复掺凹土稻壳灰的混凝土力学性能试验研究(附件)
混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。为获得一种高性能的混凝土，本文通过不同比表面积的稻壳灰按照0%、10%、30%、50%的比例来部分替代水泥的掺入量，做水泥胶砂力学性能试验，找到最佳的稻壳灰比表面积和掺量。测试的结果表明最佳的稻壳灰比表面积约为6000cm2/g，对水泥胶砂试块力学性能强度提高最适宜的掺量为10%。在此基础上通过用固定稻壳灰取代量为10%，凹土对水泥的替代分0%、2%、4%、6%、8%、10%共六个情况，做水泥胶砂力学性能试验并探讨复掺凹土-稻壳灰对混凝土力学性能的影响。通过标养7d和28d，测其抗压、抗折强度。得出结论综合考虑掺量对混凝土抗压、抗折力学性能的提升效果以及经济性的原则最佳掺量为10%的稻壳灰和2%的凹土。关键词 稻壳灰，凹土，混凝土，抗压强度，抗折强度
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 课题相关领域国内外研究现状 2
1.3 研究的目的和内容 3
1.4 研究途径和技术路线 4
2 单掺稻壳灰水泥胶砂力学性能 5
2.1 试验原材料及其性质 5
2.2 试验所用仪器 10
2.3 试验操作步骤 13
2.4 不同粒径RHA水泥胶砂试验结果与分析 15
2.5 相同粒径RHA水泥胶砂试验结果与分析 18
2.6 本章小结 20
3 复掺凹土稻壳灰水泥胶砂力学性能 20
3.1 试验目的 20
3.2 复掺凹土稻壳灰水泥胶砂试验 21
3.3 本章小结 22
4 复掺凹土稻壳灰混凝土力学性能 23
4.1 概述 23
4.2 试验所用原材料 23
4.3 试验所用主要仪器 26
4.4 试验方案 28
4.5 混凝土的配合比设计 28
4.6 混凝土强度试验 30
4.7 标准养护7天抗压强度 32
4.8 标准养护7天抗折强度 34
4.9 标准养护28天抗压强度 36
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 4.10 标准养护28天抗折强度 38
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 42
1 引言
研究背景
1.1.1 凹土简介
凹凸棒石粘土（简称凹土），又被称为是坡缕石，是稀有矿物之一，虽然世界各地都有发现凹土矿藏的新闻报道，但就对于具有工业意义的储备矿产资源来讲，仅在为数不多的地方存在着储量较大、开发前景较好的凹土矿，我国的江苏安徽矿带是目前国内探明的具有工业利用价值且储量较大、质量较好、易开采的凹土矿带，探明地区储量超过1亿吨，其中在淮安盱眙的凹土矿资源量约占世界储量的49%、中国的74%。因此我国凹土矿产保有储量的绝对数和总的资源量完全能满足近期工业生产的需求，并且与世界各国相比也具有较明显的优势。
1.1.2 稻壳灰简介
根据 FAO 统计，2014 年度世界水稻播种总产量约74096 万吨，中国是当前世界水稻播种面积第二以及稻谷产量第一的国家。国家统计局统计的数据显示，2014年中国水稻总产量 20651 万吨，占世界总产量的27.87%。稻谷中80%左右的重量分别是米粒、碎米等，剩余的约占稻谷重量的20%的是稻壳。稻壳数量庞大,每年的谷壳产量就有４千多万吨，在大多数碾米企业和稻谷种植农户中，稻壳并没有得到很好的利用，大多是在露天环境下闲置堆放，这样不仅会污染环境，还有可能发生火灾，引起不必要的经济损失。又或者将其作为燃料直接燃烧以提供热量，但利用品相相对较低。目前，通过稻壳来发电是一种新途径，在中国已经有比较多的企业将稻壳当成燃料来进行发电，这不仅有助于减少了传统发电使用的煤炭，更合理的利用不可再生能源，还可以更加科学的处理稻壳。在未来的产业结构中，稻壳发电将是一种充满美好前景新型产业。但是稻壳发电的同时，也不可避免会产生大量的副产品稻壳灰，稻壳灰的比重比粉煤灰还要小，而且其还具有比较大的体积，如果不能妥善处理的话，还会空气造成严重污染。有鉴于现有的关于发电厂的副产品粉煤灰应用于建筑材料的研究，随之稻壳灰是否也可以像粉煤灰一样作为矿物掺合料掺入到混凝土中，以期盼可以改善混凝土的相关性能以及做耐髙温、保温材料是目前生物质稻壳资源研究的焦点问题之一，通过燃烧时间以及温度的控制，可以将稻壳转化为比较髙品相的可用掺合料，对于工程需求量很大的土木建筑业具有髙附加值［１8］。
