粉煤灰的化学活性及激活方法
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粉煤灰利用技术1. 粉煤灰的活性粉煤灰的活性包括物理火星和化学活性两个方面。
化学活性是指其中的可溶性二氧化硅,三氧化二铝等成分在常温下与水和石灰徐徐的化合反应,生成不溶,安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游离石灰,无需再加石灰就可和水显示该活性。
粉煤灰的化学活性的决定因素是其中玻璃体含量,玻璃体中可溶性的SiO2,Al2O3含量及玻璃体解聚能力。
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的综合反映,也是其应用大小的的一个重要参数。
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)机械磨细法(2)水热合成法(3)碱性激发法总之,只要能瓦解粉煤灰的结构,释放内部可溶性SiO2,Al2O3,将网络高聚体解聚成低聚度硅酸铝(盐)胶体物,就能提高粉煤灰的活性。
2.粉煤灰成分分析粉煤灰成分分析项目一般包括:SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO, MgO, SO3, K2O, 和Na2O,烧失量,有时也分析P2O5, Hg, Cr, Cd及放射性元素等。
这主要依据其用途来分析,比如:用粉煤灰提取氧化铝时,只要求测SiO2,和Al2O3的量;用粉煤灰分选富铁玻璃微珠炼铁时,仅需分析Fe2O3含量;而考察粉煤灰对环境的放射性,毒性影响时,则要测定放射性元素含量和有毒元素含量等。
3.烧结粉煤灰砖使粉煤灰的掺量提高至70%—80%的用量,同时对粘土的可塑性的要求就更高了。
4.粉煤灰所含各种化学成分对烧结粉煤灰砖的影响(1)氧化钙各种钙的化合物与氧化铝,氧化硅形成低熔点的液态化合物,因而降低混合料的玻璃化温度和耐火度。
焙烧中形成液态物质,冷却时这些液体容易形成玻璃体,起强有力的粘结作用,使制品增大抗渗透的耐酸腐蚀的性能。
这种玻璃体在较低的温度下软化,过量是有可能导致坯体的严重的变形。
在低于他反应温度时,他们将降低混合料的收缩,并使混合料易于干燥。
粉煤灰的活性研究及进展论文粉煤灰的活性研究及进展摘要本文介绍了粉煤灰活性研究的进展,分析了粉煤灰的测定方法、活性的表现以及影响机理的相关研究。
粉煤灰是由水泥工业生产过程中形成的一种粉尘,其有效成分含量低,但有较高的氯离子含量,因此具有较强的活性特性。
本文介绍了对粉煤灰的活性特性的评价方法,包括热分析、重金属吸附实验、pH测定法以及X射线衍射分析等。
分析了粉煤灰活性影响因素,如氧化法、水热分解法、抗压法、高温处理法等。
本文综述了常见的粉煤灰利用技术,包括吸附剂的制备以及在水污染控制中的应用。
对未来粉煤灰活性研究及应用进展的展望也进行了讨论。
关键词:粉煤灰;活性;评价;技术1.绪论粉煤灰(简称PM棋牌)是水泥工业生产过程中形成的粉尘,其中含有大量的来源可持续的无机物,具有较低的有效成分含量和较高的氯离子含量,因此具有较强的活性特性。
PM棋牌的活性对于涉及活性物质的环境问题起着重要作用,特别是在水污染控制中的应用,因此,对粉煤灰的活性研究具有重要的意义。
2.粉煤灰的活性测定方法2.1 热分析热分析是运用热分析实验去评价活性物质性质的常用方法,能够较好的反映活性物质分解温度及活性期熔点等指标。
常见的热分析仪器有热重分析仪(TGA)、差热分析仪(DSC)、热悬浮仪(SFC)和热流通分析仪(HFA)。
2.2 重金属吸附实验重金属吸附实验法可以测定水溶液中的重金属离子,以及离子的吸附性能,是衡量水质中活性成分的一种便捷方法。
根据实验结果计算出的重金属吸附动力学和吸附热化学参数能够指导水质治理策略。
2.3 pH测定法pH是指溶液的酸碱度,也可以用来衡量水溶液中活性物质的含量。
pH值变化大的水溶液更容易吸附活性物质,因此使用pH测定法可以测量不同活性物质对粉煤灰的吸附性能。
2.4 X射线衍射分析(XRD)X射线衍射仪可以用来鉴定晶体的形状、结构和晶体组分,用来识别活性物质的分子构成。
X射线衍射分析用来检测粉煤灰中活性物质组成和数量,以及吸收特性,进而评价活性物质的影响程度。
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)。
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。
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(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。
粉煤灰材料试验报告1. 引言粉煤灰 (Fly Ash) 是一种煤炭燃烧过程中产生的一种灰状残留物。
它主要由硅酸盐、铝酸盐和氧化物等组成。
