改性稻壳制备墙体材料的力学与热学性能研究
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稻壳热解动力学研究对比及理化性质分析王允圃;刘玉环;阮榕生;温平威;姚远;万益琴【摘要】通过对稻壳的理化分析后,分别以在10、15、20℃/min 升温速率下的热解研究,有效分析升温速率、热解时间、热解特性等对其过程的影响。
研究表明,稻壳的热解过程大致分为失水和预热、快速热解断键和炭化3个区间,并采用二级反应动力学模型,由Coats-Redfern 法求得相应的活化能和频率因子,从而得到热解动力学参数,对稻壳的高效炼制条件优化及设计相关的炼制装备提供研究基础。
%The composition of rice husk and pyrolysis characteristics at different heating rates ( 10℃/min, 15℃/min, 20℃/min) in synchronous thermal analyzer were studied , It can effectively analyze the heating rate , pyrolysis time and pyrolysis characteristics influence on the process .The pyrolysis of the rice husk was divided into 3 stages: extraction of water and pre-heating , main fast pyrolysis and charring , The pyrolysis process can be described by second order reaction model,with the method of Coasts-Redfern, the activation energy and frequency factor of different heating rates were at-tained .The study provides a good reference for rice husk waste recycling and biomass pyrolysis device design , as well as process parameters optimization .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P254-257,268)【关键词】稻壳;理化性质;热解特性;动力学计算【作者】王允圃;刘玉环;阮榕生;温平威;姚远;万益琴【作者单位】南昌大学生物质转化教育部工程研究中心; 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,南昌 330047;南昌大学生物质转化教育部工程研究中心; 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,南昌 330047;南昌大学生物质转化教育部工程研究中心; 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,南昌 330047;南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,南昌,330047;南昌大学生物质转化教育部工程研究中心; 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,南昌 330047;南昌大学生物质转化教育部工程研究中心; 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,南昌330047【正文语种】中文【中图分类】S216;S1210 引言稻壳作为一种廉价易得、来源广泛的生物质被广泛应用于可再生能源的制备。
稻壳灰煅烧温度对其改性水泥砂浆性能的影响
王靖;周乾;曾庆华;归楷昌
【期刊名称】《当代化工》
【年(卷),期】2024(53)4
【摘要】为探究不同煅烧温度下制备的稻壳灰对水泥砂浆性能的影响,借助X射线荧光光谱分析仪(XRF)与X射线衍射分析仪(XRD)测定了不同煅烧温度下稻壳灰中无定形SiO_(2)含量,通过稻壳灰的扫描电镜(SEM)图像分析其微观结构。
将制得的稻壳灰代替水泥掺入到水泥砂浆中,通过水泥砂浆力学性能实验与抗渗性实验测定稻壳灰改性水泥砂浆的力学性能与抗渗性能;结合稻壳灰的微观测试结果,分析稻壳灰煅烧温度对水泥砂浆性能的影响机理。
