粉煤灰活性激发剂的试验研究
粉煤灰的化学活性及激活方法
粉煤灰的化学活性及激活方法摘要：粉煤灰是一种对环境产生严重污染的工业固体废弃物，但粉煤灰中含有大量以活性氧化物SiO2和Al2O3为主的玻璃微珠，因此粉煤灰既具有很好的吸附性能，又是制备水处理絮凝剂（化学活性）的好原料。
化学活性是指其中的可溶性SiO2、Al2O3等成分在常温下与水和石灰缓缓反应，生成不溶、稳定的硅铝酸钙盐的性质，也称火山灰活性。
需要说明的是，有些粉煤灰本身含有足量的游离石灰，无须再加石灰就可和水显示该化学活性。
本文主要介绍了粉煤灰的化学活性激活的三种方法，其中对于目前使用最广泛的碱性激发法做了重点介绍。
关键词：粉煤灰、化学活性、火山灰活性、激活正文：粉煤灰化学活性的决定因素是其伭瞄玻璃体含量、玻璃体中可溶性的SiO2、Al2O3唫量及玻璃体解聚能力。
决定粉煤灰潜在化学活性的因素是其中玻璃体含量、玻璃体中可溶性SiO2、Al2O3含量及玻璃体解聚能力。
由此可知要提高粉煤灰的早期活性,必须破坏表面≡Si-O-Si≡O和≡Si-O-Al≡网络构成双层保护层,使[SiO4]、[AlO4]四面体形成的三维连续的高聚体变成单体或双聚体等活性物。
为下一步反应生成C-S-H,C-A-H等胶凝物提供活性分子粉煤灰的活性是粉煤灰颗粒大小、形态、玻璃化程度及其组成瞄翼合反映，也是其应用价值大小的一个重要参数。
粉煤灰的活性大小不是一成不变的，它可以通过人工手段激活。
常用的方法有如下三种：1 机械磨碎法机械磨碎对提高粉煤灰的活性非常有效。
通过细磨，一方面粉碎粗大多孔的玻璃体，解除玻璃颗粒粘结，改良表明特性，减少配合料在混合过程的摩擦，改善集料级配，提高物理活性（如颗粒效应、微集料效应）；另一方面，粗大玻璃体尤其是多孔和颗粒粘结的破坏，破坏了玻璃体表面坚固的保护膜，使内部可溶性的SiO2、Al2O3溶出，断键增多，比表面积增大，反应接触面增加，活化分子增加，粉煤灰早期化学活性提高。
2水热合成法粉煤灰是在高温流态化条件产生的，其传质过程异常迅速，在很短的时间（约2～3s）内被加热至1100～1300℃或更高温度，在表面张力作用下收缩成球形液滴，结构迅速变化，同时相互粘结成较大颗粒，在收集过程又由于迅速冷却，液相来不及结晶而保持无定形态，这种保持高温液相结构排列方式的介稳结构，内能结构处于近程有序，远程无序，常温下对水很稳定，不能被溶解（无定型态SiO2是可溶的）。
复合激发剂提高粉煤灰活性
用水平 的思 考 [J].粉 煤 灰,2 0 0 8 (3):3 -5. [2] 王 卓昆.粉 煤 灰 综 合 利 用及 政 策 [J].粉
煤灰,20 0 6(3):10 -13. [3] 李 卫国.提 高 粉 煤 灰 活 性 的 新 途 径 [J].
