[发明专利]一种农作物秸秆废料复合混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种农作物秸秆废料复合混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明研制的产品中，包括农作物秸秆废料；所述农作物秸秆废料为炭化空心秸秆纤维；所述炭化空心秸秆纤维的内壁和外壁附着有硅化合物层；所述硅化合物层与炭化空心秸秆纤维之间通过Si‑C化学键结合；其中所述炭化空心秸秆纤维为短纤；所述短纤长径比为3：1‑5：1；所述短纤长度分布范围为10‑900nm。在制备产品时，包括农作物秸秆纤维的细化、农作物秸秆纤维的除杂、农作物秸秆纤维的改性以及混凝土的制备。本发明产品中，农作物秸秆废料产品的一致性好，可有效提高混凝土的水化性能，使混凝土的力学性能得到有效提升。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种农作物秸秆废料复合混凝土及其制备方法。

背景技术

农作物秸秆是一种具有丰富氮、磷、钾及有机质养分的可利用生物质资源，是农作物生产的主要副产品。然而，大部分秸秆资源并没有得到有效的利用，而是就地焚烧，造成大量烟尘，致使雾霾天气的形成，给环境造成很大的问题。因此，如何综合利用农作物秸秆，将在环境保护，促进农业循环，稳定生态平衡以及促进农民增收等方面，起到重要作用。

近年来，对秸秆灰研究发现，植物可以将土壤中的纳米硅，以生物矿化的方式积聚于秸秆中，科研工作者针对如何提取硅类材质进行多种尝试。国外学者发现，对稻壳进行焚烧处理得到的灰分，含有较高活性的游离硅；并将灰分定义为一种本身具有很少的胶黏性，但在一定条件下可与氢氧化钙反应生成具有胶黏性凝胶体的性质。国内学者通过对秸秆燃烧特性研究，发现秸秆生物质中二氧化硅含量较高。很多的科研报道中提现出来，该类生物灰质比表面积大，能够与水泥水化产物发生反应生成凝胶，填充混凝土内部孔隙，提高混凝土强度，同时确保混凝土内部的碱性环境，提高混凝土的耐久性。

秸秆生物质灰具有高活性、廉价性以及高稳定性等特点，合理有效的利用该类灰质，对于环境保护，促进秸秆资源的有效转化，降低建筑业工程造价，提高混凝土的强度和耐久性有重要意义。然而，由于农作物秸秆种类不同，成分含量不稳定，将其作为添加剂添加到混凝土中，容易因为添加剂组分含量和种类的一致性较差，引起混凝土性能不稳定。因此，如何提高生物质秸秆作为混凝土添加剂成分的一致性，是本领域技术人员亟待解决的技术难题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农作物秸秆废料复合混凝土及其制备方法，以解决现有技术中生物质秸秆废料作为混凝土添加剂成分一致性较差，导致混凝土性能不稳定的弊端。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种农作物秸秆废料复合混凝土，

所述混凝土中包括农作物秸秆废料；

所述农作物秸秆废料为炭化空心秸秆纤维；

所述炭化空心秸秆纤维的内壁和外壁附着有硅化合物层；

所述硅化合物层与炭化空心秸秆纤维之间通过Si-C化学键结合。

优选地，所述炭化空心秸秆纤维为短纤；所述短纤长径比为3：1-5：1；所述短纤长度分布范围为10-900nm。

优选地，所述农作物秸秆为：小麦秸秆、玉米秸秆、芝麻秸秆、水稻秸秆、红薯秸秆、高粱秸秆中的至少一种。

一种农作物秸秆废料复合混凝土的制备方法，具体制备步骤包括：

农作物秸秆纤维的细化：

将农作物秸秆纤维用水混合浸泡后，进行冷冻，再于冷冻状态下机械研磨，干燥，得细化秸秆纤维；

农作物秸秆纤维的除杂：

将细化秸秆纤维铺设于发酵罐底部，再于细化秸秆纤维表面铺设一层熟石灰，如此一层细化秸秆纤维一层熟石灰进行铺设，直至将容器装满，密闭静置5-10d后，酸洗，干燥至含水率为1-3％，得除杂纤维；