研究结果显示:当煅烧温度超过600℃时,稻壳灰中无定形SiO_(2)向结晶相转变;随着稻壳煅烧温度的提高,稻壳灰改性水泥砂浆早期强度与抗渗性能逐渐降低,但对其后期强度没有显著影响;稻壳灰的最佳煅烧温度为600℃。
【总页数】5页(P860-863)
【作者】王靖;周乾;曾庆华;归楷昌
【作者单位】广西新发展交通集团有限公司钦州高速公路运营分公司;广西交通设计集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU528
【相关文献】
1.煅烧温度和时间对稻壳灰助滤剂助滤性能的影响研究
2.复掺稻壳灰/硅灰以及橡胶粉对水泥砂浆性能的影响
3.不同煅烧温度的稻壳灰对水泥砂浆性能的影响
4.不同煅烧温度稻壳灰对超高性能混凝土性能的影响研究
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微波改性的稻壳对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)吸附性能的研究李渊【摘要】以稻壳为原料,采用微波处理制备出改性的吸附材料,用于吸附Pb2+、Cd2+的实验,探讨了溶液pH、搅拌时间及金属离子初始浓度等对吸附平衡的影响,利用扫描电镜和红外光谱(FTIR)分析,探讨微波处理后的稻壳吸附Pb2+、Cd2+等金属离子的吸附机理.结果表明:微波处理后的稻壳对Pb2+的最佳吸附pH=5,在60 min内建立吸附平衡,对Pb2+的最大吸附量为0.2324 mmol/g;在相同条件下对Cd2+的最大吸附量为0.1852 mmol/g.%A kind of modified adsorptive material has been prepared by microwave,using rice husks as raw materials. It is an experiment used for adsorbing Pb2+and Cd2+. The influences of solution pH,stirring time,initial concentration of metallic ions,etc. on adsorption equilibrium are discussed. The adsorption mechanisms of microwave-treated rice husks for metallic ions,such as Pb2+,Cd2+,etc. are analyzed by making use of SEM and FTIR and discussed. The re-sults show that the optimal conditions for the microwave-treated rice husks to adsorb Pb2+ are as follows:pH is 5 and the adsorption equilibrium should be set up within 60 min,the maximum adsorption capacity for Pb2+is 0.2324 mmol/g. Under the same conditions,the maximum adsorption capacity for Cd2+is 0.1852 mmol/g.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】4页(P62-65)【关键词】稻壳;微波处理;吸附;金属离子【作者】李渊【作者单位】四川职业技术学院,四川遂宁629000【正文语种】中文【中图分类】X703近年来多地发生重金属污染事故,随着重金属环境污染的加剧以及人们对重金属危害认识的逐渐加深,对含重金属废水排放的控制开始越来越严格,因此寻找新型高效的低成本吸附剂就成为重金属废水处理的研究热点〔1-5〕。
P VC/稻壳复合材料力学性能研究及应用3胡圣飞 彭少贤 石 彪 赵 敏 张 冲(湖北工业大学化学与环境工程学院,武汉 430068) 摘要 研究了甲基丙烯酸甲酯(MMA)、硅烷偶联剂、弹性体及压力对聚氯乙烯(P VC)/稻壳复合材料力学性能的影响。
结果表明,硅烷偶联剂、MMA表面改性剂均能有效改善P VC与稻壳间的界面相容性,其中硅烷偶联剂有利于提高材料的冲击性能,MMA则有利于提高材料的拉伸性能。
经MMA改性后的稻壳加入(乙烯/辛烯)共聚物接枝马来酸酐(P OE2g2MAH)、氯化聚乙烯(PE2C)后,复合材料的冲击性能提高更大。
同时通过提高压力并采用硅烷偶联剂与PE2C组合,经锥形双螺杆挤出机成型可以得到性价比高的木塑复合材料。