硅酸钠和石膏、氢氧化钠和石膏复合，比较激发粉煤灰活性。
关键词：粉煤灰 活性 激发
中图分类号：TU528
文献标识码：A
文章编号：1674-098X（2012）11（c）-097-01
粉 煤 灰 的 活 性，一 般 是 指 它 在常 温下 与石灰反应 生 成 具 有胶凝 性能 的 水化 物 的特 性。粉 煤 灰 的 活 性 主要 取决于 粉 煤 灰 中玻 璃 体 的 化 学 活 性，包 括 玻 璃 中可 溶 性 S i 0 2，A12 0 3 的 含 量 和 玻 璃网络 聚集体 的 解聚能力，一般来讲，粉 煤 灰中玻璃体含量 越 多，其 活 性 越 高。提 高 粉 煤 灰 的火 山 灰 活 性 的 方 法 有：物 理 激 发、热 力 激 发 和 化 学 激 发。目前 提 高 粉 煤 灰活 性 最有 效 的 方 法 是 复合 激 发，即 把 物 理 激 发 和 化 学 激 发 相 结合。GB/ T159 6 -2 0 0 5( 用于水泥 和 混 凝 土中的 粉 煤 灰)引入了粉 煤 灰活 性 指 数, 用来 判 断 粉 煤 灰 活 性 的 高 低,其原 理 是 按 GB/T17671-20 05测定试验胶砂和对比胶 砂 的 抗 压 强度，以 二 者 抗 压 强度 之 比确 定 试验胶砂的活性指数。
表2 粉煤灰活性试验结果
硅酸盐建筑制品,2010 (1):18-20. [4] 郭 连 杰 .日 本 煤 炭 灰 渣 综 合 利 用 简 介
粉煤灰的活性激发方法与技术研究_陶宇燕
·建筑材料及应用·文章编号:1009-6825(2009)28-0145-03粉煤灰的活性激发方法与技术研究收稿日期:2009-05-05作者简介:陶宇燕(1984-),女,南华大学城市建设学院硕士研究生,湖南衡阳 421001柯国军(1964-),男,硕士生导师,教授,南华大学城市建设学院,湖南衡阳 421001陶宇燕 柯国军摘 要:介绍了粉煤灰的研究现状、活性来源及其活性激发方法,重点分析了水热激发对粉煤灰活性的影响,并对发展前景及要解决的问题进行了展望,以促进粉煤灰的研究,推广粉煤灰的应用。
关键词:粉煤灰,活性激发,水热激发中图分类号:T U522.35文献标识码:A 粉煤灰是火力发电厂煤炭燃烧后的废物,是一种火山灰质材料,其自身不具有胶凝性或仅具有微弱的胶凝性,但当以粉状及有水存在时能在常温下与氢氧化钙或硫酸钙反应形成具有胶凝性的化合物,具有较好的火山灰活性。
我国作为粉煤灰的资源大国,目前对粉煤灰的利用主要有混凝土和砂浆掺合料、回填、筑路筑坝、建材砖瓦、高分子填充材料、水泥混合料、提取有用元素等方面。
由于粉煤灰的火山灰活性是潜在的,必须经过一定条件的激发才能够发挥出来,因此未经处理的粉煤灰作掺合料的量不高。
1 粉煤灰的研究现状粉煤灰的应用相当广泛。
从20世纪60年代起,粉煤灰烧结陶粒开始在英国多个领域得到使用。
粉煤灰烧结陶粒由于具有轻质高强、级配合理、表面坚硬而不利、不可压缩的特性成为首选的紧急制动带表面填充材料。
粉煤灰作为填充料用于路面工程的技术也日趋成熟。
在英国多佛港码头的进口道路入口处、北约克郡的Whiby ,Hemel Hempstead ,以及英国的其他地方,都有采用粉煤灰烧结陶粒铺设的车辆制动路带。
在曼彻斯特、南安普敦和Southend 的机场跑道末端,以及Silverstone 赛车环形道的拐弯处,也使用粉煤灰烧结陶粒铺设在紧急制动带路面上[1];粉煤灰应用于处理废气、废水方面的技术也日趋成熟。
浅谈粉煤灰活性激发
广东建材2011年第8期1引言粉煤灰又称飞灰，是一种颗粒非常细以致能在空气中流动并能被特殊设备收集的粉状物质。
我们通常所指的粉煤灰是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出、被收尘器收集的物质。
我国煤炭资源丰富，能源生产以火力发电为主，是粉煤灰排放大国，每年超过１亿吨［１］，粉煤灰大量占用土地，严重污染环境，已经成为国民经济持续发展的障碍。
因此，粉煤灰的资源化成为我国可持续发展战略的重要组成部分［２］。
长期以来，在所利用的粉煤灰中大部分是用于建筑材料和筑路材料，这主要是基于对粉煤灰中活性组分的利用。
然而由于粉煤灰特殊的结构及化学稳定性，其在应用的过程中活性发挥非常缓慢，因此，粉煤灰活化技术成为人们近年关注的热点［３，４］。
2粉煤灰活性来源粉煤灰的活性一般包括物理活性和化学活性。
2.1物理活性粉煤灰的物理活性产生的效应包括颗粒（形态）效应、微集料效应和密实（火山灰）效应［５］。
粉煤灰的颗粒效应泛指由其颗粒的外观形貌、内部结构、颗粒级配等物理性状所产生的效应。
粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，球形玻璃微珠在掺粉煤灰体系中起到润滑、滚动作用，系统流动性、和易性改善的同时，增加了保水性和均匀性，降低了需水量［６］；微集料效应是粉煤灰颗粒充当微小集料，使集料的匹配更加合理，填充率提高；密实效应是微集料效应和火山灰效应共同作用的宏观表现，使粉煤灰形成类似托勃莫来石次生晶相，填充系统的孔隙，提高密实度。
2.2化学活性粉煤灰的化学活性是指粉煤灰的火山灰性质，它来源于熔融后被迅速冷却而形成的玻璃态的颗粒中可溶性的ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等活性组分。
活性的ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３在有水存在时，可以与Ｃａ（ＯＨ）２反应，生成水化硅酸钙（Ｃ－Ｓ－Ｈ）和水化铝酸钙（Ｃ－Ａ－Ｈ）。
粉煤灰中的玻璃体越多，火山灰化学反应性能越强，然而粉煤灰中的玻璃相结构致密，聚合度高，可溶性ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３少，其早期化学活性低，因此，要提高粉煤灰的利用率，提高粉煤灰的早期活性将是一个突破口。
激发剂对粉煤灰活性的激发作用
实验所用粉煤灰取自福建省某坑口火力发电厂 , 呈黄灰色, 密度为 2. 45 g/ cm 3 , 烧失量 10. 7% , 含炭 2 量较高, 平均粒径为 21. 04 m, 原始比表面积 2. 780 36 cm / g, 主要化学元素组成如表 1 所示 . 表 1 粉煤灰主要元素组成 其余所用药品均为分析纯 .
