳灰混凝土与掺硅灰混凝土的对比 26
结论 27
参 考 文 献 28
引用 29
1绪论
我国水稻的年产量约占世界产量的1/3也就是6亿吨。稻壳的特点是表面坚硬它的堆积密度小且化学成分中硅含量高，因此难以被细菌分解还导致环境污染。捣鼓在加工过程中会产生大约20%的稻壳，因此我国每年会产生1.2亿左右的稻壳。我国的大量基础设施会消耗大量的天然能源且破换环境。科研人员发现水稻能以生物矿化的方式将土壤中的二氧化硅集中在稻壳内部，在700℃以下将稻壳进行焚烧控制，可以用90%所得的低温稻壳灰成分中为无定形二氧化硅廉价制得纳米结构材料。然而我国对于稻壳的处理，除了极少部分用于燃料、动物饲料、酿酒发酵和当做肥料。此外大部分作为农物废弃料或者在野外焚烧，对环境污染造成极大的危害。因此，更加有效的利用稻壳、减轻环境污染、废弃物利用等问题急待解决，而将稻壳灰应用于混凝土的前景广泛。
1.1 课题背景
世界建筑行业已经将建筑材料的改革与节能环保作为发展的主旋律，材料科技者的主攻方向是发展新型材料与节能环保，因此需要在混凝土中加入各种外参料实验研究生态型高性能混凝土。自改革开放以来，祖国的建设日新月异，对于建筑材料的需求始终很大。但是这也导致了大量的生态资源被过度开发，冲长远的角度来看不能可持续发展，不符合国家“十三五”发展纲要。纲要指出要把建筑、工业、水利和交通等民生行业进行改革创新，加大节能减排的力度，大力支持经济环保类企业。土木工程，因为其大量的占用生态资源，改革混凝土等材料使这些材料更加环保与低碳是势在必行的。根据相关文献报道，中国建筑工程能耗量居高不下，达到环比国外能耗量的5至6倍，土木工程能耗量占国民经济总能耗的40.1%，按目前的建筑发展速度计算，预计15年后该值将达到50%。故此国家针对建筑节能环保出台了相关的法律法规来规范和扶持建筑业材料的改革创新；但是要实现这一伟大的目标，需要社会各方面的积极支持与配合。为此，全国各大土木工程高校的教授与学生积极响应。针对这一政策最关键的是研制出高性能环保材料。所以节能环保型混凝土是当下研究热点与焦点。稻壳灰代替水泥掺入混凝土中，可以降低成本，节约自然资源，循环利用农业废弃物，符合可持续发展，这项研究前景光明，但道路曲折需要更进一步的探索。
1.2 国内国外研究的现状
1.2.1 国外研究现状
学术界对稻壳灰的燃烧有着较广泛的研究，但是研究深度还不够，一般是在微米尺度上的显微观察，只是知道它是多孔结构，对稻壳灰的微观结构并未作出一个详细的结论。
稻壳灰是稻壳焚烧后的粉尘。目前焚烧方式一类是生物发电厂控制温度在700℃左右条件下进行焚烧，另一类是自然焚烧，温度一般不超过800℃。国内外已有研究表明，上述焚烧的稻壳灰中非晶质二氧化硅含量超过80%，特别是其较细的颗粒粒径、高表面积特点使其具有火山灰质活性。高流动性主要掺入高效减水剂和矿物外加剂是配制自流平混凝土基本要求。但是稻壳灰可以与硅酸盐形成二氧化硅。因此可以利用稻壳灰代替水泥，而本实验就是研究稻壳灰代替水泥的可行性。
火山灰材料是一种自身胶黏性小且能与氢氧化钙生成含硅的胶黏性材料。水稻也属于火山灰材料因为它可以吸收硅酸盐聚合成活性二氧化硅，因此我们研究就是利用稻壳的这个性质。如何保持稻壳灰中无定性二氧化硅的活性是研究的关键。通过研究将稻壳灰在高温情况下得到的二氧化硅的特质，得出如下结论：
1.在800℃以下得到20μm的二氧化硅颗粒
2.在900℃以上得到40μm~60μm的的二氧化硅颗粒