关键词 P VC 稻壳 表面改性 力学性能 稻壳作为一种丰富的可再生农作物资源在我国广大农村除一部分作为饲料外很大一部分被焚烧处理,对环境造成巨大危害。
若将其与聚氯乙烯(P VC)复合制作木塑复合材料则是一种变废为宝的好途径。
但稻壳作为一种植物纤维性材料,其纤维短小,平均长度只有0.3mm[1],表面有毛刺、极不光滑,粒子间容易产生卡塞、搭桥,流动性差,属于不易流动的介质。
同时稻壳的外表面覆盖有光滑、角质化的二氧化硅膜[2],形成了一种非极性的表层结构,与P VC的相容性差,从而表现为复合材料的力学性能不高。
同时,在木塑复合材料制备过程中,亲水性的植物纤维与憎水性的P VC基体之间有着较大的界面能差,两者界面很难充分融合,而且稻壳表面存在许多羟基,易于形成氢键聚集,导致植物纤维在P VC中不能均匀分散,这些植物纤维团聚体在外力作用下容易导致应力集中,使得复合材料的物理力学性能下降。
因此植物纤维与P VC基体的界面粘接状况是影响复合材料性能的关键因素,界面粘接强度决定了复合材料的强度[3-4]。
所以笔者采取对稻壳进行表面改性处理等方法来提高界面粘接强度,以期得到高性能P VC/稻壳复合材料。
稻壳纤维改性磷酸镁水泥基复合材料试验研究范诗建;常铮;陈兵【摘要】用稻壳制备混凝土具有自重小、保温性好、耐腐蚀性强等优点,开发稻壳在混凝土的利用为稻壳的处理提供新的途径.利用稻壳和磷酸镁水泥制备稻壳纤维磷酸镁水泥基复合材料,采用乳白胶、硅烷偶联剂和乙烯-醋酸乙烯共聚物对复合材料进行改性.测试和分析了复合材料的抗压和抗折强度、密度和导热系数.此外,还对粉煤灰掺入对复合材料的影响进行了研究.实验结果表明:硅烷偶联剂和乙烯-醋酸乙烯共聚物,以及粉煤灰的掺入均可提高复合材料的力学性能;稻壳纤维磷酸镁水泥混凝土具有良好的保温性能.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2015(044)004【总页数】4页(P115-118)【关键词】稻壳;磷酸镁水泥;复合材料;力学性能;保温材料【作者】范诗建;常铮;陈兵【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TB3320 前言作为中国的主要粮食作物,稻谷的年产量近2亿t[1].稻壳约占稻谷籽粒重量的20%,是一种丰富的可再生资源.近30年来,稻壳的研究使其在各个领域得到应用,如利用沉淀法或者碱反应法制备白炭黑和活性炭 [2-3],以及利用废弃稻壳为原料在煤气发生炉中燃烧产生的蒸汽,用于电机的发电[4].此外,利用稻壳制备稻壳混凝土和以稻壳灰为掺和料制备稻壳水泥基复合材料一直是提高稻壳附加价值的一种重要途径.Feraidon FAtaie[5]等研究发现,适量的稻壳灰的掺入可以提高水泥的力学性能,稻壳灰的最佳掺量一般为水泥质量的15%,另外,稻壳灰的烧灼温度以及烧灼的时间对稻壳水泥的性能也有影响.然而,这种方法的缺点是稻壳灰的燃烧增加了碳排放,不利于日益严峻的生态环境保护以及国家节能减排的政策.稻壳除了燃烧后的灰质具有一定的火山灰活性之外,还有其他的一些优异的性能,如轻质、较低的导热性能等,开发稻壳混合材作为保温建筑材料是一种较为有益的方向.磷酸镁水泥是一种基于酸碱化学反应的胶凝材料,具有粘结时间短,早期强度高,粘结强度好等优点[6].磷酸镁水泥凝结硬化后呈中性偏弱碱性,有利于植物纤维长期的耐久性.本文以磷酸镁水泥为胶凝材料制备稻壳纤维混凝土,通过实验研究不同的改性剂以及粉煤灰的掺量对稻壳纤维水泥基复合材料的力学性能、密度和保温性能的影响.1 原材料与实验方法图1 实验用稻壳Fig.1 Samples of rice husk for study1.1 原材料与试验配比稻壳(图1)取至上海闵行大米加工厂,其性能参数见表1;磷酸镁水泥为实验室自制,主要由镁砂、磷酸二氢盐和调凝剂按照一定比例配制而成,可按照普通硅酸盐一样进行使用;乳白胶为美国lubrizol公司生产;硅烷偶联剂为上海圻明生物有限公司生产;乙烯-醋酸乙烯共聚物为易来泰(上海)有限公司生产;粉煤灰为二级粉煤灰,其成分表见表2.具体的实验配比见表3.表1 稻壳的性能参数Tab.1 Properties of the rice husk材料堆积密度导热系数/(W/(m K))稻壳 101.55 4~8 102.1 0.083 /(kg m3) 粒径/mm吸水率/%1.2 试验方法先将磷酸镁水泥和水加入搅拌机中,制备成水泥浆体后加入稻壳,搅拌成均匀料浆后浇筑试模,试件的脱模时间为30~60m in.脱模后放置空气中养护.强度测试参照GB17671进行,试样尺寸为40mm×40mm ×160mm,分别测试1 d,14 d 和28 d的抗折和抗压强度.导热系数测试选用边长为100mm的立方体试块,在空气中养护至28 d,放在40℃的烘箱中烘24 h后进行导热系数的测试.