图4
氯盐激发剂对粉煤灰比表面积的影响
氯盐激发剂的影响作用
-
氯盐激发主要是利用中性盐可以降低水化产物的电位, 另外氯盐激发剂电离出的 Cl 扩散能力很强 , 能够穿透水合产物的表面 , 并与玻璃体内部的活性物质反应生成水化氯铝酸钙 . 水化氯铝酸钙使表面内外 增大 , 从而破坏外表层[ 11] . CaCl+ Al2 O 3 + Cl + OH 3CaO Al2 O 3 CaCl2 10H 2 O CaCl 的加入增加了反应物 Ca 2+ 的浓度 , NaCl 在水中水解为 Na+ 和 Cl- , Na+ 与 Ca( OH ) 2 水解后的 OH - 共存相当于少量强碱 N aOH 的作用[ 12] . 氯盐激发剂的激发效果较硫酸盐激发剂好. 由图 4 可以看出, 少量的 NaCl 对水合反应的激发效果明 显, CaCl2 的加入量增大, 激发效果较好 . 这可能是因为 N aCl 提供的 OH 对粉煤灰玻璃体起到了腐蚀解 聚作用, 增加了活性物质的溶出量 , 这个作用在激发剂加入量较少时表现得比较明显 ; CaCl2 的激发作用 主要在于增加了火山灰反应产物的形成能力 , 在激发剂量较大时表现明显 .
78
陕西科技大学学报
第 28 卷
图 3 显示, 随着硫酸盐激发剂加入量的增加, 产物比表面积呈现先增大再减小的趋势. 在激发剂加入 量较少时 , Na2 SO4 的激发作用优于 CaSO 4 2H 2 O; 激发剂加入量较大 , 则 CaSO 4 2H 2 O 的激发作用较 好.
粉煤灰的活性
粉煤灰的活性日期：2008-1-30 8:57:00 保护色：默认白牵牛紫苹果绿沙漠黄玫瑰红字体：小字大字粉煤灰的活性也即火山灰效应，是指粉煤灰中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙发生反应，生成具有胶凝性质的水化铝硅酸钙，以此来增强砂浆、混凝土的强度。
粉煤灰的常量化学成分氧化硅、氧化铝是硅铝酸盐的主要成分，其中的可溶性成分越多，说明粉煤灰的活性越好，掺加到混凝土中越易与水泥水化析出的Ca（OH）2 反应，生成类似于水泥水化的产物，从而增强反应物的活性。
一般来说，氧化硅、氧化铝含量越多，其28天抗压强度比越高，两者有一定的相关性。
在材料学界，“活性”只是针对无机胶凝材料而言，“无机胶凝材料”是指磨细了的无机粉末材料。
当其与水或水溶液拌合后，所形成的浆体有塑性，可任意成型，经过一系列物理、化学作用后，能够逐渐硬化，并形成有强度的人造石。
大量的研究事实认为：粉煤灰的活性是“潜在”的，它需要一定条件的激发。
这是因为：粉煤灰与水泥熟料等类的无机盐胶凝材料，在矿物组成、结构，和性能方面，都有很大的不同，它本身没有胶凝性能。
但是粉煤灰具有一定潜在化学活性的火山灰材料，在常温、常压下、和有水存在时，它所含的大量铝酸盐玻璃体中的活性组分，具有能与Ca（OH）2发生火山灰反应，并生成具有强度的胶凝物质。
所以粉煤灰具有一定的胶凝性能。
活性效应主要取决于粉煤灰颗粒表面化学的和物理的特性，在很大程度上受形态效应的影响，也受微集料效应的影响。
粉煤灰的活性效应仅对水泥水化反应起辅助作用，而且只有到砂浆硬化后期，才能比较明显地显示出来，即粉煤灰活性效应具有潜在性质的特点。
粉煤灰的活性效应一般用28天抗压强度比来表示。
改善粉煤灰活性方法，目前激发粉煤灰活性的较为有效的途径主要有三种：一是物理活化即通过机械磨细来破坏粉煤灰的玻璃体的结果，同时增加比表面积，以加快水化反应速度；二是化学活化即通过化学激发剂和改性剂来激发粉煤灰的活性，目前常用的粉煤灰激发剂有：碱性激发剂、硫酸盐、纯碱、卤化物等。
粉煤灰活性的激发及其机理研究
