浅析建筑工程中的稻壳灰混凝土、HPC 等新型混凝土

摘要：当前我国新型混凝土材料的发展形势趋向于良好，但是要在诸多建筑工程施工中推广使用稻壳灰混凝土和 HPC，仍旧需要一段时间的认识与实

践。本文主要分析了新型混凝土材料的特性、高性能混凝土（HPC）材料的特性、新型混凝土的应用 。

关键词：建筑工程，稻壳灰混凝土，HPC，分析。

1.随着世界经济和科技的发展，建筑形式也在逐步发展。而混凝土有

原料相对丰富，价格相对低廉，生产的工艺也相对简单的优点，因此其使

用量也越来越大，并且新型的混凝土抗压的强度高，其耐久性也比较好，

强度的等级范围较宽，所以使用范围也更加广泛，不仅一些土木工程使用

新型的混凝土，机械工业、造船业、地热工程、海洋开发等其他作业中，

新型的混凝土也占据重要的位置。

2.新型混凝土材料的特性

2.1 稻壳灰混凝土材料的特性

几十年前，科学家们就已经意识到了稻壳作为建材的潜在价值，但是

以往稻壳的焚烧产物因为含碳量过高一直难以被用作水泥的替代品。近年

来，研究人员已经从技术上很好地解决了这个问题。新方法是将稻壳放入

熔炉，利用800 摄氏度高温燃烧，最后剩下纯度较高的二氧化硅粉末。

IE.Ajiw 等利用含有大量硅的稻壳灰代替硅土制取水泥，结果表明：用稻壳

灰代替一定量的硅土制得的水泥，其物理和化学指标都能达到行业要求，

且成本相对较低，能解决农业废弃物稻壳的去向问题，减轻稻壳灰带来的

环境压力，稻壳灰是值得推荐的一种材料。

掺入稻壳灰混凝土的早期的抗拉强度较高，对干缩开裂有一定的抵抗

能力，稻壳灰掺混凝土后，高活性SiO2 能较快地与水泥水化生成的氢氧化

钙起强烈的火山灰反应形成低钙水化硅酸钙凝胶，起到增加强度，改善骨

料水泥石界面结构和填充毛细孔的作用，使混凝土密实性增加，强度大为

提高，劈裂抗拉强度、粘结强度、轴心抗压强度、静压弹模、抗氯离子渗

透、防锈等性能都得到明显提高和改善。

国内外大量研究发现，在合理的温度和环境条件下焚烧制备的稻壳灰

具有较高的火山灰活性，它是一种可以与硅灰相媲美的混凝土矿物掺合料

[1][2]。与粉煤灰和高炉矿渣不同，稻壳灰的更大优势在于稻谷年年种，稻

壳灰取之不尽。此外，掺入稻壳灰的混凝土颜色变浅，使得建筑物更好地

反射阳光，可降低建筑能耗[3]。

2.2 高性能混凝土（HPC）材料的特性

随着21 世纪的发展，新型的混凝土朝向高强、耐久、轻质、抗冻融、

抗磨损、抗灾、抗渗、抗爆等一些方向快速发展。而且胶凝材料及新型的

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性能优良的混凝土材料，增加了更优异的耐久性能和力学性能。这类新型