所用仪器为美国DECAGON公司生产的便携式热导仪KD2 Pro.2 实验结果和讨论2.1 强度实验表2 氧化镁与粉煤灰的化学成分Tab.2 Chem ical compositions of magnesia and fly ash化学成分 MgO A l2O3 SiO2 P2O3 CaO Fe2O3 Na2O K2O SO3烧失量氧化镁原料 89.51 2.35 4.91 0.11 1.44 1.16 - - - -粉煤灰 1.8 25.8 54.9 - 8.7 6.9 0.3 0.1 0.6 0.2表3 稻壳磷酸镁水泥基复合材料实验配合比Table 3 M ix proportions of rice husk-MPC composites(kg/m3)试样磷酸镁水泥水稻壳碎料乳白胶硅烷偶联剂乙烯-醋酸乙烯共聚物粉煤灰MA1 810 330 360 - - - -MA2 795 330 360 15 - - -MA3 795 330 360 - 15 -MA4 802 330 360 - - 7.5 -MA5 795 330 360 - - 15 -MA6 788 330 360 - - 22.5 -MA7 780 330 360 - - 30 -MA8 742 330 280 - - - 248 MA9 694 330 216 - - - 462 MA10 635 330 158 - - - 635 MA11 590 330 104 - - - 787不同添加剂对稻壳混凝土的强度影响见图2.由图2可知,随着混凝土养护龄期的增长,混凝土强度也不断增长.4组实验中1 d的强度最大的为添加了10 g乙烯-醋酸乙烯共聚物的试样.而14 d的和28 d强度表明硅烷偶联剂对于稻壳混凝土的强度影响更为显著.相对于对照组,其14 d和28 d抗压强度分别提高了24%和29%.此外,从图2看出,加入乳白胶的在不同龄期的试样的强度均与对照组相近,这说明乳白胶对稻壳混凝土的强度影响并不显著.界面性能是复合材料力学性能的薄弱环节,而硅烷偶联剂同时具有亲无机材料的反应性基团和亲有机材料的反应基团[7].能将稻壳和磷酸镁水泥偶联起来,改善稻壳纤维和磷酸镁水泥间的界面性能,从而提高了稻壳水泥的力学性能.由图3可知,复合材料的抗压与抗折强度均随着乙烯-醋酸乙烯共聚物添加量的增加而增大,当添加量为2%时共聚物的增强效用最为明显,其1 d、14 d和28 d的抗折强度分别提高了25.6%、34.7%和52.6%.而抗压强度则分别提高了21%、30.5%和27.6%.当添加量超过2%时,共聚物的增强效果在减弱.李学梅等人[8]用乙烯-醋酸乙烯共聚物乳胶液EVA对氯氧镁水泥进行改性,发现EVA作为添加剂加入水泥中能明显改善纤维增强氯氧镁水泥的界面粘结性能.其作用机理可以理解为共聚物与磷酸镁水泥浆体混合,包裹在纤维的表面使得纤维和水泥间的粘结增强,提高了水泥浆体对纤维的握裹力.共聚物可以填充在空隙中,从而提高稻壳水泥复合材料的密实性.图2 添加剂对抗压强度的影响Fig.2 Effects of additives on the compressive strength图3 乙烯-醋酸乙烯共聚物掺量对强度影响Fig.3 Effect of the dosage of EVAon the mechanical图4为以一定比率的粉煤灰掺入对磷酸镁水泥基稻壳混凝土强度的影响,当粉煤灰的掺量逐渐增加时,稻壳混凝土试件的抗压与抗折强度均为先增加后下降.粉煤灰的最佳掺量为稻壳质量的0.2倍左右,其28 d抗压强度达到15.2 MPa,比未添加粉煤灰提高了25%.基于先前对于磷酸镁水泥的研究[5],发现添加适量的粉煤灰对于磷酸镁水泥起到增强的作用.此外,粉煤灰对于复合材料的和易性有较大影响,通过试验中观察发现,当粉煤灰添加量为0.2时,稻壳混凝土的流动性有较大提高.当混合物中粉煤灰的掺量继续增加时,在相同用水条件下,其流动性开始逐渐下降,甚至出现无法拌合的情况.粉煤灰的微粒是十分匀称的球体结构,所以除了在水泥中参与化学反应,在混合物中还起到了润滑和填充作用.然而,当掺量超过一定范围,水分子被粉体包裹,导致用水量骤增.2.2 表观密度与导热系数图4 稻壳与粉煤灰比率对强度的影响Fig.4 Effect of the RH/FA volume ratio on the strength图5 添加剂对料密度与导热系数的影响Fig.5 Effects of additives on the density and thermal conductivity从图5中看出,在相同质量掺量的情况下,掺入硅烷偶联剂的试件密度较大,而掺入乳白胶的试件密度较小.