專利名稱：一種利用生物質(zhì)制備混凝土摻合料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用生物質(zhì)制備混凝土的摻合料方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市建設(shè)需要大量不同功能、不同種類的混凝土。工程建設(shè)對(duì)混凝土功能要求的不斷提高，促進(jìn)新材料和新技術(shù)在混凝土中不斷應(yīng)用和推廣。因此，全球范圍的水泥品種和產(chǎn)量與日俱增。為了經(jīng)濟(jì)地提高混凝土的性能和耐久性，具有凝硬性的礦物已經(jīng)作為摻合料與水泥混合后用來(lái)拌制混凝土，另外，天然凝硬材料、工業(yè)廢棄物 (如飛灰，高爐礦渣，硅粉)也作為凝硬性材料被使用，作為農(nóng)業(yè)廢棄物，生物質(zhì)含有大量的SiO2,焚燒生物質(zhì)后留下的灰分中富含的SiO2具有凝硬性的特征。因此如何從生物質(zhì)中獲取凝硬材料成為研究焦點(diǎn)?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)參考文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，利用生物質(zhì)作為摻合料配制混凝土方法分為兩大類一類是粉磨添加法，一類是焚燒添加法。粉磨添加法工藝繁雜，很難消除其對(duì)混凝土耐久性能的影響；而現(xiàn)有的焚燒添加法焚燒工藝仍很不完善，僅應(yīng)用于灰分中SiO2質(zhì)量比重較大的稻殼、小麥桿、稻桿等，致使堿金屬含量偏高的生物質(zhì)種類應(yīng)用受限，如南方地區(qū)的大量存在的油菜桿目前也是不能用作混凝土的摻合料。且由于生物質(zhì)堿金屬熔點(diǎn)低，使灰分結(jié)渣現(xiàn)象不可避免，很大程度上影響了灰分比表面積，阻礙SiO2活性的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種利用灰化后的水洗生物質(zhì)配制混凝土的摻合料的方法，以便對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行充分有效利用，同時(shí)節(jié)約水泥。本發(fā)明的技術(shù)方案是，將生物質(zhì)干燥，在15°C 35°C條件下浸泡，水洗后，烘干；將經(jīng)過(guò)上述處理的生物質(zhì)灰化后得到的摻合料；所述的生物質(zhì)為上述處理及灰化后的SiO2質(zhì)量含量不低于30%的農(nóng)林廢棄物。優(yōu)選SiO2質(zhì)量含量55% 85%。所述的農(nóng)林廢棄物為秸桿、木屑、稻殼、樹枝中的一種或幾種。所述的秸桿為稻秸桿、玉米桿、油菜桿中的一種或幾種。本發(fā)明的農(nóng)林廢棄物特別優(yōu)選為油菜桿。所述的干燥為自然干燥；并在浸泡前，先進(jìn)行細(xì)化，即控制生物質(zhì)的長(zhǎng)度不大于20cmo所述浸泡的液固比為V水m生物質(zhì)=l5ml/g 30ml/g。浸泡時(shí)間為2(Γ28小時(shí)。本發(fā)明所述的灰化過(guò)程采用常規(guī)過(guò)程即可(也可以是先經(jīng)過(guò)預(yù)燒處理)所述的灰化是置于500— 700°C下煅燒3飛個(gè)小時(shí)。然后迅速冷卻并將產(chǎn)物研磨成粉末，添加到混凝土中替代部分水泥。
所述的預(yù)燒處理即取一耐高溫容器，如陶制爐灶，將生物質(zhì)點(diǎn)燃，并保持優(yōu)良的通風(fēng)環(huán)境(以防止火堆內(nèi)溫度過(guò)高)直至不再有明火。由于本發(fā)明采用了灰化前先進(jìn)行浸泡、水洗的步驟，從而可脫除大部分堿金屬及易揮發(fā)物質(zhì)，有效提高灰熔點(diǎn)，降低結(jié)渣率，同時(shí)由于減少了灰分中堿金屬的含量，也就增大了灰分中SiO2的質(zhì)量百分比。試驗(yàn)證明，添加適量的生物質(zhì)灰不會(huì)顯著降低混凝土的強(qiáng)度，并對(duì)混凝土的其它性能無(wú)有害影響?？蓪⒈景l(fā)明所述的摻合料與硅酸鹽水泥作為混凝土的膠凝材料；較適宜的使用范圍是其中總質(zhì)量為100%的膠凝材料中水泥的質(zhì)量含量為60、5%，摻合料質(zhì)量含量為5 40%?；炷敛牧现苽溥^(guò)程中還可添加外加劑(可根據(jù)工程需要添加減水劑或引氣劑或促凝劑等等)(Γ2% ;外加劑用料的質(zhì)量百分比按膠凝材料為基數(shù)計(jì)算。本發(fā)明利用灰化的水洗生物質(zhì)取代部分水泥，與適量外加劑進(jìn)行拌和，配制高性 能混凝土，并確保其使用的安全可靠性。將灰化的水洗生物質(zhì)作為混凝土的摻合料再生利用，真正實(shí)現(xiàn)了資源的高效使用。本發(fā)明將農(nóng)業(yè)廢棄物的處理與建筑材料科學(xué)的發(fā)展有機(jī)地溶為一體，是對(duì)生物質(zhì)處理的突破，且由本發(fā)明的摻合料加入至混凝土中后，仍具有良好的力學(xué)性能和優(yōu)異的物理性能，符合混凝土國(guó)標(biāo)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。