由于其丰富的矿物质含量和良好的化学反应性,粉煤灰被广泛应用于建筑材料、混凝土制品、路基和填土等领域。
本试验将对粉煤灰材料的性能进行测试与评估。
2. 实验目的本试验旨在评估粉煤灰材料的力学性能和化学活性,为其在建筑和工程领域的应用提供依据。
3. 实验方法3.1 样品制备从煤炭燃烧厂收集到的粉煤灰被放置于干燥室中进行干燥处理。
然后,根据相关标准将粉煤灰材料进行筛分,以获得粒径在 0.1mm 至 0.6mm 之间的试验样品。
使用常规实验方法对粉煤灰样品进行以下物理性能测试:•密度测试:测量粉煤灰样品的体积和质量,计算其密度。
•吸水性测试:将预先称量的粉煤灰样品浸泡在水中,计算其吸水率。
•比表面积测试:使用比表面积分析仪,测量粉煤灰样品的比表面积。
使用碱活性试验方法测试粉煤灰的化学活性:•氢氧化钠活性试验:将粉煤灰与氢氧化钠溶液反应,观察溶液的颜色变化和反应程度。
•硫酸钠活性试验:将粉煤灰与硫酸钠溶液反应,观察溶液的颜色变化和反应程度。
•PH值测试:测量粉煤灰样品与水混合后溶液的PH值。
4. 实验结果4.1 物理性能测试结果以下是对粉煤灰样品进行物理性能测试的结果:•密度:2.1 g/cm³•吸水性:4.5%•比表面积:350 m²/kg4.2 化学活性测试结果以下是对粉煤灰样品进行化学活性测试的结果:•氢氧化钠活性试验:颜色变为黄色,反应程度中等。
•硫酸钠活性试验:颜色变为红色,反应程度高。
•PH值:9.55. 结论根据实验结果和分析,得出以下结论:•粉煤灰具有适用于建筑材料和混凝土制品的合适密度。
•粉煤灰具有较低的吸水性,适用于在湿润环境下使用。
•粉煤灰具有较高的比表面积,可提供更多的活性表面积。
•粉煤灰的化学活性较高,表明其与碱性物质反应能力强。
粉煤灰活性的激发及其机理研究粉煤灰(flyash)是由燃煤发电厂燃烧煤燃烧室内形成的碳灰渣,经过脱灰处理后经脱灰器分离,属于烟气除尘后产生的轻质灰粒体,也称为烟气灰,是一种绿色环保材料并具有非常重要的建筑应用价值。
近几年来,随着工业和建筑材料的发展,粉煤灰的应用范围也越来越广泛。
然而,粉煤灰的活性与其他材料相比较较低,难以达到更高的性能。
因此,如何提高粉煤灰的活性,充分发挥其余重要用途就成了一个棘手的问题。
首先,为了提高粉煤灰的活性,必须弄清楚粉煤灰活性提高的机理。
研究普遍认为,粉煤灰活性的提高与其内部微粒的结构有关。
内部结构决定了其热稳定性和表面性能。
通常,粉煤灰内部结构的主要部分是晶界、颗粒组分和毛细晶粒,其中晶界占粉煤灰中的主要比例,起到了关键作用。
当粉煤灰的晶界层渗透性较强时,粉煤灰的活性就会提高。
此外,粉煤灰活性提高的机理还包括表面特性和反应性,这两者都可以有效提高粉煤灰的性能。
粉煤灰表面特性包括形貌、表面界面张力、表面行为等,而反应性则与其物理化学性质有关,比如比表面积、表面结合能、热可溶性碱量等物理化学性质的改变。
这些物理化学性质的改变会带来粉煤灰性能的变化,从而提高粉煤灰的活性。
随着研究的深入,粉煤灰活性的提高也开始涉及其他因素。
实验发现,粉煤灰的活性受到添加剂(氢氧化钠、镁和氯化钠等)的影响,添加剂在粉煤灰中可以产生盐化作用,改善热稳定性,提高粉煤灰的可抗氧化性能,增加粉煤灰的表面活性,从而提高粉煤灰的活性。
另外,粉煤灰的活性还与它的烧制参数有关,包括燃烧温度、燃烧时间等。
提高粉煤灰的烧制温度可以促进热分解和衍生物的生成,以及改变粉煤灰内成分,改善表面形貌和内部结构,从而提高粉煤灰的活性。
此外,粉煤灰的活性提高还可以通过物理处理,如电离技术、磨粉技术和细化处理等,来达到预期的效果。
电离技术可以改变粉煤灰物质的结构,使其变得更活泼,从而提高粉煤灰的活性。
通过以上研究,我们可以发现,粉煤灰活性提高的机理复杂而多样化。
粉煤灰预处理方法粉煤灰是燃煤产生的固体废弃物,由于其具有高硅酸盐含量和活性成分,可以用于水泥、混凝土和砌块等建筑材料的制备。
然而,粉煤灰中含有一定的有害物质,如重金属和有机物,需要进行预处理才能安全有效地利用。
本文将介绍几种常见的粉煤灰预处理方法。
热浸提法是将粉煤灰与热水或盐酸等溶液进行浸提,将其中的可溶性有害物质溶解出来。
通过调节溶液的温度、浸提时间和溶液浓度等参数,可以实现对有害物质的高效去除。
此外,还可以利用物理方法,如超声波、微波等对粉煤灰进行辅助浸提,提高去除效果。
化学固化法是利用化学反应将粉煤灰中的有害物质转化为无害或难溶性物质。
常见的方法包括碱激发固化、酸碱激发固化和磷酸固化等。
碱激发固化是利用碱性物质与粉煤灰中的硅酸盐反应,生成硅酸盐水泥凝胶,固化有害物质。
酸碱激发固化则是通过酸碱中和反应,使有害物质转化为无害或难溶性沉淀物。
磷酸固化是将磷酸与粉煤灰中的金属离子反应,形成难溶性磷酸盐沉淀,从而固化有害物质。
热激活法是利用高温处理粉煤灰,使其活性成分得到激活,从而增加其利用价值。
高温处理可以促使粉煤灰中的无机成分发生结构和相变,提高其活性。
常见的热激活方法包括煅烧和热水处理。
煅烧是将粉煤灰置于高温下进行热解,使其发生晶体改变和物相转变。
热水处理是将粉煤灰与热水进行反应,使其活性成分溶解出来。