粉煤灰活性的激发及其机理研究粉煤灰（flyash）是一种常见的可再生性再生资源，它是煤炭燃烧过程产生的最常见的副产物。
因为其碳、氧和硅含量较高，粉煤灰具有良好的活性性质，是各种建筑材料的重要原料和配料。
目前很多研究已经把粉煤灰用作混凝土的填料，以提高混凝土的抗压强度。
然而，为了更充分地利用粉煤灰中的活性成分，人们需要深入地了解其活性成分的激发机理，以及如何改良混凝土中对它的利用。
粉煤灰的活性是指它的碳、氧和硅元素在及时反应之后可以获得更高的功效，这通常伴随着碳氢键的断裂，氧官能团的变化，硅官能团的加强。
这种活性可以用高温或光化学反应来激发，也可以与其他化合物发生反应来激发，比如液体水，酸性溶剂等。
高温化学激发是指将粉煤灰放置于高温环境中，让碳氢键和氧官能团断裂，硅官能团活化，从而获得更高的功效。
光化学激发则指将粉煤灰暴露于光谱中间到短波段的可见光中，利用光的能量使其发生活性化学反应，并从而激发粉煤灰的活性成分。
原料中的液体水和酸性溶剂则可以催化碳氢键和氧官能团的断裂，活化硅官能团，从而提高粉煤灰的活性。
激发粉煤灰中活性成分后可以用来改善混凝土性能，比如增加抗压强度和抗折强度，增加抗水化性能，增加抗冻性能，提高抗冲击性能等。
类似的，改善的混凝土的某些物理及力学性质也可以用粉煤灰进行改善。
例如，当粉煤灰添加到混凝土中，其小孔结构可以改善混凝土的热性能，当增加粉煤灰的含量时，可以增加混凝土的强度，同时减少其密度，从而改善混凝土的机械性能。
目前，粉煤灰的激发及其机理研究已成为越来越受到重视的研究课题。
在激发机理研究方面，主要以微观结构和分子动力学理论为基础，通过原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱等技术，研究粉煤灰激发机理，探究不同环境下粉煤灰激发的效应，以更好地利用粉煤灰的活性成分。
此外，对于改良粉煤灰利用研究，学者们也采用多种方法，以改进粉煤灰在混凝土中的利用效果。
其中最常用的方法之一是添加一定比例的矿物活性剂，以增强粉煤灰活性。
刘媛媛-西安院-粉煤灰化学活性激发研究
粉煤灰活性激发方法的研究进展1刘媛媛*1，高隽2，刘蓉2（1. 西安科技大学，西安710054；2. 西安墙体材料研究设计院，西安710054；）摘要：在广泛收集国内外粉煤灰活性激发方法成果的基础上，详细介绍了粉煤灰物理、化学、复合等活性激发方法及各种活性激发剂，对物理及化学激发机理作出充分地阐释，并展望了粉煤灰活性激发的前景。
关键词：粉煤灰活性激发激发剂1引言粉煤灰开发利用是固体废弃物处理的一个主要方面，开发利用好粉煤灰，不仅能够有效解决环境污染问题，而且还能变废为宝。
我国粉煤灰排放量超过1亿t/年，占地面积约2.6万公顷，而且随着火电建设的高速发展，粉煤灰排放量将逐年增加。
我国粉煤场，不仅占用大量土地，而且对周边环境造成严重威胁。
[1]目前，粉煤灰的综合利用主要集中在高掺量粉煤灰烧结砖及建筑砌块、用作掺合料生产粉煤灰水泥和混凝土、在工程回填中作填料、生产漂珠及用作土壤改良、在砂浆中代替部分水泥等。
如何使粉煤灰的火山灰活性被激发出来，提高粉煤灰在建材中的利用率，并且获得由较好的早期强度的混泥土就成了目前面临的问题。
2 机械粉磨活化2.1活化机理粉磨使粉煤灰的颗粒细化，破坏了阻碍粉煤灰火山灰效应的颗粒表层坚硬密实的玻璃质外壳，增加参与火山灰效应的表面，有利于Ca2+离子渗透和玻璃体中硅、铝的溶解。
从微观角度讲，粉磨能促使粉煤灰颗粒原生晶格发生畸形、破坏，切断网络中Si-O键和Al-O键,生成活性高的原子基团和带电荷的断面，提高结构不规则和缺陷程度,反应活性增大。
