稻殼水泥混凝土保溫材料

摘要：稻殼水泥混凝土保溫材料是以稻殼為骨料，水泥為膠結(jié)劑，107 膠作增強(qiáng)劑的混凝土材料。該材料具有原料來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，施工方便，保溫性能好，抗腐蝕等特點(diǎn)。不同于以往輕混凝土之處，在于該混凝土的骨料不需進(jìn)行任何預(yù)處理，與用砂石做骨料的混凝土具有完全相同的施工工藝。該混凝土可以加入鋼筋或鐵絲網(wǎng)做成預(yù)制塊，從而大大提高其整體強(qiáng)度，也可用水泥砂漿進(jìn)行粘接和填縫。因此，這是一種較便宜的室內(nèi)外輕混凝土保溫材料。

關(guān)鍵詞：稻殼　輕骨料　水泥混凝土　輕混凝土　保溫材料

一、前言

水泥混凝土的主要優(yōu)點(diǎn)在于原料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜、施工方便、耐腐蝕、強(qiáng)度高等。因此在許多方面都是不可替代的室內(nèi)外主要建筑材料。但采用砂石做骨料的水泥混凝土自重大，故國(guó)內(nèi)外一直在致力于輕混凝土的研究與發(fā)展。

輕混凝土雖然強(qiáng)度較低，但自重小，因此，對(duì)強(qiáng)度要求不高的非承重構(gòu)件，若能采用輕混凝土，整個(gè)建筑物的自重將大為降低，不僅使承載構(gòu)件可以采用較小的截面，而且基礎(chǔ)尺寸也可相應(yīng)減小，從而降低建筑造價(jià)。但由于現(xiàn)有輕混凝土價(jià)格較高，且一般情況下骨料均需進(jìn)行預(yù)處理，其施工難度也相應(yīng)提高，因而到目前為止還未能得到廣泛應(yīng)用。

使用植物纖維及其碎粒與水泥混合加壓成型制造板材，在國(guó)內(nèi)外已有幾十年歷史。但迄今為止，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的都是使用木質(zhì)纖維，如水泥刨花板，它雖已問(wèn)世60 多年，卻越來(lái)越趨于停滯，主要原因是木材越來(lái)越緊缺，而且其產(chǎn)品的成本也難以為用戶所接受。

考慮到這些情況，我們?cè)诘練せ炷练矫孀隽艘恍┕ぷ?，希望能?duì)輕混凝土的推廣應(yīng)用有所貢獻(xiàn)。

二、原料的選擇

1 稻殼

稻殼是水稻果實(shí)的外殼，水稻是人類主要食物之一，目前世界上至少有1/ 3 的人以食稻米為主。水稻的主要產(chǎn)地集中在亞洲，其中，我國(guó)年產(chǎn)稻谷約2 億t ，折算成稻殼年產(chǎn)量約4000 萬(wàn)t ，占世界總產(chǎn)量的30 %以上，居世界第一位。過(guò)去，稻殼在我國(guó)農(nóng)村除作燃料外，幾乎全部作為廢棄物浪費(fèi)了。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，稻殼的開(kāi)發(fā)利用在國(guó)內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展，但與其年產(chǎn)量相比，利用率仍然很低。稻殼約占稻谷重量的20 % ，稻殼內(nèi)含可分解的養(yǎng)份很少，其主要成分是SiO2 、木質(zhì)素、纖維素等。從微觀結(jié)構(gòu)看，稻殼是以網(wǎng)狀高純度SiO2 為骨架，再包裹一層致密的纖維素。因此稻殼孔隙度大、密度小、保溫性能好、耐腐蝕能力強(qiáng)。它不僅具有非常好的韌性，而且還具有一定的強(qiáng)度。稻殼顆粒均勻，粒度適中，濕潤(rùn)后體積不膨脹，易于壓實(shí)，這有利于拌和均勻和提高混合料的密實(shí)度。此外稻殼內(nèi)含有少量鉀，因此稻殼灰的水溶液呈弱堿性，而水泥和107 膠均為弱堿性物質(zhì)，因此選用稻殼與水泥和107 膠拌和，混合料的化學(xué)性能較穩(wěn)定。

2． 107 膠

107 膠為無(wú)色水溶液，含固量為12 %～ 10 % ，相對(duì)密度為1. 05 。它是由聚乙烯醇和甲醛進(jìn)行部分縮合反應(yīng)制得的水溶性聚乙烯醇縮甲醛膠粘劑。該產(chǎn)品為弱堿性，pH 值7～8 。

107 膠除具有較強(qiáng)的膠粘性外，加入水泥后能改善水泥與稻殼間的強(qiáng)度、韌性、粘附性及防止開(kāi)裂和脫落等。它在水中溶解度很高，加入水泥后還能大大提高混合料的和易性，從而有助于現(xiàn)場(chǎng)拌和施工。

3. 水泥

采用普通硅酸鹽水泥。

三、原　理

稻殼水泥混凝土是以稻殼為骨料，107 建筑膠為稻殼的裹覆劑和水泥的增強(qiáng)劑。水泥具有粘著和內(nèi)聚性質(zhì)，能使稻殼粘結(jié)成密實(shí)的整體。