这些活性成分可以用于制备水泥、混凝土和砌块等建筑材料。
物理分选法也是一种常用的粉煤灰预处理方法。
物理分选法利用粉煤灰中颗粒的大小、密度和形态等差异,通过重力分选、气流分选或液体分选等方式将粉煤灰分离成不同的组分。
分选后的粉煤灰可以根据需求进行进一步处理,提高其利用价值。
粉煤灰预处理方法多种多样,可以根据不同的需求选择合适的方法进行处理。
热浸提法、化学固化法、热激活法和物理分选法都是常用的预处理方法,它们可以去除有害物质、提高粉煤灰的活性和分离粉煤灰的组分,为粉煤灰的安全有效利用提供了技术支持。
随着科技的不断进步,预处理方法将会越来越完善,为粉煤灰的综合利用开辟更广阔的前景。
如何提高粉煤灰的活性随着电力工业的迅速发展,粉煤灰的排放量急剧增加,年排放量已接近2亿t,而被利用的粉煤灰仅占排放粉煤灰量的25%~30%,造成粉煤灰的大量堆积。
未被利用粉煤灰的堆放不仅占用大量土地,而且严重污染环境。
大量粉煤灰未被利用是由于粉煤灰的活性低,因此要提高粉煤灰的利用率,必须提高粉煤灰的活性。
以下介绍几种简易的活化方法,以拓宽粉煤灰的利用途径。
(1)磨细粉煤灰粉煤灰越细,火山灰反应能力越好。
表1为一组不同粉磨细度粉煤灰配制的水泥强度数据,可见,粉煤灰细度不同,活性有较大差异,这说明粉磨粉煤灰可提高其活性。
表1粉煤灰细度对其活性的影响注:未掺粉煤灰的水泥细度为0.08mm方孔筛筛余5.4%。
(2)化学物质活化利用化学物质活化粉煤灰,可采用:①碱性物质:NaOH、Ca(OH)2、水泥熟料等;②碱金属盐:Na2CO3、Na2O·n SiO2等;③硫酸盐:Na2SO4、CaSO4等;表2~4分别列出了添加Na2SO4、Na2CO3和Na2O·n SiO2激发剂对粉煤灰活性的影响。
表2 Na掺量对粉煤灰活性的影响表3 Na掺量对粉煤灰活性的影响掺量对粉煤灰活性的影响表4Na表2~4数据表明,掺入Na2SO4、Na2CO3和Na2O·n SiO2,都可不同程度地提高粉煤灰水泥的强度,但也不同程度地带入了一部分碱含量,按Na2O计约为1.0%~1.5%;当混凝土中含有活性集料时,有可能发生碱集料反应或混凝土表面冒碱等危害,因此使用时应注意。
这里特别要说明的是,用含Cl—的化学物质作激发剂,也可显著地提高粉煤灰水泥的强度,但这种物质会加速混凝土中钢筋的锈蚀,缩短混凝土的使用寿命,不能使用。
(3)改变粉煤灰组成与物相结构粉煤灰中的主要矿物相为玻璃体、莫来石、石英,水硬性矿物很少,粉煤灰的活性主要来自玻璃相。
为增加粉煤灰中的水硬性矿物以提高其活性,可采用加入石灰石、矿化剂,利用低温煅烧来改变粉煤灰的化学组成与矿物结构。
【科普】提高粉煤灰活性的方法粉煤灰的活性高低不是一成不变的,它可以通过人工手段激活。
常用的方法主要包括三个方面,即物理激发、化学激发和水热激发。
物理激发物理激发也就是机械磨细法。
机械磨细对提高粉煤灰(特别是颗粒粗大的粉煤灰)的活性非常有效。
由于在磨细过程中,一方面粉碎粗大多孔的玻璃体,解除玻璃颗粒粘结,原来粗颗粒变成了中细颗粒,原来的中颗粒变成了细颗粒,减少混合料在混合过程的摩擦,优化集料级配,提高物理活性(如颗粒效应、微集料效应)。
原来的多孔玻璃体、多孔碳粒及粘结的玻璃体和开放性空洞中可以贮存大量水分,磨细后蓄水孔腔减少了,标准稠度蓄水量有了明显的降低。
另一方面,通过磨细粗大玻璃体尤其是多孔和颗粒粘连的破坏,破坏了玻璃体表面坚固的保护膜;对于一些细小的微珠,虽然没有被破坏,但其表面惰性层被磨去,增加了表面活性点,使内部可溶性SiO2和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。
化学激发常用的粉煤灰的化学激发方法有酸激发、碱激发、硫酸盐激发、氯盐激发和晶种激发等。
粉煤灰和水泥相比,粉煤灰的化学成分中缺少钙元素,其中CaO含量一般小于10%,而水泥则超过60%,Ca2+是形成胶凝性水化物的必要条件,所以在所有的激发方法中,首先必须提供充足的Ca2+。
水热处理法低钙粉煤灰所含的SiO2通常高于50%,水热反应是采用低钙粉煤灰与CaO发生火山灰反应,生成产物主要为水化硅酸钙,这与硅酸盐水泥中硅酸钙的水化产物相近似,但火山灰反应很慢,因此强度发展也较慢。
总之,只要能瓦解粉煤灰结构,释放内部可溶性SiO2和Al2O3,将网络高聚体解聚成低聚度硅铝酸(盐)胶体物,就能提高粉煤灰的活性。
碱对粉煤灰活性激发的研究碱对粉煤灰活性激发的研究综述:一、碱对粉煤灰活性激发机制1、增加玻璃熔融温度:碱的引入可以增加玻璃的熔融温度,从而扩大粉煤灰的熔融温度范围,使搅拌料的温度分布更均衡,使搅拌物的凝固时间延长。
2、吸附机制:碱与水结合,在水溶液内形成类似于柠檬酸、乙烯等的钙镁阳离子合成物,从而增加玻璃温度,使钙镁离子容易被水含量较高的粉煤灰颗粒吸附;3、改善碱石比:碱有效改善水份、碱石比,水份减少,合混均匀性提高,凝固时间延长,使粉煤灰更好地分布;二、碱对粉煤灰活性激发的作用1、增强水泥凝结力:碱对水泥凝结力有直接的影响,增加碱能够增强水泥凝结力,抵抗土、水及低温错动的腐蚀作用;2、减少病害:水泥凝结力增强,同时能够减少粉粒分解水结胶、硅酸盐水结、多晶系水结连结,从而弱化粉煤灰砂囊病病害的发生及滋生;3、增加粘归力:在水泥凝结力增强的基础上,提高水泥的粘归力,增加水泥与粉煤灰的结合力;4、改善粒径分布:碱的进一步加入能够改善混凝土中粉煤灰的分布,使其粒径分布更均匀,粒径过细的粉煤灰颗粒能够容易被水份吸收。