从能量角度讲，粉磨能提高粉煤灰颗粒的化学能，增加其化学不稳定性，使活性增加。
[2]2.2助磨剂粉磨过程是能耗最高的环节，能量利用率又极低，只有很少一部分被用于增加物料的比表面积。
*国家863计划资助项目（2007AA03Z530）1刘媛媛：女，硕士，从事墙体材料方面的研究E-mail:liuyuan083@为了提高粉磨效率,可以在粉磨过程中添加化学药剂,因新生颗粒表面存在电价不平衡，硅氧负离子容易与空气中的水提供的氢离子结合，并通过氢键的生成而发生颗粒粘连，而表面活性剂含有亲水和亲油基团，当它和新生颗粒表面接触时，亲水基团吸附在颗粒表面，疏水基团向外，就能阻碍颗粒之间的吸附，表现出一定的助磨效果[3]。
粉煤灰碱激发
实验方案
进度安排
当Ca+、Na+
溶液中[SiO4]单体缩聚、多聚体解聚、原料解聚的多重反应，[SiO4] 含量在前中期变化较缓，后期则以缩聚反应为主，这也是碱激发 材料后期收缩大的原因。
杨南如.碱胶凝材料形成的物理化学基础(1)[J].硅酸盐学报,1996.(2)24:209-215
背景介绍
产物模型
产物通式
文献综述
实验方案
进度安排
Z=1时，产物称为PS型； Z=2时，产物称为PSS型； Z=3时，产物称为PSDS型。
通过正交试验得出影响产物分子构型的三大关键因素：
(SiO2/Al2O3 )
(MO/Al2O3 )
(H2O/MO)
DAVIDOVITS J. Geopolymers and geopolymeric new materials [J]. ThermalAnalLalorim, 1989, 35(2): 429-441
背景介绍
文献综述
实验方案
水玻璃对碱激发粉煤灰性能的影响
进度安排
随着含固量的增加强度 增加
随着水玻璃模数的增大， 强度增大，但是当模数 超过1.4后，抗压强度降 低，模数超过2时强度 明显下降
含固量36%、模数为1.2 时，标准养护28 d强度 可以达到42.1MPa
侯云芬,王栋民.水玻璃性能对粉煤灰基矿物聚合物的影响[J]硅酸盐学报.2008,36(1)
——2015.6 高温碱激发粉煤灰的宏观性能测试
——2015.11 研究高温碱激发粉煤灰的微观结构特征
2015.12—— 整理已得结果，补充实验，完成论文
谢 谢！
背景介绍
几种化学物质对粉煤灰水泥活性激发效果
掺量对水泥性能 的影 响， 并在此基础上确定 粉煤 灰水 泥 中适宜
的粉煤灰掺量。 试验结果 列于表 ３ 。
表 ３ 不同粉煤灰掺量的粉煤灰水泥的砂浆强度测试结果
度 提高 ， 强度 达到 ５．ＭＰ， ２ｄ ８ ２ ａ但掺 量增加 到 ２ ％时 ， ９ ． ０ 强度
（） １粉煤灰 ： 试验采用华能电厂的 Ｉ级粉煤灰 ， Ｉ 原灰经 过一 段时间 的粉磨 ， 磨至 比表面积为 ４ ０ｍ２ ｇ 粉煤灰 的化学成分 ５ ／ ， ｋ
见 表 １ 。
表 １ 粉煤灰化学成分 ％
和资源 ， 生态 环境保护 和可持续发展 的负面效应不可低估 【 对 １ ］ 。 与此 同时 ， 作为工业 固体 污染之首 的粉煤 灰 ， ２ ２ ， 的 到 ０ ０年 总
・６ ・ ８
表 ２ 水泥 的物理性能
测定方法》 进行 ； 标准稠度用水量、 凝结时间和安定性参照水泥国
表 ４ 不 同粉煤灰和激发剂掺量的粉煤灰水泥的强度测试结果
家标准 Ｇ ｆ １４－２０ （ Ｂｒ ３６ ０ １水泥标准稠度用水量凝结时间 、 － 安定 性检验方法》 进行 ； 水泥胶砂强度测定方法按照 Ｇ ７ ７－ １９ Ｂ １６ １ ９９ 《 水泥胶砂强度检验方法》 ；． 进行 ｘ 射线衍射（ Ⅺ ） 分析采用美国
成分 Ｓ０ Ｉ ３ ａ ｅ ￣ ／ ｉ ２ Ｏ ｓ ３ ａ ２ ５ ｏｓ ｉ ２ Ａ ２ Ｏ Ｆ ２ Ｋ ３ Ｔ０ ０ Ｃ ０ Ｍｇ ｏ ２ Ｐ ｓ Ｎ ０ ０ Ｌ
