A2-3_稻壳灰运用於普通混凝土之性质探讨.doc

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1、A2-3—稻壳灰运用於普通混凝土之性质探讨2010年(第14屆)管建丁程與管理學術研討會稻殼灰運川於普通混凝十•之性質探討吳韋陞1林利國21毫北科技人學十.木與防災研究所螢管組研究生，u9316(H2@yuntech.edu.t.w2奩北科技人學土木與防災研究所副教授，lklin他ntut.edu.tw摘要近些年來政府持續推動永續丁程、節能減碳等相關議題，無疑就是希望能逹到丁程與環境生態相互平衡的願景；而這其小又以笛建產業屮的水泥首當其衝，平均每使用1公噸的水泥將會排放0.85公噸的二氧化碳，不僅耗能又與環保觀念背道而馳，故

2、本研究將人們看似無用的廢棄物稻殼灰,當作卜作嵐材料(PozzolanicMaterial),取代部分水泥製成高性能混凝十-。研究得知稻殼經燃燒成為稻殼灰Z後，木身富含豐富的二氧化矽，若連用稻殼灰取代水泥添加於混凝十•屮，不僅能擁有絕佳的丁作性、抗壓強度與耐久性等性質，最重要的是取代部分水泥所節省下來的二氧化碳排放量與費用，皆達實質的經濟性與環保性，因此本硏究將針對一系列不同類型稻殻灰運用於混凝土Z性質進行探討。本研究乃針對稻殻灰取代水泥添加於混凝十•屮進行性質探討,稻殼灰類型為廢秦物稻殼灰與使用稻殼自行燒灰(燒灰溫度500C

3、、700C與900C),水膠比選定0.24、0.3與0.4,取代水泥量為0%、5%、10%.20%與40%,並研究其新拌、硬固、耐久與微觀等性質。木研究也針對不同類型之稻殼灰進行X-光繞射、X-光螢光、比重、粒徑與顯微鏡等試驗分析。稻殼灰於顯微鏡底下型態為孔窩結構狀，令別於其他卜作嵐材料，高保水、耐腐蝕與添加後廉生緩凝皆為此Z特性，經不同溫度燃燒形成Z稻殼灰其二氧化矽含量皆達90%,此成分與水泥水化物氫氧化鈣結合形成之C-S-H膠黠將填塞微孔隙，並有效提升混凝土水密性與抗壓強度；木研究發現研磨過後之稻殼灰因粒徑小、比表面積人

4、與水泥水化反應良好，將有助於提升混凝土Z各項性質；從X-光繞射圖得知900C稻殼灰結晶形態最為完全，將不利於卜作嵐反應；本研究建議最佳燒灰溫度為500°Co關鍵詞：卜作嵐材料、稻殼灰、孔窩結構、節能減碳-、刖吞管建業在推動工程情況下，常常得耗費龐人的材料、物資及能源等相關臺品，所以應該史加積極的節能減碳，…起為地球盡一份心力；近幾年來科技日新月異的進步，許多工法與材料在使用上皆有許多的突破，例如過去燃煤火力發電廠之副弟物「飛灰(Flyash)J即曾被當作是廢棄物，之後在學術界協助下，將棄之無川的「飛灰」拿來當作卜作嵐材料(P

5、ozzolanicMaterial)，取代部分水泥添加於混凝土屮製成高性能混凝土，不僅T作性佳、強度也比一般傳統混凝十•來的高，取代部分水泥所節省下來的費川，也逹到了最實竹的經濟性；史重要是使用的水泥量一口•減少，二氧化碳排放量相對的就降低許多。類似「飛灰」這樣的工業廢棄物再利用，在其它臺業也有許多的軌跡可循，例如農業廢棄物小的稻殼(Ricehusk)也有很人的再利用性，儘管國內經濟發展匕日益現代化，然而傳統農業仍是民衆生活屮不可或缺的一環，因此每年自然會棒出為數眾多的廢棄物；例如根據相關統計資料顯示,阈內每年大約會產生二十

6、餘萬公噸稻殼農業廢料,而稻殼不僅質量輕、體積人，乂擁有強韌的纖維組織與耐腐蝕特性，進而衍牛出儲存需求空間人、廢料處理2010年(第14屆)營建工程與管理學術研討會困難等問題糜牛，經由數據與文獻顯示，稻殼屮含有極高量的矽與鉀，燃燒後所谦牛的稻殼灰(RiceHuskAsh；簡稱為RHA)則有人量的二氧化矽，此成分對於卜作嵐反應最為強烈，亦能像「飛灰」-樣添加於混凝土屮，不僅具有提高混凝十•強度、增加其工作性與耐久性、減少水泥用量和碳排放量、降低成木等特質，還能讓農業廢棄物資源冋收，藉此達到物盡其用之效果，而這也與長久以來一玄追求

7、永續、健康環境、綠色營建科技的精神相呼應。二、文獻冋顧2.1稻殼灰之基木性質稻殼，俗稱粗糠，是稻穀碾成糙米後剩下的部分。一般乾燥程度的穀粒屮，稻殻約人總重量的五分之一。稻殼由50%的纖維素、25-30%的木竹素與15-20%的矽所組成，經燃燒後，稻殼木身之纖維素與木質索即被燃焼始盡，剩下的稻殼灰只會留下二氧化矽與少量的化學元索。矽Z形成與質地耕良取決與否在於燒灰時間與溫度，Mehb(1979)建議持溫500°C或恆溫至68LC持續一分鐘以上可以產生非結晶的矽；而Ycohetal.(1979)提出燒灰溫度達到9CXTC,燒灰時

8、問小於一小時所得到的矽為非結晶狀。當燒灰溫度在1000°C並燃燒時間多於5分鐘時，使用X光繞射儀所顯示出來為結晶矽。Chopraetal.(1981)提出在燃燒溫度700°C下，矽是種非結晶形式；HwangandWu(1989)則是梶出不同的燒灰溫度下，稻殼灰也將由不同的化學元索所組合而成