三、碱对粉煤灰活性激发的研究进展近年来,人们把加碱激活(alkalization)应用于粉煤灰砂混凝土中,以提升水泥粉煤灰混凝土性能,例如减少水混凝土中砂囊病发生及滋生。
以碱激活粉煤灰混凝土试验研究,发现添加碱量可改变粉煤灰混凝土性能,因此,碱对粉煤灰活性激发研究受到了广泛的关注。
1、研究内容:目前,有关碱激活粉煤灰性能的研究涉及到粉煤灰凝固和水化反应的快慢性,凝结力的变化,抗压强度提高和抗渗性能改善,粉煤灰砂囊病发生及滋生度改善等。
2、碱种类:碱可分为弱碱和强碱,常用的碱有碳酸钠、焦碳酸盐、碳酸钙、碳酸氢钠、乙醇钠、石膏等。
3、碱量加入量:碱量的加入量受到水的多少的影响,一般情况下,用0.5~4%的碱量可以得到较好的碱激活效果,但具体量需要按实际施工施放量而定。
四、结论碱对粉煤灰的活性激发是一种新的技术方法,它可以改善粉煤灰混凝土的性能,提高粘接力,延长混凝土的强度和耐久性,降低混凝土中砂囊病发生及滋生等,但不同碱种类、碱量加入量以及环境条件等,都会影响激活效果,因此,要在实际工程中,根据年份气候情况和本公司施工经验,最大限度地发挥碱的活性激发作用。
浅谈粉煤灰活性激发方法及应用现状胡亚男,陈旭娇(云南民族大学,云南昆明650504)摘要:工业废料粉煤灰在我国的利用率较低,究其原因是因为粉煤灰的活性是潜在的,本文综述了粉煤灰活性激发的几种方法,并简要介绍粉煤灰的应用现状%关键词:粉煤灰;活性激发中图分类号:TU522.35文献标志码:A粉煤灰作为我国燃煤电厂的工业废物,其排放量巨大,并且污染空气、水域,如果不对其进行处理,势必使我国环境污染更为严峻%土木工程中,可以使粉煤灰充分发挥它的作用,变废为宝%由于水泥的价格较高,导致以水泥为主料的混凝土制品的价格较高,但粉煤灰可替代水泥用于混凝土制品中,可以大大降低混凝土制品的价格%同时,还可以有效地提高混凝土的和易性、可泵性$并增强其耐久性⑴,延长混凝土的使用寿命%尤其是运用到大体积混凝土工程中时$因为水化热较低,可有效解决大体积混凝土开裂的问题,但粉煤灰取代水泥运用到混凝土中,尤其是大量取代水泥时,其早期强度通常较低,这主要是因为粉煤灰的活性在早期没有激发出来,严重影响了粉煤灰混凝土的早期强度,也限制了粉煤灰的利用y因此,如何有效激发粉煤灰的活性,成为人们关注的焦点%1粉煤灰活性粉煤灰活性主要是指其具有的火山灰活性,具体表现为物理活性及化学活性%1.1物理活性粉煤灰的物理活性主要表现为“粉煤灰效应”假说中的形态效应及微集料效应,其中形态效应是指由粉煤灰颗粒内部结构、外观形态、颗粒级配等物理性质所引发的效应,而微集料效应是指粉煤灰微颗粒均匀分布于水泥浆基项中,起到微集料的作用⑷%粉煤灰的物理活性能够通过改善粉煤灰体系的孔结构,从而达到密实度增大、用水量降低的作用⑸%1.2化学活性粉煤灰的化学活性主要表现为“粉煤灰效应”假说中的活性效应,其活性源于先经高温加热后又迅速冷却,从而产生的玻璃体的解聚能力,以及玻璃体中的可溶性Al2o3、SiO2等活性成分,其含量越多,活性越大%这是因为Al2o3、SO0等活性成分可以与水和Ca(OH)2同时反应生成水化铝酸钙和水化硅酸钙⑹%由于玻璃体具有结构密实等特性,使得A12O3&SOO等活性成分难于溶于水,且玻璃体网络*(SO Al)O4]n也很牢固,不易断裂成*A7O]、[soo]等单体,这就致使粉煤灰的早期化学活性偏低,导致粉煤灰的应用率不高%因此,如何激发粉煤灰的活性成为亟待解决的问题%2粉煤灰活性的激发方法和激发机理通过粉煤灰激发可以很好的改善粉煤灰早期活性低的问题$从而提高粉煤灰的使用效率,目前常用的粉煤灰激发方法包括:物理激发、化学激发、物理化学激发等%2. 1物理激发粉煤灰的物理激发是指通过研磨粉煤灰,使其颗粒变小,表面积变大,使Al2o3&SOO等活性成分更易于溶出,从而使活性成分的水化反应速度加快%在一定范围内,粉煤灰颗粒越小,其活性越文章编号:1671-1602(2020)08-0053-02大,但增长率较低,且当粉煤灰研磨到细度为4000cm2//之后,再继续进行磨细也无法提高粉煤灰活性%因此,物理激发对粉煤灰活性的提高收效甚微%2.2化激发化学激发是指通过化学添加剂与粉煤灰发生化学反应$使粉煤灰活性得以激发,化学激发按激发剂的种类可分为:酸激发、碱激发、盐类激发等%(1)激发酸激发是指利用具有强酸性质的化学物对粉煤灰进行处理,使粉煤灰颗粒外表面被酸腐蚀⑺,进而产生新的活性表面和新的活性点,从而使早期反应速度加快,与物理激发类似%HCl、HSO4、HF等都是经常使用的强酸激发剂%其中HSO4的激发成效最优,但其掺量应在适当的范围内,不能过多$掺量过多会降低粉煤灰体系后期强度,削弱耐久性%另外,由于使用酸激发的造价较高且工艺复杂,实际很少采用强酸对粉煤灰活性进行激发%(2)碱激发粉煤灰的重要组成物质是酸性氧化物,所以其具有一定的弱酸性,所以碱能够很好地激发粉煤灰活性,通常选用较多的碱性激发剂主要是:生石灰、熟石灰、NDH、KOH和Na2SiO3等%因为粉煤灰的玻璃体结构具有牢固的特性,所以如何使Si-O键及Al-O键折断开裂,成为激发粉煤灰活性的根本%早期研究表明,OH-能有效促使Si-O键及Al-O键折断开裂,降低Si-O-Al的聚合度$并在粉煤灰表面形成不易化合的不饱和活性键,促进粉煤灰与Ca (OH)2发生水化反应,且Si-O键及Al-O键断裂的程度随OH-浓度增大而增强⑷%深入研究发现$Na5、K5等阳离子可以通过改变硅酸盐玻璃体网络结构使玻璃体解聚,进而使得粉煤灰的活性被激发出来%研究表明$和酸性激发剂一样,使用强碱作为粉煤灰激发剂时,其掺量也应限定在一定范围内,不宜大于1%$掺量过大会削弱混凝土后期强度%同时,或许会引发碳化、泛霜等严重后果%(3)激发盐类激发主要分为硫酸盐激发和氯盐激发%其中硫酸盐激发是在碱性环境中进行的,能使火山灰材料易于溶解分散,从而促进水化硅酸钙和水化铝酸钙的生成;其次,在Ca (OH)2存在的情况下,石膏与氧化铝可发生化合反应,可以促进火山灰的水化速度%同时石膏能与部分C-A-H反应,生成AFt,能体的%2.3物理化学激发高激法、法都于物化学激发法%(1)高激高温激活粉煤灰活性主要是指通过提高养护温度和时间对粉煤灰活性进行激发,(下转第55页)基金项目:云南民族大学校内青年基金科研项目《粉煤灰活性及大掺量粉煤灰混凝土力学性能研究》;项目编号:2017QN08%作者简介:胡亚男(1990—),女,汉族,河南信阳人,研究实习员,工学硕士,云南民族大学,研究方向:建筑材料及工程审计%陈旭娇(1990-),女,汉族,云南昭通人,研究实习员,工学硕士,云南民族大学,研究方向:工程减隔震及工程审计%(5)山地运动山地运动项目有许多种$如八台山山体攀登、高山滑翔伞、山体滑道、高空滑索、山顶滑草、滑雪、岩壁攀登等%有趣味性,也有冒险性,使游客近距离感受山地旅游魅力,给游客带来开心刺激的体验%使农民改变了传统的,以小农经济为主的收入来源,发挥出多年积累的山地生活经验,参与到山地运动旅游的项目中来%2. 4政策扶持(1)加快乡村旅游地停车设施和道路建设①推进乡村旅游道路建设;②加快乡村旅游目的地停车设施建设;③加大对乡村旅游基础设施建设用地的支持;④加大对贫困地区旅游基础设施建设的推进力度%(2)推进人居环境治理①建立污水垃圾处理农户付费制度;②推进乡村旅游垃圾资源化利用与无害化处理;③持续推进厕所革命%(3)建立健全乡村旅游住宿餐饮服务标准①规范民宿、农家乐等乡村旅游服务标准;②完善乡村旅游基础设施的服务配套标准;③强化乡村旅游市场监管%(4)鼓励社会资本对乡村地区旅游开发的投资①创新社会资本参与方式;②规范农户、村集体等参与乡村旅游服务设施建设%(5)设立乡村旅游开发专项扶持资金①细化完善发展乡村旅游的奖励和扶持政策;②鼓励各县市区、乡镇和行政村争创,获得奖励补贴%3山地乡村旅游对经济的带动作用3. 1促进就业旅游地的农民熟悉当地情况,在项目的实施过程中,能够提供宝贵的意见,参与到项目中来%乡村旅游的开发,开拓了当地人的眼界,使他们积极地投入到乡村旅游建设中%旅游需要管理$需要配套服务,如游客运输服务,餐饮服务,住宿服务等$需要大量的人员$—定程度上促进了就业%3. 2拓宽了农民收入来源开发前,农民有的外出打工,有的仍然以传统方式生产生活$形式单一收入低%旅游开发后,运用先进的技术,科学的经营方式,增收途径越来越多$逐步改变了贫困落后的面貌%3. 3促进了乡村经济发展为了吸引投资$政府加快了乡村基础设施建设,改善了乡村投资环境%企业来乡村投资旅游业,同样会带来相关的配套设施,进一步加快乡村建设,创造经济收益%3. 4提高了农民素养农民就业于旅游行业,要进行一系列旅游相关服务培训,如设施设备的使用、景区环境的维护、后勤的及时保障、企业形象的树立等%都会提高他们的自身素质,更好的服务于旅游业%4小结山地乡村旅游开发潜力大,但在旅游业快速发展的今天,不能盲从,要理性分析市场和独具旅游特色的山地地区%如今$人们更多地追求乡村生活,闲适惬意,加上丰富的山地旅游资源和相关政策扶持,川东北山地乡村旅游将会迅速发展%在发展的同时$积极了解社会的变化,不断创新旅游模式,迎合市场的方向,用科学的方法和手段使山地乡村旅游走向可持续发展道路%参考文献:[1]郭焕成:中国乡村藏游发展综述*J]•地理科学进展,2010$(29).[2]陈来成•休闲学[M].中山大学出版社.2009.[3]王云才.中国乡村藏游发展的新形态和新模式[J].藏游学刊,2006.(4).[4]涂琼华.GIS在山地藏游管理中的应用[J]•北京:首都师范大学学报(自然科学版),2014$35(4):1153-1159. [5]陈安泽,卢云亭,等•藏游地学概论[M]•北京:北京大出版社$1991.[6]刘会杰•浅析乡村藏游对乡村经济发展的影响[J].