的混凝土被称作高性能的混凝土，也就是HPC。HPC 组成的材料有水、水

泥、多种矿物的掺合料、粗细集料及超塑化剂，其组成与配比较普通的混

凝土相对复杂很多，要求相应也高很多。从强度来说，HPC 具备高强

（ 60MPa～100 MPa） 及超高强（ 不小于100 MPa） 的特性，使用高强

的混凝土，不仅可以减小建筑的截面尺寸，而且能减轻结构的自重及其对

地基造成的负荷，并且能减少材料的使用量，增大材料的使用空间，大幅

度降低工程的造价，从而获得更大的效益[4]。因为HPC 具有比较高的工

作性，不仅能减轻施工的劳动强度，而且还能节约建筑施工能耗。HPC 具

备优良的耐久性，并增加了混凝土抵御恶劣环境的能力，延长了建筑物的

寿命，并且减少对环境的影响及维修费用，具有比较显著的经济效益。所

以近些年来由于HPC 所具备的优良特性使其在国内外建筑工程中都得到

了相对广泛地应用。

综合此新型混凝土材料的特性，HPC 代表了目前混凝土在市场上发展

的总体趋势，具有高强度，大流动性，高耐久性，低水化热，高体积，稳

定性等诸多方面相对优越的性能，它的广泛应用将会对混凝土结构性能及

其施工技术起到非常关键的作用。

3.新型混凝土的应用

3.1 稻壳灰混凝土的应用

现在，不少国家提倡利用“把建筑变白”的方法来抵御全球气候变暖，

这种浅色水泥就是一种很好的“把建筑变白”的建筑材料。

事实上，对于一些稻米和混凝土消耗都非常大的发展中国家而言，稻

壳灰混凝土的发展潜力非常巨大。我国从很早的时候就开始稻壳灰混凝土

的研究开发，并取得了一些成就。稻壳灰水泥混凝土的研究主要集中在普

通混凝土、高强混凝土和碾压混凝土三个方面。

有关专家表示，如果大范围推广稻壳灰复合水泥，则可以引发一场“绿

色建筑”的革命。

3.2 高性能混凝土（HPC）的应用

据了解，全球每年的混凝土使用量可以达到 90 亿 t，耗资之巨，规

模之大，应用之广，身为现代化工程的主要材料其地位依旧无法被撼动。

而混凝土在工程结构的使用至今大概有 170 多年的历史，纵览混凝土在技

术上的发展进程，主要遵循了其复合化、高性能化、高强化的技术路线。

长时间以来，人们太注重混凝土在力学方面的性能，重点集中在混凝土强

度的提高上，以改善其强度比例来代表混凝土的性能优劣程度，却对混凝

土的耐久性影响因素不够重视，从而导致了很多的工程结构出现开裂甚至

崩塌的现象。比如，1980 年，乌克兰一个叫切尔诺贝利的核电站发生泄漏

事件； 日本一些使用钢筋混凝土的桥梁，因无法使用在投入不满 20 年就

被迫炸毁； 我国辽宁盘锦的辽河大桥发生断毁等。之外，还有因为混凝土

的耐久性能不高，导致混凝土建筑工程的各种维修费加剧增大。所以要增

加混凝土使用的寿命，研发高性能的混凝土材料则势在必行。

2001 年10 月我国用高性能的混凝土完成了航站楼建筑的第一块

较大面积楼板的成功浇捣。此楼板为长条形，长大概80m，宽大概20m，

厚约合500mm，在浇筑之前沿着楼板的长度方向从南向北放置两条施工用

的泵管，并投入两条生产线生产混凝土，22 台搅拌车搅拌混凝土，两台混

凝土泵机，其施工用时达到14h，且施工过程非常顺利。之后，检查并认

可了此种混凝土的抗裂性，在总结了其施工和养护的经验基础上，陆续地

浇捣了更多其他大面积的楼板，在整个航站楼建设施工中补偿收缩纤维混

凝土的总量超过了4 万m3。经过检验，所有用补偿收缩纤维混凝土的施工

楼板其强度都达到了设计的要求，其抗裂的效果得到了各方人士的好评和

认可[5]。

目前，我国在研究和应用高性能的混凝土方面发展十分迅速。我国成

为了生产与使用混凝土的主要国家之一，混凝土质量也在不断提高，并在

近10 年逐步涉足 HPC 的研究与应用。随着 HPC 的优越性在不断被认

可，混凝土的应用技术逐步发展，城市的建设速度不断加快，高性能的混

凝土也获得了比较快速发展。所以高性能的混凝土越来越被广泛应用于实

际工程中，尤其是一些高层建筑，海上的采油平台，大跨度的桥梁，海港

码头以及矿井工程等其他工程中的使用也日益增加。

我国很多的研究单位也已研制出了如普通泵送的 HPC、粉煤灰大掺量

的 HPC、高流态密实的 HPC、纤维增加的HPC、轻骨料的 HPC、港工和

海工 HPC、高抛纤维 HPC 等等，并研制出了从 C30～C80 的各个不同强

度等级的其他高性能混凝土以及比较完备的检测高性能混凝土所具备的耐

久性的设备，并掌握了成套相配的施工技术与检测混凝土耐久性的技术等。

4.结论

国内建筑基础的建设也在不断增强，所以稻壳灰混凝土和 HPC 成为至

关重要的建筑材料。

参考文献

[1] 欧阳东、陈楷.稻壳灰显微结构及其中纳米 SiO2 的电镜观察[J].

电子显微学报，2003.22（5）：390-394.

[2] 欧阳东、陈楷.低温焚烧稻壳灰的显微结构及其化学活性[J].硅酸盐

学报，2003.11：1121-1124.

[3] 高峰.节能减排新措施：稻壳变建材[J].资源与人居环境，2010.2

[4] 刘大成.浅谈土建工程新型混凝土材料的应用[J].中国高新技术企

业，2011（ 73） ：93-95

工程建设

2016.16