含 量 ６ ． ４５ ．３ ． １ ５ ．９ ．２ ．６ ０３ Ｏ０ ． １ ６ ２ ．６ ３５ ４０ ３ ８ ． １ ０８ ０１ ．５ ． ２４ ８ １ ８ ７
（ ｏｌｇ ｆ ｔ ａｓ ｃｅｃ ｄＥ ｇｎ ｅｉｇＮａｊ ｇＵ ｉｅｓｙｏ Ｔ ｃｎ ｌｇ ， ｉｇ １０ ９ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｅ Ｍａｅ ｌＳ ｉ ｅ ｎ ｎ ｉｅｒ ， ｎｉ ｎｖ ｒｔ ｆ ｅｈｏｏｙ Ｎ蛆ｊ ０ ０ ， ｈｎ ） ｅ ｏ ｉ ｒ ｎ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ２
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试验 编号
图 １ 抗 折 强 度 对 比图
ｍｏ ａ ｓａｓ ｎ ｌｚ ｄＦｏ ｉｈ ｖ ｌｍ ｅｆ ｓ ａｔ ｉ ｒ ｅ ｏｉ ｒ ｖ ｔ ａｌ ￣ｅ ｇｈ， ｉｈｃ ｌｉｍ ｙ ａｈｓ ｏ ｌ ｅｃ ｏ ｅ ｎ Ｓ ｔ ｒ ｒｗａ ｌｏａ ａｙ ｅ ． ｒａｈ ｇ ｏｕ ｙ ａｈｐ ｒ，ｎｏ ｄ ｒｔ ｍｐ ｏ ｅｉ ｅ ｒｙｓ ｎ ｔ ｈｇ —ａｃｕ ｆ ｓ ｈ ｕｄ ｂ ｈ ｓｎ ａ ｄＣａ Ｏ４ ｌ ｓ ｌ
研究重点之一。
每组 ３个试件 。 煤灰 胶砂试件 制备 时 ， 粉 先将称量好的粉煤灰 、
水泥 、 、 发剂和减水 剂装在袋 子中 ， 砂 激 手工预混均匀 。 然后 再 倒 人称量好 的水 中 ， 放置 于行星搅拌机 上进 行机械搅 拌 ， 至搅
拌均匀为止 。 最后用振动台装模成型 ， 将试模和下料漏斗卡紧在
０ 引言
粉煤灰是煤燃烧后 的烟气中的细灰 ， 具有低 的火山灰活性。 粉煤灰 的活性 主要取决 于其内部玻璃体的化学活性 ， 包括玻璃
体 中可溶的 ｓＯ 、 １ 的含量和玻璃 体的解聚 能力 ［ 要 提高 ｉ２Ａ ： １ ］ 。
粉煤灰 的早期化 学活性 ， 必须 破坏表 面致 密玻璃 质外 壳 ， 内 使 部可溶 性的活性 ｓｏ 、 １ ｉ：Ａ２ 释放 出来 ， 将 网络聚集体 解 聚 、 ０ 并
・６ ・ ３
表 １ 粉煤灰胶砂试验方案
撑 圆柱 ， 通过加荷 圆柱 以（ ０ １ ） ／ 的速率 均匀地将 荷载垂 ５￣ ０ Ｎｓ 直地加在棱柱体相对侧面上 ， 直至折断 。 同一组试件抗折强度 取
的平均值作为该组试件的抗折强度 ， 试验结果见表 ２ 。
表 ２ 抗 折 强 度试 验 结 果
瓦 解 阁 。
级水泥 ； 中砂 ， 细度模数为 ２ ； ． 自来水 ； ８ 激发剂有 ５ ： 种 硫酸钠 、 熟 石灰、 硅酸钠 、 石膏 、 硫酸钠熟石灰复合剂 ； 减水剂： 聚羧酸。
粉煤灰 占胶凝材料 的 ９ ％； 泥 占胶凝材 料的 ５ 水灰 比 ５ 水 ％；
取 ０４ ； ． 灰砂 比取 １ ．； ５ ： ５ 激发剂按胶凝材料 的 ２ ２ ％来添加 ； 了 为 得到相 同稠度 的粉煤灰 胶砂 ， 在低钙粉 煤灰胶砂 中 ， 减水剂 按 胶凝材料 的 Ｏ５ ．％来 添加 ， 在高钙粉煤灰胶 砂 中， 按胶凝 材料 的 ０１ ．％来添加 。 按灰砂总量 ２０ ０ ０ ｇ配料 ， 具体配合 比见表 １ 。
Ｅｘｐ ｉ ｅｎ ａ ｔ ｄｙ ｏｎｔ ｔｖ ｔ ｒ ｆｆｙ ａ ｈ ｅｒｍ ｔ ｌｓ ｕ ｈｅａｃ ｉａ ｏ ｓ ｏ ｌ ｓ