《商场现代化》,2018.(上接第53页)通常采用蒸汽养护的方式%在高温度的蒸汽养护条件下,使得A12O3、SiP2等活性成分易于溶于水,从而使活性成分的水化反应速度加快,同时,玻璃体网络结构的破坏速度也随温度的升高而加快%—般情况下,蒸汽养护的激发效果随粉煤灰掺量的增大而显著%但因为蒸汽养护需要的条件较苛刻,只适用于部分粉煤灰预制品,对实际工程中的大体积混凝土不适用%(2)粉煤灰预处理的方法是通过预先将石膏、石灰等物质与粉煤灰混合,再在混合物中加水并搅拌均匀,等待其发生水热反应,最后再烘干并磨细%但是,目前预处理方法在国际上的研究及应用都不广泛%3粉煤灰的应用现状目前,粉煤灰主要用于土木工程材料,如水泥、砂浆、混凝土中$是大体混凝工中;同$为作为水泥生产原料的替代物,制作成一些加工砖、混凝土,如烧结砖、空心砖、蒸压加气混凝土等;也用作一些工程的回填料$如用于构筑坝体、基坑回填等;其次,可从粉煤灰中分选出漂珠、微珠等材料,应用于保温材料、耐火材料、塑料中%4结论(1)物理激发可有效提高粉煤灰活性,造价较低,但当粉煤灰磨细到一定程序后收效甚微%(2)酸激发可通过腐蚀粉煤灰颗粒表面提高活性,但由于使用酸激发的造价较高且工艺复杂,实际很少采用强酸对粉煤灰活性进行激发%(3)强碱和硫酸盐都具有较好的粉煤灰激发效果,可单独作为粉煤灰激发剂使用%(4)实际工程中,虽然氯盐也能在一定程度上激发粉煤灰活性,但氯离子会锈蚀钢筋,所以此类氯盐类激发剂不适用于钢筋混凝土工程%参考文献:[1]汪庆鹏,潘志纲•补偿收缩混凝土在大面积地下室底板中的应用[J].浙江建筑,2016.11:14.[2]周厚贵.水工自密实混凝土的设计及应用[J].水利发电$2007(06):26-28.[3]刘宝举,梁慧•复合激发剂对粉煤灰的活性激发作用[J].铁道科学与工程学报,2008.06.002:6-9.[4]胡亚男.粉煤灰活性激发剂大掺量粉煤灰混凝土力学性能研究[D]•昆明:昆明理工大学建筑工程学院,2015:11. [5]刘星伟,李秋义,李艳美,杜辉.再生细骨料混凝土碳化性能的[J].工大报$2009.08:159-1615170.[6]原永涛,王方群$齐立强,曾祥卓.化学添加剂对“粉煤灰-脱硫石膏”胶结材抗压强度的影响[J]•科技导报,2007.09:47-51.[7]赵桂云•混凝土再生微粉基本性能及其活化技术[D].江苏徐州:中国矿业大学$3014:12-13.。
粉煤灰活化方法总结(1)添加碳酸钠和氢氧化钠助剂,在700℃煅烧2h,随后酸浸,可以显著提高其中氧化铝和氧化铁的溶出率,可达到95%的高溶出率。
【粉煤灰活化提取铝铁的研究】(2)酸激发:粉煤灰活性的酸激发是指用强酸与粉煤灰混合进行预处理,然后陈放一段时间,通过强酸对粉煤灰颗粒表面的腐蚀作用,形成新的表面和活性点。
酸激发的实质是破坏粉体的表面结构,以达到加快早期反应的目的,常用的强酸有硫酸、盐酸和硝酸,其中硫酸的激发效果最好。
碱激发:粉煤灰活性的碱激发主要是增加浆体的OH-浓度,促使Si-0、A1-0键的断裂,提高粉煤灰的早期反应速率。
【粉煤灰活性的激发及其机理研究】(3)焙烧温度380℃,焙烧时间1h,硫酸铵/粉煤灰质量比4:1,铝的浸出率可达92.65%;焙烧温度900℃,焙烧时间1h,碳酸钠/粉煤灰质量比1:1,在此条件下,铝浸出率可达92.23%。
【高铝粉煤灰硫酸铵与碳酸钠焙烧活化对比研究】(4)当粉煤灰与碳酸钠的质量比为1:0.8,在850℃煅烧2h,在硫酸质量分数为25%,液、固比为5,酸浸温度为98℃,酸浸时间为2h时,粉煤灰中氧化铝的浸出率最高,可达94%。
【碳酸钠助熔粉煤灰提取Al2O3的研究】(5)将烘干的粉煤灰(原灰)与一定浓度的硫酸按比例加入到自制高压釜中,于烘箱内于烘箱内加热浸出浸出结束,反应器冷却至50℃以下。
再用4倍硫酸溶液体积的热水过滤。
结果表明:浸出温度和时间对Al2O3浸出率影响较大,硫酸浓度影响较小;在浸出温度180℃、浸出时间5h、液固体积质量比5:1、硫酸初始浓度3.7mol/L条件下,Al2O3浸出率达94.16%,Fe2O3浸出率为95.1%,其他杂质浸出率都较低。
【用硫酸从粉煤灰中直接浸出氧化铝】(6)硫酸氢铵煅烧法:在400℃下,Al2O3:NH4HSO4=1:8混合比,进行煅烧1h,然后再酸溶。
【Kinetics of SiO2 leaching from Al2O3 extracted slag of】(7)机械活化对粉煤灰烧结熟料中氧化铝溶出率的影响,微波辐射活化对粉煤灰烧结熟料中氧化铝溶出率的影响。
第32卷 第10期2010年5月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.32 No.10 May.2010DOI:10.3963/j.issn.1671-4431.2010.10.004低活性粉煤灰化学激活方法研究雷雨滋1,2,郑南翔1,李 炜1(1.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,西安710064;2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司,西安710075)摘 要: 根据粉煤灰激活原理,采用不同的措施对其进行激活,以结合料7d和28d抗压强度为评价指标对不同的方法进行比较。