结合图2看出,正是因为硅烷偶联剂的添加,改善了稻壳和磷酸镁水泥间的界面粘结强度,且对稻壳混凝土起到了密实作用,从而提高混凝土的抗压强度.此外,图5中看出,在不加添加剂时,稻壳混凝土的导热系数约为0.225 W/(m K)左右,是水泥材料导热系数(0.9 W/(m K))的1/4,更远低于普通混凝土的导热系数(1.5W/(m K))[9],这说明了稻壳水泥复合材料具有良好的保温性能.当加入硅烷偶联剂和聚合物时,除了其密度增加外,稻壳水泥复合材料的导热系数也增大.粉煤灰对稻壳混凝土密度与导热系数的影响见图6.稻壳混凝土的密度随着粉煤灰的掺量增加而增大,稻壳对粉煤灰体积比由1∶0增加到1∶1.5时,密度增加了21.9%,导热系数增大了33.8%.这是由于微观上球状的粉煤灰颗粒具有很小摩阻力,所以在复合材料中具有很强的填充能力,粉煤灰填充到磷酸镁-稻壳复合材料中,使得结构变得更加密实.图6 稻壳与粉煤灰体积比对密度与导热系数的影响Fig.6 Effects of RH/FA volume ratio on the density and thermal conductivity3 结论本文研究了不同添加剂对稻壳混凝土力学性能和热工性能的影响,对粉煤灰的作用进行了分析.实验结果得出,硅烷偶联剂和乙烯-醋酸乙烯共聚物的加入均可以提高磷酸镁水泥基稻壳纤维混凝土的力学性能,增加了复合材料的密实度,也增大了其导热系数.加入粉煤灰后,复合材料的密实度增加,导热系数也随之增加.稻壳磷酸镁水泥混凝土的导热系数为0.22W/(m K)左右,是一种较好的保温材料.参考文献:[1]韩福芹,邵博,王清文,等.CMC-g-PMMA改性稻壳碎料-水泥复合材料的性能 [J].林业科学,2009,45(7):101-105.[2]周良玉,尹荔松,周克省,等.白炭黑的制备、表面改性及应用研究进展 [J].材料导报,2003,17(11):56-59.[3]郭玉鹏,杨少凤,赵敬哲,等.由稻壳制备高比表面积活性炭 [J].高等学校化学学报,2000,21(3):335-338.[4]陈伯平.稻壳发电技术简介 [J].粮食加工,2007,32(3):40-41.[5]Li Y,Chen B.Factors that affect the properties of magnesium phosphate cement[J].Construction and Building Materials.2013,47:977-83.[6]Ataie FF,Riding KA.Thermochem icalpretreatments foragriculturalresidueash productionforconcrete[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering,2012,25(11):1703-1711.[7]陈世容,瞿晚星,徐卡秋,等.硅烷偶联剂的应用进展 [J].有机硅材料,2003,17(5):28-31.[8]李学梅,王继辉,翁睿,等.EVA乳胶液对纤维增强氯氧镁水泥界面性能的影响[J].复合材料学报,2003,20(4):67-71.[9]肖建庄,宋志文,张枫,等.混凝土导热系数试验与分析 [J].建筑材料学报,2010,13(1):17-21.。
第39卷第12期硅酸盐通扌艮Vol.39No.12 2020年12月BULLET1N OF THE CH1NESE CERAM1C SOC1ETY December,2020稻壳灰的制备及其对地聚物力学性能的影响刘振正1,2,3,谢春磊1,2,3,王学营1,2,3,郭亮4,武悦悦4,陈琴5,段平4(1.内蒙古自治区交通建设工程质量监督局,呼和浩特010051;2.生态安全屏障区交通网设施管控及循环修复技术交通行业重点实验室,呼和浩特010051;3.内蒙古自治区道路结构与材料重点实验室,呼和浩特010051;4.中国地质大学(武汉)材料与化学学院,武汉430074;5.武汉市汉阳市政建设集团有限公司,武汉430050)摘要:以稻壳为原料,研究稻壳在不同酸预处理条件和不同煅烧条件下制备得到的稻壳灰在表观性能、元素成分、反应活性、物相结构和微观结构等方面的特性差异及其对偏高岭土基地聚物力学性能的影响,确定稻壳灰最佳制备条件°结果表明,盐酸预处理会显著提高稻壳灰中无定形SiO2的纯度,高达98.354%(质量分数)°经酸预处理的稻壳在550忙下煅烧60min即可煅烧完全,稻壳灰反应活性最高°酸处理后的稻壳灰使地聚物的孔隙结构更加致密,550X.