课题相关领域国内外研究现状
相关研究［１8］发现稻壳灰中约含有20%～25%的无定型Si，通过焚烧以及浓酸等处理方法制得的稻壳灰具有相当好的火山灰活性性质。稻壳灰与粉煤灰相类似，可作为掺和料等量替代水泥加入到混凝土中，既减少了水泥的用量以此降低成本，同时在水泥水化的后期阶段，其较好的火山灰活性还可以有效的提高混凝土相关性能。
早在1977年，Metha ［9］开展了有关稻壳灰部分取代水泥的相关研究，结果表明当稻壳灰取代水泥率为50%时的混凝土其抗压强度要比普通的混凝土高，甚至在3d、7 d早期的强度得到同样的结果。80年代，国内有较少的关于用稻壳灰掺和水泥的报道。90年代初，南京水科研究院的王昌义的团队研究出了一种较适合农村来用的烧制高活性的稻壳灰的有关技术以及在其混凝土中的相关应用研究。其后的约二十年时间里面，国内有部分学者相继展开有关稻壳灰在混凝土性能改善效果中的应用研究。
Ismail 和 AWaliuddin［10］等的研究得到混凝土的密度以及塌落度和稻壳灰的掺量有关，掺入量增加后会降低混凝土的塌落度、密度。
余其俊［11］在研究了火山灰活性的稻壳灰对混凝土强度以及相关耐久性能的影响后，结果显示在混凝土里面添加入稻壳灰之后强度得到了提高，而且在水胶比较大时其强度提高的幅度也更大，同时混凝土的抗腐蚀的能力、抗碳化和抗渗等性能也得到了较好的改善。
刘利锋［12］采用0～30%比例的稻壳灰等量替代水泥，研究了经过28d养护后混凝土的耐久性能，研究结果表明，稻壳灰制成混凝土28d抗压强度能够达到100MPa，也能显著提高其抗渗性能，同时对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力和抗冻性能都有不小的改善，冻融循环动弹模400次损失不超过10%，质量损失不超过0.5%。
余景良［13］分别采用5%、10%、15%、20%、25%和30%等不同掺比的稻壳灰掺量等量取替水泥来拌制稻壳灰混凝土，分别测试成品试块的耐久性以及各项微观性能，之后再进行比较研究。
试验结果表明：
1）加入一定掺量稻壳灰对混凝土的抗渗透性会有适当的提高。而且随着稻壳灰掺量的变大，抗渗性能不断增强，而当稻壳灰掺量超过一定界限时，它的抗渗性能又会明显减弱。试验表明，稻壳灰掺量为20%左右时，它的抗渗透性会达到峰值，达到相对的最好效果。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 课题相关领域国内外研究现状 2
1.3 研究的目的和内容 3
1.4 研究途径和技术路线 4
2 单掺稻壳灰水泥胶砂力学性能 5
2.1 试验原材料及其性质 5
2.2 试验所用仪器 10
2.3 试验操作步骤 13
2.4 不同粒径RHA水泥胶砂试验结果与分析 15
2.5 相同粒径RHA水泥胶砂试验结果与分析 18
2.6 本章小结 20
3 复掺凹土稻壳灰水泥胶砂力学性能 20
3.1 试验目的 20
3.2 复掺凹土稻壳灰水泥胶砂试验 21
3.3 本章小结 22
4 复掺凹土稻壳灰混凝土力学性能 23
4.1 概述 23
4.2 试验所用原材料 23
4.3 试验所用主要仪器 26
4.4 试验方案 28
4.5 混凝土的配合比设计 28
4.6 混凝土强度试验 30
4.7 标准养护7天抗压强度 32
4.8 标准养护7天抗折强度 34
4.9 标准养护28天抗压强度 36
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 4.10 标准养护28天抗折强度 38
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 42
1 引言
研究背景
1.1.1 凹土简介
凹凸棒石粘土（简称凹土），又被称为是坡缕石，是稀有矿物之一，虽然世界各地都有发现凹土矿藏的新闻报道，但就对于具有工业意义的储备矿产资源来讲，仅在为数不多的地方存在着储量较大、开发前景较好的凹土矿，我国的江苏安徽矿带是目前国内探明的具有工业利用价值且储量较大、质量较好、易开采的凹土矿带，探明地区储量超过1亿吨，其中在淮安盱眙的凹土矿资源量约占世界储量的49%、中国的74%。因此我国凹土矿产保有储量的绝对数和总的资源量完全能满足近期工业生产的需求，并且与世界各国相比也具有较明显的优势。