研究表明:粉煤灰的活性是影响结合料强度的主要因素,活性低导致强度降低;复合激活的效果比单一激活要好,推荐采用复合激活提高低活性粉煤灰的活性;碳酸钠能显著提高粉煤灰的活性,采用NC外掺剂复合激活低活性粉煤灰是一种有效的方法。
关键词: 粉煤灰; 活性; 激活; 无侧限抗压强度中图分类号: U414文献标识码: A文章编号:1671-4431(2010)10-0016-04ResearchonChemicalActivationMethodofLowActivityFly-ashLEIYu-zi1,2,ZHENGNan-xiang1,LIWei1(1.KeyLaboratoryforSpecialAreaHighwayEngineeringofMinistryofEducation,Chang’anUniversity,Xi’an710064,China;2.TheFirstHighwaySurvey&DesignInstituteofChina,Xi’an710075,China)Abstract: Toimprovetheactivityofflyashandmakeittoreachthestandardofroadperformancesisgreatsignificanttotherationaluseofflyash.Inthispaper,differentchemicalactivationsofflyasharestudiedwhichareevaluatedwiththe7dand28dunconfinedcompressivestrengthsofflyashbinderbasedontheprincipleofchemicalactivationmethod.Theresultsshowthat:theactivityofflyashisthemainfactortoaffectthestrengthofvarioustypesofflyashbinderandthelowactivityofflyashreducedmaterialstrength;Compoundactivationisbetterthanasingleactivation,whicharerecommendedtousedforim-provingtheactivityofflyashwithlowactivity;TheadditionofNCadditivesignificantlyincreasestheactivityofflyash,anduseofNCadditiveforimprovingtheactivityofflyashwithlowactivityisaneconomicandeffectivemethod.Keywords: fly-ash; activity; activation; unconfinedcompressivestrength收稿日期:2009-12-09.作者简介:雷雨滋(1982-),男,博士生,助工.E-mail:aoyunjap@163.com粉煤灰因其优良的路用性能、良好的经济性能以及料源的广泛性,已被大量应用于道路基层[1-3],有的甚至用于改善水泥混凝土的抗腐蚀性能[4]。
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、混凝上的强度。
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,英中的可溶性成分越多,说明粉煤灰的活性越好,掺加到混凝上中越易与水泥水化析岀的Ca (0H) 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,两者有一左的相关性。
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,它需要一泄条件的激发。
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,和性能方而,都有很大的不同,它本身没有胶凝性能。
但是粉煤灰具有一泄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 (0H) 2发生火山灰反应,并生成具有强度的胶凝物质。
所以粉煤灰具有一立的胶凝性能。
活性效应主要取决于粉煤灰颗粒表而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,同时增加比表而积,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)。
但在水热条件下,无规则网络被激活,水就可以直接破坏、
