秸秆灰混凝土在我国的应用研究进展

邓涛

[摘要]综合评述了我国秸秆灰混凝土的应用研究进展，分析了秸秆灰在混凝土中的应用前景。本文介绍了秸秆灰的物质组成和水泥相互作用以及秸秆灰混凝土的性能，最后对其在实际工程中的应用进行展望，提出了今后的研究应该注意的一些问题。

[关键词]秸秆灰；混凝土；研究进展

文章编号：2095 - 4085（ 2018） 03 - 0011 - 02

秸秆灰混凝土（ straw ash concrete）是通过对秸秆进行高温处理得到具有火山灰活性、可循环利用等特点的生物质灰分，并将灰分替换水泥制备的绿色混凝土建材。在资源和环境日益重要的大背景下，采用秸秆灰替代部分水泥熟料，符合建筑行业绿色可持续发展的要求。

1 秸秆灰微观结构及应用机理

在对稻壳灰、玉米秸秆灰、稻杆灰、麦秆灰、油菜秸秆灰等的灰分分析中发现秸秆灰的主要组成组成成分是Si02其含量可以达到60%～ 70%左右，除此之外还含有一些其他的K+，Ca2+，Mg2+，Na+，Al3+，Fe3+等元素，而纳米尺度的Si0，粒子和纳米尺度的大量孔隙，使得秸秆灰具有巨大的比表面积、超高火山灰活性，秸秆灰高火山灰活性的性质，就使得秸秆灰可以在一定程度下代替水泥作为胶凝材料[1-3]。秸秆灰中具有水硬活性的物质，活性Si02和活性Al203，与水水化过程中产生的Ca（ OH）2发生二次反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，可以填充在混凝土孔隙中，提高混凝土的密实性，防止混凝土被硫酸根离子侵蚀，对混凝土的密实度和防硫酸盐侵蚀都有一定的改善作用[4]。

2 秸秆灰混凝土性能研究

秸秆灰的掺量和种类对秸秆灰混凝土性能有较大影响。一般来说较少掺量的秸秆灰对混凝土的抗压性能有一定的增强作用，在相同水胶比的情况下，稻壳灰代替部分水泥掺量在10%～20%作为胶凝材料时，可提高高强混凝土抗压强度lOMPa以上[5]；秸秆灰掺量过高，秸秆灰中的金属离子和固定碳，会对秸秆灰混凝土的后期耐久性能产生较大的不利影响，稻壳灰用量的增加，试件的抗压、抗弯、抗折强度均有所降低，稻壳灰的添加量在10%左右为宜[2]，适量的麦秸秆灰能提高混凝土早期强度，麦秸秆灰掺量在5%内为宜，麦秸秆灰对混凝土后期强度影响较小[6]。较多掺量的秸秆灰对混凝土的工作性能和耐久性性能也有较为不利的影响，秸秆灰中含有的金属元素和未燃烧形成的固定碳会加速秸秆灰混凝土的坍落度损失，使得混凝土的和易性下降，随着麦秸秆灰掺加量的增加，混凝土的坍落度损失会越来越大；同时由于大量金属离子的存在会导致秸秆灰混凝土的后期过程中出现盐析现象，影响混凝土的耐久性[6]。一定掺量的秸秆灰，可提高混凝土的密实性，减少硫酸根离子进入混凝土内部[4]，用油菜秸秆灰代替水泥，当水胶比越小，油菜秸秆灰分混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能越强；等量掺入15%油菜秸秆灰分替代水泥，能够获得最佳抗硫酸盐侵蚀效果；油菜秸秆灰分混凝土抗硫酸盐侵蚀能力相较普通混凝土增强约46%[7，8]。由于秸秆灰掺入混凝土中会对混凝土造成不利的影响，因此可考虑参加一些其他的外加剂来减少秸秆灰的不利影响，在油菜秸秆灰混凝土中掺加硅粉可以提高混凝土的表观密度，改善其粘聚性和保水性[9，10]。

3 展望

目前来看，国内对秸秆灰混凝土的研究较少，并未引起足够的重视，在未来的研究中应该注意以下问题：（1）由于秸秆灰含有大量的金属离子和固定碳，不利于后期混凝土的质量和耐久性，避免这些物质给混凝土带来的不利影响需要进一步进行研究。（2）目前大量的研究集中在对秸秆灰混凝土的力学性能研究上，对秸秆灰混凝土的耐久性、和易性、保温性、吸湿放湿性等工作性能研究不够。（3）目前秸秆灰混凝土的研究还只是停留在理论研究的层面，在工程实践中的应用研究和系统性研究不足。

参考文献：

[1]欧阳东，陈楷.低温焚烧稻壳灰的显微结构及其化学活性[J].硅酸盐学报，2003，1（11）：1121 -1124.

[2]梁世庆，孙波成，稻壳灰混凝土性能研究[J].混凝土，2009，（ 02）：73 - 75.

[3]刘巧玲，刘保华，张强，灰化条件对油菜秸秆灰分特性的影响[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2013，39 （1）：107 - 110.

[4]牛全林，张勇.矿物质混合材对水泥砂浆抗硫酸盐腐蚀的影响[J].硅酸盐学报，2006，34（1）：114 -117.

[5]欧阳东.纳米SiO2低温稻壳灰用于混凝土的研究[J].建筑石膏与胶凝材料，2003，（08）：7 -8.

[6]陳超，黄快忠.秸秆灰对混凝土性能的影响及应用展望[J].商品混凝土，2014，（07）：27 - 30.

[7]刘俊，牛荻涛，宋华，掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响[J].混凝土，2014，（03）：79 - 83.

[8]黄伟，刘保华，齐臻，等，油菜秸秆灰分混凝土抗硫酸盐的侵蚀性能[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2016，42（2）：222 - 224.

[9]张强，刘保华，刘巧玲，等，双掺油菜秸秆灰分和硅粉对混凝土性能的影响[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2014 ，40（3）：334 - 336.

[10]张强，李耀庄，刘保华.秸秆资源在混凝土中应用的研究进展[J].硅酸盐通报，2015，34（4）：1000 -1003.