本發(fā)明將生物質(zhì)灰加以再生利用，變廢為寶，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式所用生物質(zhì)取自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的稻秸桿、稻殼、玉米桿、油菜桿，經(jīng)自然干燥后細(xì)化(控制各生物質(zhì)的長(zhǎng)度< 20cm)、浸泡水洗、再烘干。步驟如下將細(xì)化后的生物質(zhì)浸泡于水溫為15°C 35°C自來(lái)水中24小時(shí)，控制V水m生物質(zhì)=15ml/g 30ml/g，撈出烘干即可。水溫、時(shí)間及液固比(V# :mM)范圍的確定依據(jù)如下①物質(zhì)的溶解度與溫度有關(guān)，生物質(zhì)所含K的溶解度隨溫度升高而增大，生物質(zhì)所含Na的溶解度受溫度的影響很小，而生物質(zhì)所含部分Ca溶解度隨溫度的升高而減小。綜合考慮各溶于水的物質(zhì)溶解度及水溫條件實(shí)現(xiàn)的難易程度、經(jīng)濟(jì)成本，故控制在15°C 35°C。這樣既可以直接利用自來(lái)水，滿足水溫水質(zhì)要求，方便操作，也可以除掉生物質(zhì)外帶的泥土并脫除大部分本身所含的溶于水的無(wú)機(jī)物，如K、Na、Ca，從而提高灰熔點(diǎn)，利于灰比表面積的增大、灰與水泥水化產(chǎn)物的反應(yīng)。②生物質(zhì)表皮覆有蠟質(zhì)層，自然干燥后孔隙率減小，更不利于其內(nèi)含物質(zhì)溶解，所以浸泡時(shí)間充足能提高溶解率，實(shí)驗(yàn)證明浸泡24小時(shí)效益最佳。③物質(zhì)溶解量與水的體積有關(guān)，同溫度下，水的體積相對(duì)溶質(zhì)越大，溶解量越大，但過(guò)大不能使溶液飽和，浪費(fèi)水資源，因此液固比取15ml/g 30ml/g。各生物質(zhì)灰化后的主要化學(xué)成分見表I及表2。表I灰化的非水洗生物質(zhì)的主要化學(xué)成份
權(quán)利要求
1.ー種利用生物質(zhì)制備混凝土摻合料的方法，其特征在于，將生物質(zhì)干燥，在15°C 35°C條件下浸泡，水洗后，烘干；將經(jīng)過(guò)上述處理的生物質(zhì)灰化后得到的摻合料； 所述的生物質(zhì)為經(jīng)上述處理及灰化后的SiO2質(zhì)量含量不低于30%的農(nóng)林廢棄物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的生物質(zhì)在經(jīng)處理和灰化后的SiO2質(zhì)量含量55% 85%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的農(nóng)林廢棄物為秸桿、木屑、稻殼、樹枝中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的秸桿為稻秸桿、玉米桿、油菜桿中的ー種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的農(nóng)林廢棄物為油菜桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的干燥為自然干燥；并在浸泡前，先進(jìn)行細(xì)化，即控制生物質(zhì)的長(zhǎng)度不大于20cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述浸泡的液固比為V水m生物質(zhì)=15ml/g 30ml/g。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，浸泡時(shí)間為2(Γ28小吋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的灰化是置于500—700°C下煅燒3飛個(gè)小吋。
全文摘要
一種利用生物質(zhì)制備混凝土摻合料的方法，其特征在于，將生物質(zhì)干燥，在15℃~35℃條件下浸泡，水洗后，烘干；將經(jīng)過(guò)上述處理的生物質(zhì)灰化后得到的摻合料；所述的生物質(zhì)為經(jīng)上述處理及灰化后的SiO2質(zhì)量含量不低于30%的農(nóng)林廢棄物。由本發(fā)明的摻合料加入至混凝土中后，仍具有良好的力學(xué)性能和優(yōu)異的物理性能，符合混凝土國(guó)標(biāo)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。本發(fā)明將生物質(zhì)灰加以再生利用，變廢為寶，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C04B7/28GK102674721SQ20121014538
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者劉保華, 劉巧玲, 張強(qiáng), 方亮, 楊敬林 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)