稻壳灰不能广泛使用是因为其对于燃烧条件很敏感，但是可以通过一定的方法保证温度。国外学者还设计了一种燃烧炉可以控制燃烧温度。这种燃烧炉的特点：
1.节约能源，节约用电，降低环境污染。还能减少锅炉的燃烧时间。
2.能延长锅炉的使用寿命
3.可以降低锅炉本体，不改变燃烧功能
4.可以实现稳定的燃烧温度效率大大提高。
1.2.2 国内研究现状
我国从很早就开始着手研究稻壳灰的代替混凝土的可行性问题，并且取得了一些成就。但是通过单一的工艺方法提取二氧化硅还需改善。
稻壳灰也就是水稻收成之后的稻壳被露天焚烧后的灰烬。以前一般眼光来看稻壳基本无用，后面慢慢的发展到用来制造燃料，燃烧发电等等。由于早期稻壳灰研究中稻壳灰不能大量的掺加而且实验结果也不是很满意。后来冯庆革学者指出稻壳灰可以适当代替水泥加入混凝土中改善其孔隙结构和提高混
1绪论 3
1.1 课题背景 3
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 国外研究现状 4
1.2.2 国内研究现状 4
问题）和采取的手段排序，而不应任意排列。3、“关键词”后面不加冒号，关键词与关键词之间用全角逗号（，）隔开，最后一个关键词后不加任何标点符号。 目录
1绪论 3
1.1 课题背景 3
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 国外研究现状 4
1.2.2 国内研究现状 4
1.3 自密实混凝土的主要性能 5
1.3.1 自密实混凝土的原材料 5
1.3.2自密实混凝土的特性 6
1.4.1 稻壳及稻壳的特性 7
1.4.2 稻壳灰的制备 7
1.5研究目标 8
1.6研究意义 8
1.7研究内容 9
2 试验原材料及试验方法 9
2.1 原材料 9
2.1.1 水泥 9
2.1.2稻壳灰 9
2.1.3砂 10
2.1.4石 10
2.1.5水 11
2.2 全级配混凝土工作性及强度试验方法 11
2.2.1全级配稻壳灰的含义 11
2.2.2 实验流程 11
2.2.3 坍落度及其扩展度 12
2.2.4养护流程 13
2.2.5 混凝土抗压强度试验 13
3 混凝土的流变性的研究 15
3.1 自密实混凝土的流变学机理 15
3.2 宾汉姆模型 15
3.3自密实混凝土流动密实能力 16
4 稻壳灰对水泥砂浆的影响 18
4.1实验方法及水泥胶砂配合比 18
4.2 实验数据及分析 19
5 自流平混凝土配合比设计与正交实验 21
6 实验中选用的工作性测试方法 24
7实验结果分析 24
8掺稻壳灰混凝土与掺硅灰混凝土的对比 26
结论 27
参 考 文 献 28
引用 29
1绪论
我国水稻的年产量约占世界产量的1/3也就是6亿吨。稻壳的特点是表面坚硬它的堆积密度小且化学成分中硅含量高，因此难以被细菌分解还导致环境污染。捣鼓在加工过程中会产生大约20%的稻壳，因此我国每年会产生1.2亿左右的稻壳。我国的大量基础设施会消耗大量的天然能源且破换环境。科研人员发现水稻能以生物矿化的方式将土壤中的二氧化硅集中在稻壳内部，在700℃以下将稻壳进行焚烧控制，可以用90%所得的低温稻壳灰成分中为无定形二氧化硅廉价制得纳米结构材料。然而我国对于稻壳的处理，除了极少部分用于燃料、动物饲料、酿酒发酵和当做肥料。此外大部分作为农物废弃料或者在野外焚烧，对环境污染造成极大的危害。因此，更加有效的利用稻壳、减轻环境污染、废弃物利用等问题急待解决，而将稻壳灰应用于混凝土的前景广泛。
1.1 课题背景