稻壳灰地聚物(10%(质量分数)稻壳灰+90%(质量分数)偏高岭土)28d抗压强度最高,达53.3MPa°通过综合影响分析,得到稻壳灰的最佳制备条件为:经2.5%(质量分数)盐酸溶液浸泡1h后,550X煅烧1h°关键词:稻壳灰;酸预处理;煅烧温度;地聚物;力学性能中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1001-1625(2020)12-388148Preparation of Rice Husk Ash and Its Effect onMechanical Properties of GeopolymerLIU Zhenzheng1,2,3,XIE Chunlei'2,3,WANG Xueying1,2,3,GUO Liang4,WU Yueyue4,CHEN Qin5,DUAN Ping4(1.1nner Mongolia Communication Engineering Quality Supervision Bureau,Hohhot010051,China;2.Key Laboratory of Transport1ndustry ofManagement,Control and Cycle Repair Technology for Traffic Network Facilitates in Ecological Security Barrier Area,Hohhot010051,China;3.1nner Mongolia Key Laboratory of Road Structure and Materials,Hohhot010051,China;4.Faculty of Materials Science and Chemistry,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan430074,China;5.Wuhan Hanyang Municipal Construction Group Company Limited,Wuhan430050,China)Abstract:Using rice husk(RH)as raw material,the differences of properties and structures of rice husk ash(RHA) prepared under different treatment conditions and the effects on the mechanical properties of metakaolin-based geopolymer were studied.The optimum preparation conditions of RHA were determined.The results show that hydrochloric acid pretreatment significantly improves the purity of amorphous SiO2in RHA as high as98.354%(mass fraction).The RH pretreated by acid is calcined completely by calcining60min at550X and the reaction activity of RHA is the highest.RHA treated by acid makes the pore structure of geopolymers denser and the28d compressive strength of550X RHA geopolymer(10%(mass fraction)RHA+90%(mass fraction)metakaolin)is the highest,which is53.3MPa.Through comprehensive impact analysis,the optimum preparation conditions of RHA are as follows:immersed in2.5%(mass fraction)hydrochloric acid for1h and calcined at550X for1h.Key words:rice husk ash;acid treatment;calcination temperature;geopolymer;mechanical property0引言大力发展利废新材料,是循环经济理念的体现,同时也是实现可持续发展的有效途径。
2021年第3期河南建材稻壳灰/玻璃粉改性偏高岭土地聚物耐高温性能研究李婉淋李茂森刘浩然江金萍刘蹈涵莫良羽中国地质大学(430074)摘要:以偏高岭土为基质材料,以玻璃粉、稻壳灰为改性材料,通过水玻璃和NaOH配置Na系碱性激发剂,制备玻璃粉/稻壳灰改性偏高岭土基地聚物,探究其耐高温性能。