Ｚ ＨＡ ＮＧ Ｙａ ｇ１ ／Ｓ － ｎ ＣＨＥＮ Ｂｉ ｇ ， ｎ ，Ｌ ｉ ２ ｐｉ ｇ ， ｎ ＺＨＡＯ Ｓ －ｉ ｃ ｒ ， ｃ ａ ｄＣ ｖ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｔｎ ｎｖ ｒ ｔ ， ｈ ｇ ａ ０ ２ ０ Ｃ ｉａ Ｉ Ｃｏｌ ｅ Ｎａ ａ ｈｔ ｔ ｅ Ｏ ｅ ｎａ ｉ ｉＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ｈ ｈ ｉ ｉｏｏ ｇＵ ｉｅ ｓ ｙ Ｓ ａ ｈ ｉ ０ ４ ， ｈｎ ｅ ｏ Ａｒ ｅ ｕ ｎ ｉ ｎ Ｊ ｉ ｎ ２ ２ Ｄｅ ａｔ ｎ ｆ ｉｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｇ Ｎａ ｙ ｇＩｓ ｔｔ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎ ａ ｇ４ ３ ０ Ｃ ｉａ ． ｐｒ ｍｅ ｔ Ｃ ｖ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ， ｎ ａ ｔｕ ｅ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎａ ｙ ｎ ７ ０ ４， ｈ ｎ ） ｏ ｎ ｎ ｎｉ
时对低钙粉煤灰和高钙粉煤灰也进行 了对 比试验分析。 对于大掺量粉煤灰构件来 说 ， 为了提高其 早期强度 ， 应选用高钙粉煤灰 ， 活性激发
剂宜选石膏或硫酸钠熟石灰复合剂 。 关键词 ： 粉煤灰 ；活性激发剂 ；胶砂 中图分类号 ： Ｔ ２ ．４ Ｕ５ ８０ ２ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ — ５ ０ ２ １ ）９ ０ ６ — ２ ０２３５（０２０—０３０
１ ． 抗压强度试验 ．２ ２ 使用 Ｙ ２０ Ａ一０ ０型电液式压力试验 机进行粉煤灰 胶砂试件
的抗压强 度测 试 。 抗压强 度试 验在 折断后 的半截棱 柱体 上进
行， 受压面是试件 成型时 的两个侧 面 ， 面积为 ４ ０ｍｍｘ ０ｍｍ。 ４
半截棱 柱体 中心 与压力机 压板受 压 中心差应 在 ± ． ｌ ｌ ， ０５ ｌ 内 ｌ ｎ 棱柱体 露在压板 外 的部分约 有 １ ｌ 在 整个 加荷过 程 中以 ０ｎｍ。
制得 的粉煤灰胶砂试件的几何尺寸为 ４ ０ｍｍｘ ０ｍｉｘ ６ ｌ ， ４ ｎ １０ｒｎ ｒｌ
粉煤灰 ， 等量 取代水 泥 的用 量 ， 有降低 成本 、 具 保护 环境 的作 用， 同时还能够降低混凝土的水化热 ， 提高混凝土抗渗 等性能 。
大掺量粉煤灰混凝土的早期强度较低 ， 后期强度增 长明显。 如何 将粉煤灰的早期活性激发 出来 ， 一直是大掺量粉煤灰 混凝 土的
硫酸钠熟石灰 复合剂 的效果最佳 ， 次是 石膏 、 其 熟石灰 、 硫酸钠
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大 掺量 粉煤 灰混凝 土 （ ｉｈｖ ｌ ｙａｈｃｎｒｔ， ｈｇ ｏｕ ｆ ｓ ｏｃｅｅ 简称 ｍｅｌ Ｈ Ｆ Ｖ ＡＣ）是指粉煤灰掺加量大于 ４ ％的混凝 土。 Ｅ ３ ￣ ０ 混凝土 中掺入
按照 Ｇ ／ ６ １９（ｋ Ｂ Ｔ１ ７－ ９７ 泥胶砂强度检验方法》 １ ９ （ ７ 进行试验，
粉煤灰活性激发剂 的试验研 究
张 扬 １。李 四平 。陈 Ｉ ２ 兵 ，赵社 戌
（． １ 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 ，上海 ２ ０４ ；２ 南 阳理工学院 土木工程系 ，河南 南 阳 ４ ３０ ） ０２０ ． ７０４ 摘 要 ： 通过粉煤灰胶砂试验 ， 对硫酸钠 、 熟石 灰 、 硅酸钠 、 石膏 、 酸钠熟 石灰 复合剂 ５ 硫 种粉煤灰活性 激发剂进行 了试 验对 比研究 ， 同