稻殼的空隙度大，表面有一層致密的纖維素，能充分地吸附107 膠，從而大大改善混合料的和易性，加之稻殼濕潤(rùn)后易于壓實(shí)、干燥后體積不膨脹，因而該混凝土與現(xiàn)有用砂石做骨料的混凝土具有完全相同的施工工藝。又由于該混凝土與金屬具有較好的粘接能力，因而可以加入鐵絲網(wǎng)或鋼筋、做成預(yù)制塊，以大大提高其整體強(qiáng)度。

混合料所選用的材料均呈弱堿性，因此其化學(xué)性能較穩(wěn)定、抗腐蝕能力強(qiáng)。稻殼從生產(chǎn)加工到運(yùn)輸整個(gè)過(guò)程均沒(méi)有什么污染，而且其粒度均勻，大小適中。用它做骨料不需要進(jìn)行任何預(yù)處理，即可現(xiàn)場(chǎng)拌和施工。

四、配　比

稻殼混凝土的密度和強(qiáng)度主要取決于水泥與稻殼用量的比例。當(dāng)然，混合料的密實(shí)度也是強(qiáng)度高低的一個(gè)關(guān)鍵因素。稻殼與水泥的用量，可根據(jù)對(duì)強(qiáng)度和密度的要求進(jìn)行選擇，其質(zhì)量比一般為：

稻殼∶水泥= (2718) ∶100

水∶水泥= 49∶100

107 膠∶稻殼= 30∶100

五、操　作

稱取一定量的風(fēng)干稻殼于攪拌器內(nèi)，按107 膠與稻殼用量比，稱取所需的107 膠，并用水稀釋至1∶1 ，倒入攪拌器內(nèi)攪拌10 min ;稱取定量水泥，倒入攪拌器內(nèi)，再攪拌10 min ;按0. 49 的水灰比稱取一定的水量，扣除稀釋107 膠所用的水量，將剩余的水全部倒入攪拌器內(nèi)，再攪拌8～10 min ，即可入模。入模后應(yīng)盡可能地振搗擊實(shí)，以提高其密實(shí)度。

由于稻殼孔隙度大，保水性能好，因此養(yǎng)護(hù)時(shí)一般只需加蓋塑料布，不用將試件浸入水中。若試件不易被塑料布蓋嚴(yán)，可于數(shù)天后適當(dāng)灑一次水，使之保持一定的濕度即可。

六、實(shí)　例

稱取風(fēng)干稻殼140g ，425 # 硅酸鹽水泥760g ，量取107 膠44 ml ，自來(lái)水325 ml ，按上述操作程序及時(shí)間分別加料攪拌，然后將拌和好的混合料分三次倒入三聯(lián)水泥膠砂試模進(jìn)行振搗擊實(shí)，并于24 h 內(nèi)脫模。脫模后的試件小心用塑料布蓋嚴(yán)，并注意保持濕度，養(yǎng)護(hù)28 d 后測(cè)定其強(qiáng)度(見(jiàn)表1) 。

七、主要性能及其應(yīng)用前景

1 主要性能

(1) 密度小。根據(jù)強(qiáng)度要求，密度可在0. 8 ～1. 3 g/ cm3 范圍內(nèi)變動(dòng)。

(2) 保溫性能好。導(dǎo)熱系數(shù)僅為0. 23 W/ (m·K) 左右。

(3) 強(qiáng)度較高。作為保溫材料，稻殼混凝土的強(qiáng)度是較高的，并且，還可根據(jù)需要，通過(guò)選用不同的水泥與稻殼用量，以及提高混合料的密實(shí)度等方法，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。稻殼混凝土的強(qiáng)度一般為：抗壓強(qiáng)度8～15 MPa ，抗折強(qiáng)度2～6 MPa 。二者比值通?？蛇_(dá)2～3 ?？梢?jiàn)與抗壓強(qiáng)度相比，其抗折強(qiáng)度相對(duì)高于用砂石做骨料的混凝土。

(4) 抗凍性能好。稻殼混凝土抗凍性能好，在- 20 ℃經(jīng)25 次凍融后其試件均無(wú)變化，下面是三組凍融試件和對(duì)比試件(未做凍融試驗(yàn)) 的強(qiáng)度值(見(jiàn)表2) 。

2 原料來(lái)源豐富，價(jià)格便宜

水泥及107 膠都是常用的建材，尤其是稻殼幾乎遍布全國(guó)，目前價(jià)格約為0. 1 元/ kg。

3 可加工性好

可直接用鐵釘或螺釘釘，釘處無(wú)裂紋，也可用手鋸鋸，鋸面平滑。

4用途廣泛

可以做成配筋構(gòu)件，大大提高其機(jī)械強(qiáng)度；表面可選用多種涂層材料，以提高其抗腐蝕性能和美化外觀；可以用價(jià)格便宜的水泥砂漿進(jìn)行粘結(jié)和填縫。

因此，稻殼混凝土是一種價(jià)格較便宜的、適用范圍較廣的室內(nèi)外輕混凝土保溫材料。