结果表明,玻璃粉10%的掺量与稻壳灰10%的掺量均可改善耐高温性能,其中玻璃粉效果更优。
各个温度煅烧后试样内部的气孔和裂纹与抗压强度和质量损失呈明显的相关性。
关键词:偏高岭土;稻壳灰;耐高温性能耐高温性能是衡量建筑材料好坏的一个重要标准。
根据统计显示,目前世界上每年因火灾而造成的经济损失可达到GDP的2%。
,同时造成的死亡人数更是多达数十万人[1]遥目前人们使用最多的建筑材料依旧是传统硅酸盐水泥混凝土材料,在传统硅酸盐水泥中生成了多种分解温度较低,体积变化较大的水化产物罠这些水化产物一定程度的限制了其耐高温性能的提升。
高温条件下传统硅酸盐水泥的爆裂主要分为整体爆裂、表层爆裂、局部爆裂和坑式爆裂等四种[3-4]遥由于这种爆裂现象对于水泥材料的性能和结构都有着巨大的危害,因此水泥的高温下爆裂性也受到国内外学者的重视[5-6]遥地聚合物胶凝材料由于其具有特殊的网络结构使其具有比普通混凝土材料更好的耐火性能叫因此,地聚物材料成为人们研究的主要方向。
同时高岭土是我国一种储量丰富的矿物资源。
高岭土常用于制备轻质耐火材料,高岭土基地聚物在常温下也有着优异的力学性能,常温下其抗压强度远高于传统硅酸盐水泥。
但在高温下其力学性能却会受到严重影响冏,耐高温性能也有待提升[9-10]遥因此,本试验中通过采用硅质材料掺杂在偏高岭土基地聚物中,改变原料中的Si/Al比,从而改性地聚物,并以研究其耐高温性能。
1试验材料及方法1.1试验材料的制备一般试验中采用水玻璃作为碱性激发剂材料。
表达式为IQO-nSiO或Na2O・nSiO2。
本试验中采用的水玻璃是佛山中发水玻璃厂生产的钠水玻璃,该水玻璃模数为n=3.2o而用于激发地聚物的碱性激发剂的模数要求n=1.5,M水玻璃:M n"°h抑8:1o当固体NaOH溶于水时将放出大量的热,将配置好的溶液静置冷却至室温后,即可以得到试验所需的碱性激发剂。
2015
年第12期
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2015Brick &Tile
改性稻壳制备墙体材料的力学与热学性能研究
*
林梓银
刘杰胜
王丽艳
伍玲玲
丁
一
左洁余媛媛(武汉轻工大学土木工程与建筑学院,湖北
武汉
430023)
摘要:以改性稻壳掺杂水泥砂浆制备墙体材料,研究了该墙体砂浆的力学和热学基本性能。
研究结果表
明:改性稻壳的掺入,使墙体砂浆的力学强度降低、导热系数减小。
关键词:改性;稻壳;墙体材料
Study in the properties of the modification rice husk and the wall material
LIN Zi-yin LIU Jie-sheng WANG Li-yan WU Ling-ling DING Yi ZUO Jie YU Yuan-yuan
Abstract:Research on using waste rice husk to remake a new architectural material is a profound significance.In this paper,the modification rice husk doped the cement mortar will be prepared as wall material,which researches a basic properties of this wall mortar systematically.The results show that:with the incorporation of the modification rice husk,dried product density,bulk density and water retaining rate in wall mortar have decreased,water absorp⁃tion has increased in some degree oppositely.In the aspects of compressive resistance ability and flexural ability,when the content of the modification rice husk increases,accordingly,the strength decreases.That lays a foundation
for preparing new architectural materials as well as in a high performance.Key Words:modification ,rice husk ,wall material 1