世界建筑行业已经将建筑材料的改革与节能环保作为发展的主旋律，材料科技者的主攻方向是发展新型材料与节能环保，因此需要在混凝土中加入各种外参料实验研究生态型高性能混凝土。自改革开放以来，祖国的建设日新月异，对于建筑材料的需求始终很大。但是这也导致了大量的生态资源被过度开发，冲长远的角度来看不能可持续发展，不符合国家“十三五”发展纲要。纲要指出要把建筑、工业、水利和交通等民生行业进行改革创新，加大节能减排的力度，大力支持经济环保类企业。土木工程，因为其大量的占用生态资源，改革混凝土等材料使这些材料更加环保与低碳是势在必行的。根据相关文献报道，中国建筑工程能耗量居高不下，达到环比国外能耗量的5至6倍，土木工程能耗量占国民经济总能耗的40.1%，按目前的建筑发展速度计算，预计15年后该值将达到50%。故此国家针对建筑节能环保出台了相关的法律法规来规范和扶持建筑业材料的改革创新；但是要实现这一伟大的目标，需要社会各方面的积极支持与配合。为此，全国各大土木工程高校的教授与学生积极响应。针对这一政策最关键的是研制出高性能环保材料。所以节能环保型混凝土是当下研究热点与焦点。稻壳灰代替水泥掺入混凝土中，可以降低成本，节约自然资源，循环利用农业废弃物，符合可持续发展，这项研究前景光明，但道路曲折需要更进一步的探索。
1.2 国内国外研究的现状
1.2.1 国外研究现状
学术界对稻壳灰的燃烧有着较广泛的研究，但是研究深度还不够，一般是在微米尺度上的显微观察，只是知道它是多孔结构，对稻壳灰的微观结构并未作出一个详细的结论。
稻壳灰是稻壳焚烧后的粉尘。目前焚烧方式一类是生物发电厂控制温度在700℃左右条件下进行焚烧，另一类是自然焚烧，温度一般不超过800℃。国内外已有研究表明，上述焚烧的稻壳灰中非晶质二氧化硅含量超过80%，特别是其较细的颗粒粒径、高表面积特点使其具有火山灰质活性。高流动性主要掺入高效减水剂和矿物外加剂是配制自流平混凝土基本要求。但是稻壳灰可以与硅酸盐形成二氧化硅。因此可以利用稻壳灰代替水泥，而本实验就是研究稻壳灰代替水泥的可行性。
火山灰材料是一种自身胶黏性小且能与氢氧化钙生成含硅的胶黏性材料。水稻也属于火山灰材料因为它可以吸收硅酸盐聚合成活性二氧化硅，因此我们研究就是利用稻壳的这个性质。如何保持稻壳灰中无定性二氧化硅的活性是研究的关键。通过研究将稻壳灰在高温情况下得到的二氧化硅的特质，得出如下结论：
1.在800℃以下得到20μm的二氧化硅颗粒
2.在900℃以上得到40μm~60μm的的二氧化硅颗粒
稻壳灰不能广泛使用是因为其对于燃烧条件很敏感，但是可以通过一定的方法保证温度。国外学者还设计了一种燃烧炉可以控制燃烧温度。这种燃烧炉的特点：
1.节约能源，节约用电，降低环境污染。还能减少锅炉的燃烧时间。
2.能延长锅炉的使用寿命
3.可以降低锅炉本体，不改变燃烧功能
4.可以实现稳定的燃烧温度效率大大提高。
1.2.2 国内研究现状
我国从很早就开始着手研究稻壳灰的代替混凝土的可行性问题，并且取得了一些成就。但是通过单一的工艺方法提取二氧化硅还需改善。
稻壳灰也就是水稻收成之后的稻壳被露天焚烧后的灰烬。以前一般眼光来看稻壳基本无用，后面慢慢的发展到用来制造燃料，燃烧发电等等。由于早期稻壳灰研究中稻壳灰不能大量的掺加而且实验结果也不是很满意。后来冯庆革学者指出稻壳灰可以适当代替水泥加入混凝土中改善其孔隙结构和提高混
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