1.1.2 稻壳灰简介
根据 FAO 统计，2014 年度世界水稻播种总产量约74096 万吨，中国是当前世界水稻播种面积第二以及稻谷产量第一的国家。国家统计局统计的数据显示，2014年中国水稻总产量 20651 万吨，占世界总产量的27.87%。稻谷中80%左右的重量分别是米粒、碎米等，剩余的约占稻谷重量的20%的是稻壳。稻壳数量庞大,每年的谷壳产量就有４千多万吨，在大多数碾米企业和稻谷种植农户中，稻壳并没有得到很好的利用，大多是在露天环境下闲置堆放，这样不仅会污染环境，还有可能发生火灾，引起不必要的经济损失。又或者将其作为燃料直接燃烧以提供热量，但利用品相相对较低。目前，通过稻壳来发电是一种新途径，在中国已经有比较多的企业将稻壳当成燃料来进行发电，这不仅有助于减少了传统发电使用的煤炭，更合理的利用不可再生能源，还可以更加科学的处理稻壳。在未来的产业结构中，稻壳发电将是一种充满美好前景新型产业。但是稻壳发电的同时，也不可避免会产生大量的副产品稻壳灰，稻壳灰的比重比粉煤灰还要小，而且其还具有比较大的体积，如果不能妥善处理的话，还会空气造成严重污染。有鉴于现有的关于发电厂的副产品粉煤灰应用于建筑材料的研究，随之稻壳灰是否也可以像粉煤灰一样作为矿物掺合料掺入到混凝土中，以期盼可以改善混凝土的相关性能以及做耐髙温、保温材料是目前生物质稻壳资源研究的焦点问题之一，通过燃烧时间以及温度的控制，可以将稻壳转化为比较髙品相的可用掺合料，对于工程需求量很大的土木建筑业具有髙附加值［１8］。
课题相关领域国内外研究现状
相关研究［１8］发现稻壳灰中约含有20%～25%的无定型Si，通过焚烧以及浓酸等处理方法制得的稻壳灰具有相当好的火山灰活性性质。稻壳灰与粉煤灰相类似，可作为掺和料等量替代水泥加入到混凝土中，既减少了水泥的用量以此降低成本，同时在水泥水化的后期阶段，其较好的火山灰活性还可以有效的提高混凝土相关性能。
早在1977年，Metha ［9］开展了有关稻壳灰部分取代水泥的相关研究，结果表明当稻壳灰取代水泥率为50%时的混凝土其抗压强度要比普通的混凝土高，甚至在3d、7 d早期的强度得到同样的结果。80年代，国内有较少的关于用稻壳灰掺和水泥的报道。90年代初，南京水科研究院的王昌义的团队研究出了一种较适合农村来用的烧制高活性的稻壳灰的有关技术以及在其混凝土中的相关应用研究。其后的约二十年时间里面，国内有部分学者相继展开有关稻壳灰在混凝土性能改善效果中的应用研究。
Ismail 和 AWaliuddin［10］等的研究得到混凝土的密度以及塌落度和稻壳灰的掺量有关，掺入量增加后会降低混凝土的塌落度、密度。
余其俊［11］在研究了火山灰活性的稻壳灰对混凝土强度以及相关耐久性能的影响后，结果显示在混凝土里面添加入稻壳灰之后强度得到了提高，而且在水胶比较大时其强度提高的幅度也更大，同时混凝土的抗腐蚀的能力、抗碳化和抗渗等性能也得到了较好的改善。
刘利锋［12］采用0～30%比例的稻壳灰等量替代水泥，研究了经过28d养护后混凝土的耐久性能，研究结果表明，稻壳灰制成混凝土28d抗压强度能够达到100MPa，也能显著提高其抗渗性能，同时对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力和抗冻性能都有不小的改善，冻融循环动弹模400次损失不超过10%，质量损失不超过0.5%。
余景良［13］分别采用5%、10%、15%、20%、25%和30%等不同掺比的稻壳灰掺量等量取替水泥来拌制稻壳灰混凝土，分别测试成品试块的耐久性以及各项微观性能，之后再进行比较研究。
试验结果表明：
1）加入一定掺量稻壳灰对混凝土的抗渗透性会有适当的提高。而且随着稻壳灰掺量的变大，抗渗性能不断增强，而当稻壳灰掺量超过一定界限时，它的抗渗性能又会明显减弱。试验表明，稻壳灰掺量为20%左右时，它的抗渗透性会达到峰值，达到相对的最好效果。
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