前言
由于我国属于农业大国,每年稻壳产量很多,而
以往对稻壳的处理方法实属浪费。
经过查找资料发现稻壳灰可以在混凝土、水泥、空心砖中应用,既经济又环保,具有较大的应用和推广价值[1]。
因此研究如何利用废弃稻壳得到新型建筑材料具有十分深远的意义。
本文以改性稻壳掺杂水泥砂浆制备墙体材料,系统地研究了该墙体砂浆的基本性能。
这为制备高性能的新型建筑材料奠定一定基础。
2试验部分2.1材料制备
2.1.1改性稻壳制备
将干燥的稻壳倒入1%硅酸钠溶液中浸泡,24h
后捞出晾干,重复以上操作若干次,则可制得改性稻
壳。
2.1.2墙体材料制备
按《普通混凝土力学性能试验方法》(GB50081)的要求进行试样的制作。
在砂浆的拌和过程直接掺入改性稻壳制备储能砂浆。
并按其要求对试样进行养护。
2.2测试与表征2.2.1抗压强度
参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的检测方法,将干燥的试样放在电液式压力机的下压板上,开动试验机进油阀门,当试样开始变形时,停止调整油门,直至破坏,记录破坏荷载。
2.2.2抗折强度
参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验
*基金项目:国家自然科学基金项目(51409203)、武汉轻工大学大学生创新研究项目、湖北省建设科技研究项目(2014018)
研究探讨
中图分类号:TU522.09
文献标识码:A
文章编号:1001-6945(2015)12-0020-02
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2015年第
12期
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2015Brick &Tile
方法标准》的检测方法,将干燥的试样放在试验机的支承圆柱上,打开电源开始测验,直至试样折断,记录破坏荷载。
2.2.3导热系数
试件尺寸为30cm×30cm×2.5cm 试件。
通过测定稳定状态下流过计量单元的一维恒定热流量Q ,计量单位的面积A 、试件冷、热表面的温度差△T ,可计算出试样的热阻R(R=△T·A /Q)或热导率C λ=1/R 。
3结果与讨论3.1抗压强度
表1为墙体材料抗压强度试验结果。
由表1可以看出砂浆中掺入改性稻壳后砂浆的抗压强度均有所降低,而且随着改性稻壳掺量的增加而呈现降低趋势。
3.2抗折强度
表2为墙体材料抗折强度试验结果。
由表2可以看出改性稻壳的掺入降低了砂浆的抗折强度,且随着掺量的增加,抗折强度降低程度越明显。
改性稻壳掺量为3%时,其抗折强度降低达30%左右。
3.3导热系数
表3为稻壳改性水泥基复合材料导热系数测定结果。
从表3中可以看出,掺入改性稻壳对水泥基复合材料的导热系数有较明显的影响。
稻壳的加入,使得水泥基复合材料导热系数减小,且随着稻壳掺量的增大,复合材料的导热系数减小幅度越大。
当改性稻壳掺量为1%时,复合材料的导热系数较空白样减小
21%,而当稻壳掺量为3%时,导热系数减小幅度达到42%以上。
3.4机理分析
随着改性稻壳的加入,稻壳改性水泥基复合材料力学强度和导热系数呈现规律性变化,其可能原因与复合材料的孔隙结构有关。
通过对干密度和堆积密度测定,间接反映出水泥基复合材料的孔隙结构。
表4和表5所示为墙体材料干制品密度和堆积密度试验结果。
由表中可以看出,随着改性稻壳的加入,水泥基
复合材料的干制品密度和堆积密度呈现规律性变化。
改性稻壳含量越多,干制品密度和堆积密度越低。
干制品密度和堆积密度与墙体材料孔隙率有很大的关系,间接反映出了其孔隙率的大小。
改性稻壳用量增加,导致水泥基复合材料孔隙率增大,力学强度减小,导热系数减小,起到一定的保温材料的作用。
4结论
本文以改性稻壳掺杂水泥砂浆制备水泥基复合材料,系统研究了该复合材料的力学和热学性能。
研究结果表明:改性稻壳的掺入,复合材料的力学强度呈现下降趋势;且稻壳掺入使得复合材料的导热系数降低,表明该复合材料能起到一定的保温作用。
干密度和堆积密度结果表明稻壳的加入使得复合材料的孔隙率增大,最终导致复合材料力学强度和导热系数减小。
参考文献:[1]王凯英,王显利.环境友好型替代性材料稻壳
在国内建筑行业的研究进展与应用[J].安徽农业科学,2015,43(4):249-251[2]侯贵华,许仲梓.稻壳制备高性能材料研究进
展[J].硅酸盐学报,2006,34(2):204-208.
收稿日期:2015-10-21
表1抗压强度试验结果
表2抗折强度试验结果
表3
导热系数实验结果
表4干制品密度试验结果
表5堆积密度试验结果
研究探讨
21。