振 动台的中心 ， 将搅拌好 的全部胶砂均匀地装入下料漏 斗中， 开 动 振动 台 ， 胶砂通 过漏斗流人试 模 ， 振动 （２ ＋ ） 停 车 。 动 １０５ Ｓ 振
本试验选用两种粉煤灰 （ 低钙灰和高钙灰 ）并通过前 期的 ，
调研 工作 ， 出了对 粉煤 灰早 期活性激发有一定效果 的 ５种化 选 学激发剂 （ 硫酸钠 、 熟石灰 、 硅酸钠 、 石膏 、 硫酸 钠熟石 灰复 合 剂 ）对它们 的激发效果进行 了粉煤灰胶砂 的试验对 比分析 。 ，
收稿 日期 ：２ １－ ３ ０ ０ ２－ － ２ ０
使用 Ｄ ．００型 电动抗折试验机进行粉煤灰胶砂试件 的 ＫＺ５ ０ 抗折强 度测试 。 抗折 强度试验 以中心加荷法测 定抗折强度 。 将 试件一个侧 面放 在抗折试验机 支撑 圆柱 上 ， 试件长轴垂直于支
基金项 目 ：国家 自然科学基金资助项 目（０ ７ １２ ５９８６ ）
２ １ 年 第 ９ 期 （总 第 ２ ５ 期 ） ０２ ７
Ｎｕ ｅ ｉ ０ ２ Ｔ ｔｌ ．７ ） ｍｂ ｒ ２ １（ ｏａＮｏ２ ５ ９ｎ
混
凝
Ｃｏ ｒ ｔ ｎｃ ｅ ｅ
土
原材料及辅助物料
Ｍ ＡＴＥＲ１ ＡＬ ＡＮＤ ＡＤＭ Ｉ ＣＬＥ ＮＩ
ｄ ｉ１ ． ６￣ｉ ｎ１ ０－５ ０ ０ ２０ ． ０ ｏ：０３ ９ ．ｓ． ２３５ ． １ ． ０ ９ ｓ ０ ２ ９２
ｏ ｅ ｘ ｒ ｆ ２Ｏ ｄＣ （ ｒ ｔ ｅｏ ＮａＳ ４ ａＯＨ）ｓｏｌ ｅｓｌ ｔｄ ｓ ｃｉａｏ． ｈ ｔ ｍｉｕ ｎ ａ ２ｈ ｕｄｂ ｅ ｅ ａ ｔ ｔｒ ｅ ｃ ａ Ｗｅ ｖ
Ｋａ ｏ ｄｓ ｆｙａｈ；ｃｉａｏ ； ｒａ ｙｗ ｒ ： ｌ ｓ ａ ｔｖ ｔｒ ｍｏ ｔｒ
（） １与无掺加活性激发剂 的 Ｆ０ 比 ，．（ ％硫酸钠 ）Ｆ２ ．对 Ｆ １２ 、．
（％熟石 灰 ） ．（％／ 酸钠 ）Ｆ４２ 膏 ） Ｆ５ １ 酸钠 ＋ ％ ２ 、 ３２ ｉ Ｆ ￣ 、＿（％石 和 ．（％硫 １
熟石灰复合剂） 的抗折强度和抗压强度均有不同程度的提高 ， 抗折 强度分别提高了 ２ ． ￣、５ ８ ０ ５ ９ １７ ５ ０ ９ ｏ ． ０、 ． ％、２ ． ％和 ２ ９ ２ 抗 ５／ ５ ８／ ３ ２ ４ ４ ． ％， ０ 压 强度分 别提 高 了 ７４％、４７ ％、． ％、８ ４ ．１ １．０ ３７ ７ ． ％和 ８ ．８ ０ ５ ６ ％。 ４ 所 以， 对于低钙粉煤灰来说 ， 在相 同粉煤灰活性激发剂用量下 ，
（ ０￣ ０ ） ／ 的速率均匀地加荷直至破坏 。 ２４ ０ ２ ０ Ｎ ｓ 取同一组试件抗
压强度的平 均值作为该组试件 的抗压强度 ， 试验结果见表 ３ 。
表 ３ 抗压 强 度试 验 结 果
２ 结 果 分 析
根据粉煤灰胶砂试件的抗 折和抗 压试验结果 ， 出抗折 强 做
度 对 比图 和抗 压 强 度 对 比图 ， 图 １２ 可 看 出 ： 见 、，
完毕， 取下试模 ， 用刮平尺刮去其 高出试 模的胶 砂并抹 平。 件 试 放置 ７ ｄ后拆模 ， 拆模后每天对试件洒水养护至 ２ ８ ｄ龄期 。
１ ． 试 验 测 试 与 结 果 ２
１ ． 抗 折 强 度试 验 ．１ ２
１ 试 验 概 况
１１ 试 验 设 计 ．
试验选用 的材料 ： 低钙粉煤 灰（ ）高钙粉煤灰 （ ； ・ ２ Ｆ、 ｃ）Ｐ Ｃ３ ． ５
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