粉煤灰活性激發(fā)的方法及機(jī)理

　　1物理激發(fā)

　　物理激發(fā)活性可以分為兩個(gè)方面:一方面粉碎大多孔的玻璃顆粒，增加比表面積，改善顆粒級(jí)配;另一方面，它破壞了玻璃體表面的致密結(jié)構(gòu)，使內(nèi)部活性SiO2與Al2O3溶解，提高了其活性。

　　Kumar等[5]將粉煤灰分別粉磨5、10、20、30、45、60、90分鐘后，發(fā)現(xiàn)粉煤灰經(jīng)機(jī)械研磨后破裂，石英和莫來石結(jié)晶度降低，無定形SiO2含量增加。Du等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在粉煤灰等量替代70%水泥的情況下，粉煤灰活性激發(fā)效果好，水泥水化反應(yīng)速度快，凈漿試塊28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到16MPa，比未研磨的粉煤灰抗壓強(qiáng)度提高40%。

　　2水熱激發(fā)

　　水熱激發(fā)是指在蒸汽養(yǎng)護(hù)的水熱條件下，粉煤灰破壞了玻璃體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，硅氧四面體[SiO4]聚合體解聚成單聚體和雙聚體，玻璃體中的活性Al2O3、SiO2溶解。羅忠濤等[7]研究發(fā)現(xiàn)，活性SiO2和活性Al2O3的溶出量隨著80℃堿性水熱條件(如圖2所示)的增長(zhǎng)而增加(1～14d)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。Ma等[24]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度為200℃時(shí)，80%的粉煤灰可以在1mol/L的NaOH堿性條件下活化，當(dāng)溫度高于300℃時(shí)，粉煤灰的活化程度大于90%。

　　3化學(xué)激發(fā)

　　化學(xué)刺激是指酸(H2SO4)、HCl、HF等)、堿[Ca(OH)2、NaOH、KOH等]、鹽(CaSO4)、Na2SO4、NaCl、CaCl2等)、三異丙醇胺胺有機(jī)溶劑(TIPA)、三乙醇胺(TEA)、聚丙烯酰胺(PAM)等待與粉煤灰混合，通過改變粉煤灰玻璃體的結(jié)構(gòu)來激發(fā)其活性。

　　酸激發(fā)

　　酸激發(fā)是指將強(qiáng)酸與粉煤灰混合進(jìn)行預(yù)處理，通過強(qiáng)酸腐蝕粉煤灰玻璃體的致密表面，釋放活性成分。如圖3所示，在H+的侵蝕下，粉煤灰表面的可溶性方鈉石溶解，破壞表面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)部無定形硅和鋁硅酸鹽溶解。

　　于繼壽等使用硫酸、鹽酸、氫氟酸來刺激粉煤灰活性，發(fā)現(xiàn)硫酸的刺激作用理想，當(dāng)硫酸濃度為0.25mol/L時(shí)，材料的抗壓強(qiáng)度大，比空白組高22%，隨后隨著濃度的增加，抗壓強(qiáng)度降低。

　　堿激發(fā)

　　NaOH溶液中低鈣粉煤灰的活化機(jī)理，在OH-的作用下，粉煤灰中的Si-O-Si、Si-O-Al和Al-O-Al鍵斷裂，鋁氧四面體或硅氧四面體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受損，分別形成Al解聚分別形成Al。(OH)4-或Al(OH)63-、Si(OH)3-或SiO2(OH)等離子體單體22-。

　　在堿激發(fā)粉煤灰活性的過程中，粉煤灰-石灰系統(tǒng)是基本的活性激發(fā)系統(tǒng)。Velandia等[11]研究了生石灰和熟石灰對(duì)粉煤灰活性的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)粉煤灰等量取代50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)水泥和激發(fā)劑摻量為粉煤灰質(zhì)量的3%時(shí)，生石灰對(duì)粉煤灰的活性激發(fā)好的。Duxson等[12]研究還發(fā)現(xiàn)，NaOH比KOH更能激發(fā)粉煤灰的活性，這是因?yàn)殛栯x子半徑越小，越容易遷移到凝膠網(wǎng)中平衡負(fù)電荷，從而促進(jìn)活性物質(zhì)的釋放。