劉迪，何毛，陳軍，聶文海，趙劍波

1 引言

我國是能源消耗大國，同時燃煤的火電又是最主要的能源供應渠道之一，從而導致粉煤灰的排放量越來越多。經多年的研究和應用，粉煤灰作為水泥摻合料或者混凝土膠凝材料，在水泥和混凝土中的使用量越來越多，發(fā)揮著越來越重要的作用。

因為水泥混凝土中摻入少量的粉煤灰會導致其早期強度下降，為了改善其性能，國內外有關學者對粉煤灰進行了活化處理，以激發(fā)粉煤灰的活性，提高水泥混凝土強度。目前，粉煤灰活化改性的方法主要分為三類：一是物理活化，即通過機械磨細來破壞粉煤灰玻璃體的結構，同時增加其比表面積，以提高粉煤灰與Ca（OH）2的水化反應速率，加強粉煤灰顆粒界面的結合能力。二是化學活化，即用化學激發(fā)劑來激發(fā)粉煤灰的活性。目前常用的粉煤灰激發(fā)劑有：堿性激發(fā)劑（NaOH、Na2SiO3和Na2CO3等），硫酸鹽（CaSO4、Na2SO4等），氯化物（NaCl、CaCl2等）。三是復合活化法，是在機械活化粉煤灰的基礎上，加入化學激發(fā)劑的方法。本文將重點研究物理活化對粉煤灰比表面積和活性指數的影響。

2 原材料及實驗方法

樣品為不同地區(qū)的原狀粉煤灰。分別將2.5kg試樣裝入φ305mm×305mm球磨機，磨機轉速70r/min，鋼球φ40mm×30kg，斷續(xù)粉磨30、40、50、60、70min。每個時間點取出20g粉料，按照GB/T 8074-2008《水泥比表面積測定方法勃氏法》，測定試樣比表面積，作比表面積-粉磨時間關系曲線，由曲線求得T6000。

粉煤灰的活性指數測定，參照GB/T 12957-2005《用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性分析》進行。

3 實驗結果與討論

3.1 化學組成

表1 為不同地區(qū)粉煤灰的化學組成，從表1中可以看出，除少量未燃盡的炭（常用燒失量表示）外，粉煤灰主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3及少量CaO、MgO和SO3等氧化物所組成，SiO2含量約為50%，Al2O3含量為26%～36%，Fe2O3含量約為5%，CaO含量為2%～6%（低鈣灰），MgO含量為1%～2%，其中SiO2、Al2O3和Fe2O3三者含量之和占總量的70%以上。

表1 不同地區(qū)粉煤灰化學組成，%

3.2 易磨性

圖1 為不同地區(qū)的粉煤灰在規(guī)定時間內被粉磨所對應的比表面積曲線圖。從圖1中可以看出，不同地區(qū)粉煤灰，在粉磨至相同比表面積時，所需的研磨時間相差較大。當粉煤灰粉磨至比表面積6 000cm2/g時，所需時間最少為35.4min，最多為109.9min。

圖1 不同地區(qū)粉煤灰T6 000

3.3 活性指數

表2 為不同地區(qū)粉煤灰粉磨至不同比表面積時的7d和28d活性指數。從表2中可以看出，不同地區(qū)，粉煤灰粉磨至不同比表面積時，7d活性指數相近，均在60%～70%之間；28d活性指數相差較大，最低63%，最高80%。

表2 不同地區(qū)粉煤灰的比表面積7d與28d活性指數

由實驗數據可知，粉煤灰比表面積對水泥砂漿的強度貢獻呈一定的對數關系。當粉煤灰比表面積從480m2/kg增至700m2/kg時，其7d和28d活性指數沒有明顯的增長，說明粉煤灰粉磨至一定的細度，對應水泥砂漿強度的增長應有一個臨界值。

4 結論

通過研究不同地區(qū)粉煤灰比表面積的活性指數可以看出，單純通過物理活化的方法提高粉煤灰的活性是有限的。水泥砂漿和混凝土中摻一定量的粉煤灰，主要是為了改善水泥的需水量、混凝土的和易性以及耐久性，僅通過粉磨提高粉煤灰的細度，以增加能源消耗為代價來提高水泥混凝土強度是很不經濟的。