稻壳灰对极低水胶比条件下水泥基复合材料性能的影响文献综述

 2022-11-21 16:17:15

文献综述(或调研报告):

1.稻壳灰的性能以及制备工艺对稻壳灰性能的影响

稻壳灰(RHA)是一种可和硅灰媲美的高硅高活性火山灰材料,在高性能水泥和混凝土材料的制备中有着强烈的增强改性作用,具有巨大的潜在价值和应用前景。欧阳东等[1]对低温稻壳灰纳米尺度的显微结构进行了SEM、TEM(SAD) 研究。研究发现稻壳灰由纳米尺度的SiO2凝胶粒子(~50 nm) 疏松地粘聚而成。稻壳灰结构中含有大量由SiO2凝胶粒子非紧密粘聚而形成的纳米尺度孔隙( lt; 50 nm) 。纳米尺度的SiO2粒子和纳米尺度的大量孔隙是稻壳灰具有巨大的比表面积和超高火山灰活性的根本原因。

1.1酸洗预处理对稻壳灰性能的影响

陈佩[2]研究了利用酸预处理稻壳对稻壳灰特性的影响效果。主要包括以下内容:分析稻壳的SEM扫描电镜微观结构;利用实验及SEM照片分析稻壳酸预处理对稻壳灰宏观结构和微观结构的影响;利用XRF和EDS分析稻壳酸处理对稻壳灰元素含量方面的影响。总结得出:稻壳具有3层结构,外表面分布有整齐规律的突起结构,结构致密光滑;断面由微米尺度(10微米)的蜂窝孔结构和纵横交错的板片结构组成,结构疏松;稻壳内表面呈平整的薄片状,致密光滑。比较实验灰样照片,得出经过酸预处理的稻壳能够完全燃烧,稻壳灰颜色整体偏白,其中SiO2纯度很高,残炭含量低,杂质较少。经预处理后的稻壳灰中纳米尺度的SiO2凝胶粒子结构没有被破坏,且SiO2颗粒粒径尺度更小中间孔隙更细。说明预处理后保持了原有稻壳灰中SiO2的高比表面积同时提高了活性。经预处理后的稻壳灰中SiO2的含量提高到98%以上,金属氧化物含量都有一定幅度的降低,尤其K含量降低最多。说明稻壳经过酸预处理后能改善稻壳灰的性能,减少K等阻碍稻壳燃烧的杂质,提高了SiO2纯度。

1.2燃烧温度对稻壳灰性能的影响

稻壳灰作为一种掺合料应用在水泥基材料中主要取决于其灰分的火山灰活性。其活性受其中的无定型SiO2以及内部结构影响。因此稻壳灰的燃烧温度以及时间等因素对其性能影响至关重要[3]

Kapur设计了一种TIB稻壳燃烧炉,即对燃烧温度的调控。在350℃温度下,稻壳灰比表面积为60m2/g,而600℃时,其比表面积为80m2/g,这正是稻壳中剩余的部分碳燃尽和新的孔隙打开造成的。温度为600℃时二氧化硅为非晶态的,在600℃至800℃之间,SiO2状态会发生相对变化。把温度从700℃升至900℃时,比表面积从40m2/g快速下降为1 m2/g,这表明通过控制燃烧温度可生产出有活性的SiO2的专利表明,加热温度为500℃时会使SiO2转为部分结晶的SiO2 [4]。James和Rao试验表明稻壳中有机物完全氧化分解并且SiO2得到完全释放的最低温度为402℃。在此温度燃烧之后,纤维和木质素基质被除去留下多孔的SiO2被磨细为粉末,其比表面积会变得很高,这就成为改善孔结构,提高抗压强度的主要因素。

研究表明,燃烧温度低于750℃可以获得高含量无定型SiO2以及良好内部结构[5]。陈应泉等[6]研究了稻壳灼烧过程对稻壳灰结构及其活性的影响,结果表明灼烧温度高于800℃时稻壳中的非晶SiO2在左右开始转化为鳞石英而逐步失去活性,不利于稻壳灰的表面结构的改善。稻壳焦炭灼烧制备稻壳灰,其特性依然与灼烧温度有关,热解温度会轻微影响稻壳灰的部分微观特性。较高热解温度下稻壳灰仍然具有良好的活性及孔隙特性。所以先在高温下热解稻壳获得高品质能源,然后在低温下制备稻壳灰,是同时实现稻壳能源化和资源化利用可行路径。

1.3球磨时间对稻壳灰性能的影响

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