网络结构,并随温度升高,破坏作用强。
水热合成后,网络硅铝变成活性硅铝溶于水中。
3碱性激发法
碱类物质对硅酸盐玻璃网络具有直接的破坏作用,所以碱溶液对粉煤灰具有最强的作用,即碱性激发。
粉煤灰中的玻璃质颗粒表面光滑致密,Si一O、AI一O键牢固连接成网络结构,要激活粉煤灰必须先破坏Si一0、Al一O键,在表面形成一定数量的缺陷,与其它材料共同进行水化反应,形成强度结构,这就是化学激活法的主要原理。
碱对粉煤灰的激活是直接而有效的,但如单加Na0H,水化后并不产生强度,虽然玻璃体结构解体了,但并没有生成胶凝性的水化产物。
而如果以Ca(OH) 2作为粉煤灰的碱性激发剂,在蒸养条件下则可产生强度,原因有三:
a)OH一使粉煤灰玻璃体中的Si一O、Al一O键断裂,提高了玻璃体的活性,促进水化反应,并加快了水化速度;
b)Ca2+参与了粉煤灰的火山灰反应,生成具有胶凝性的水化产物,如水化硅酸钙、水化铝酸钙。
C)促使水化产物转化形成更稳定、具有高强度的水化产物。
正是由于Ca(OH) 2同时具有以上三种作用,才被广泛用来作为粉煤灰硅酸盐的碱性激发剂。
下面略述几种体系激发粉煤灰火山灰活性的机理。
3.1粉煤灰一石灰一石膏体系
在蒸养条件下,粉煤灰中活性Si02与石灰提供的Ca(OH) 2反应生成CSH 凝胶,称为石成性激发。
活性A12O3与Ca(OH) 2反应生成CAH,在石膏中CaSO4存在情况下,生成钙钒石3CaO、A122O3、3CaSO4、32H20;当CaSO2不足时生成单硫型水化硫铝酸钙3CaO、A12O3、CaSO4、12H2O,称为硫酸盐激发,但其只有在石成性激发的基础上才能起作用,因而硫酸盐起间接激发作用。
3.2粉煤灰一石灰一水泥体系
在高温高压下粉煤灰硅酸盐制品的水化反应大为加强,粉煤灰中氧化物的溶解度也有较大提高,高温高压的水在SiO2以及硅酸盐物质表面相遇时,即与Si反应,使02一变成OH一,进而导致Si一0四面全结构的键松驰,继之反应向深部发展,使整个Si一0四面体晶体结构发生紊乱,因而促进了晶体结构的转移和新的水化物的形成。
在这种养护条件下生成的水化物种类较多,主要是托勃莫来石、硬硅钙石及2一C2SH和C3SH等,其中大部分矿物是结晶完整、在大气中较稳定的化合物。
3.3粉煤灰一水泥熟料一石膏体系
此法主要用于粉煤灰硅酸盐水泥的生产。
它以合格的粉煤灰作混合材料,与熟料和石膏按比例混合,共同磨细作成各种标号的粉煤灰水泥。
这种水泥的水化首先是熟料水化反应过程,其次是粉煤灰参与水化反应过程。
熟料中C3S和C2S(约占熟料75%)持续水化析出的Ca(OH) 2对粉煤灰中的活性SiO2和活性Al2O3作碱性激发,分别生成CSH和CAH。
在Ca(OH) 2存在下,CAH与CaSO4发生硫酸盐激发生成钙钒石,所生成的CSH及钙钒石与熟料水化生成的其它水化物,共同成为水泥硬化体强度的基础物质。
由于这些反应长期持续进行,保征了硬化体的强度增长与耐久性。
3.4以NaCI、CaCl2、Na2SO4作早强剂间接激发粉煤灰活性
用NaCI、CaCL2作粉煤灰硅酸盐制品的早强剂,能不同程度地提高制品的强度,但其作用并不是在粉煤灰颗粒本身发生,而是通过加快石灰消解和增加石灰在水中的溶解度,来提高溶液中的OH一浓度,食盐不仅具有上述作用,还能大大加快形成硫铝酸盐的过程。
在有NaCI存在的条件下,铝酸盐和石膏的溶解度都有所增加,所形成的氯铝酸钙是一种稳定性很差的化合物,遇有石膏时,能生成硫酸钙,成为较稳定的化合物。
对于某些SO3含量低的粉煤灰,用Na2SO4作激发剂有较好的增强效果,因为Na2S04能与粉煤灰中的Ca(OH) 2作用生成Na0H和CaSO4,提高了溶液中的碱度,并增加了CaSO4的含量,因此也能产生较好的增强效果。
3.5其它有助于提高粉煤灰硅酸盐制品强度的方法
粉煤灰中的活性硅铝含量与制品强度有很大关系,在粉煤灰硅酸盐混凝土中提高可溶性硅铝含量,可以加快粉煤灰硅酸盐制品早期强度的发展,当硅胶掺量达到胶结剂的5%时,强度提高40%,掺10%的明矾石,强度增长8%左右,同时,可溶性氯化铝越多,越有利制品的蒸气养护,且养护温度可适当降低。
掺加可溶性硅铝材料使制品早期强度提高,是因为在硅酸盐水化反应早期,首先参与反应的是粉煤灰中的可溶性硅铝,但粉煤灰中可溶性硅铝总量只有10%左右,当外掺可溶性硅铝后,就可能在水化反应早期生成较多的水化硫铝酸钙和CSH 凝胶,使制品的早期强度大大增加,后期养护中强度也能稳步增长。
影响粉煤灰碱性激发的因素很多,其中起主要作用的有:碱的种类和pH 值、温度、粉煤灰结构与表面状态等。
一般来说,碱性越强,pH值越高,温度越高,碱激发作用越强;而网络聚合度高,网络连接程度越高,破坏网络需要能量越大,碱激发作用越困难,需要时间越长。
结语
总之,只要能瓦解粉煤灰结构,释放内部可溶性SiO2和Al2O3,将网络高聚体解聚成低聚度硅铝酸(盐)胶体物,就能提高粉煤灰的化学活性。
参考文献
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