。1196· 北京科技大学学报 第29卷 小，从而阻碍了玻璃微珠中多孔的、无定形态及活性 Q 0石英 较高的内核与碱性溶液中的OH厂反应，使得粉煤灰 N莫来石 的潜在活性不易被很快激发，表现出的活性比较差 (3)实验所用粉煤灰的玻璃相中硅铝酸根结构复杂， Q 聚合度高. N NON Q 1020 40 60 80 20) 100 感 图2粉煤灰XRD谱 Fig 2 XRD pattern of fly ash w wwwwyhony 均昀.由数据可知，D50=9.239m,D90=29.773 -250 -150 -50 50 150 m,粒度分布比较均匀.由图4和图5可以看出： 化学位移.810 29 SiNMR谱图在化学位移=-67.515X106、 图4粉煤灰中29 SI NMR图谱 --86792X10-6和0=-109.178×10-6三个 Fig.4 2Si NMR of fly ash 位置出峰，分别属于Q°，Q2和Q4(固体硅酸盐的骨 架结构以Q”来表示聚合度，其中Q表示硅氧烷 (Si04),n表示连接硅酸根的数目)，说明粉煤灰中 的硅氧四面体结构比较复杂.通常情况下，四配 位的铝氧多面体结构有较大的化学位移，六配位的 铝氧多面体结构有较小的化学位移值网.”A1 NMR谱图显示：粉煤灰中铝氧多面体结构以六配 300 -100 100 300 500 位（化学位移=5.325X106)和四配位（化学位移 化学位移，610 -47.732×106)形式存在，它们的宽峰形式表示 这两种配位形式的铝结构以分子不对称网络形式出 图5粉煤灰中27ANMR图谱 现这种网络结构形式使得分子在磁场中的振动变 Fig.5 AI NMR of fly ash 得比较困难（如图5）.由此可以判断，实验所用粉煤 灰的聚合度比较高 2粉煤灰改性实验及结果 100 对于粉煤灰玻璃质材料而言，要提高其水化活 80 性就要增加其表面水化活性点，破坏其铝硅玻璃体 60 表面的薄膜，使更多的S一0键发生断裂，并在表面 墨40- 生成更多的缺陷及开放的孔洞.因此粉煤灰活性激 30 发的关键是如何使Si一0和A一0键断裂. 针对这些原因，对粉煤灰进行了改性实验，采用 38393三月置 了机械粉磨、机械粉磨和化学激发相结合两种途径. 直径μm 机械粉磨主要是为了破坏粉煤灰致密的外壳层.化 图3粉煤灰粒度分析图 学激发主要是为了破坏粉煤灰中高硅、高铝、低钙的 Fig.3 Particle size analysis of fly ash 硅铝玻璃体链(Si,AI)04m结构，使硅铝网络结构 断裂，可溶性SO2、A1203增多，从而增加粉煤灰的 上述情况分析表明，影响该粉煤灰活性的因素 活性.机械粉磨和化学激发结合使用主要是为了在 主要有：(1)实验所用粉煤灰的化学成分中C0含 破坏粉煤灰外壳的同时，加入碱激发剂，使激发剂更 量比较低，仅为5.35%.(2)实验所用粉煤灰多为玻 好地破坏粉煤灰的硅铝网络结构， 璃微珠.在粉煤灰形成过程中造成其玻璃微珠外层 2.1机械粉磨 均由致密的性质稳定的玻璃质外壳包裹（见图1）， 首先将粉煤灰在球磨机里湿磨1h后烘干.再 这层包裹层结构致密，表面稳定，对水的吸附能力 将经过粉磨的粉煤灰加模数为1.0的NSi03溶图 2 粉煤灰 XRD 谱 Fig.2 XRD pattern of fly ash 均匀 .由数据可知, D50 =9.239 μm , D90 =29.773 μm ,粒度分布比较均匀.由图 4 和图 5 可以看出 : 29 Si NM R 谱图在化学位移 δ=-67.515 ×10 -6 、 δ=-86.792 ×10 -6和 δ=-109.178 ×10 -6三个 位置出峰 ,分别属于 Q 0 、Q 2 和 Q 4(固体硅酸盐的骨 架结构以 Q n 来表示聚合度 , 其中 Q 表示硅氧烷 (SiO4), n 表示连接硅酸根的数目), 说明粉煤灰中 的硅氧四面体结构比较复杂[ 7] .通常情况下 , 四配 位的铝氧多面体结构有较大的化学位移, 六配位的 铝氧多面体结构 有较小的 化学位移值 [ 8] . 27 Al NM R 谱图显示:粉煤灰中铝氧多面体结构以六配 位(化学位移 δ=5.325 ×10 -6)和四配位(化学位移 δ=47.732 ×10 -6)形式存在 ,它们的宽峰形式表示 这两种配位形式的铝结构以分子不对称网络形式出 现,这种网络结构形式使得分子在磁场中的振动变 得比较困难(如图5).由此可以判断,实验所用粉煤 灰的聚合度比较高. 图 3 粉煤灰粒度分析图 Fig.3 Particle size analysis of fly ash 上述情况分析表明, 影响该粉煤灰活性的因素 主要有:(1)实验所用粉煤灰的化学成分中 CaO 含 量比较低 ,仅为 5.35 %.(2)实验所用粉煤灰多为玻 璃微珠.在粉煤灰形成过程中造成其玻璃微珠外层 均由致密的性质稳定的玻璃质外壳包裹(见图 1), 这层包裹层结构致密 , 表面稳定 , 对水的吸附能力 小 ,从而阻碍了玻璃微珠中多孔的、无定形态及活性 较高的内核与碱性溶液中的 OH -反应,使得粉煤灰 的潜在活性不易被很快激发 ,表现出的活性比较差. (3)实验所用粉煤灰的玻璃相中硅铝酸根结构复杂, 聚合度高. 图 4 粉煤灰中29Si NMR 图谱 Fig.4 29Si NMR of fly ash 图 5 粉煤灰中27Al NMR 图谱 Fig.5 27Al NMR of fly ash 2 粉煤灰改性实验及结果 对于粉煤灰玻璃质材料而言 , 要提高其水化活 性就要增加其表面水化活性点, 破坏其铝硅玻璃体 表面的薄膜 ,使更多的 Si —O 键发生断裂 ,并在表面 生成更多的缺陷及开放的孔洞.因此粉煤灰活性激 发的关键是如何使 Si —O 和 Al—O 键断裂. 针对这些原因 ,对粉煤灰进行了改性实验, 采用 了机械粉磨 、机械粉磨和化学激发相结合两种途径. 机械粉磨主要是为了破坏粉煤灰致密的外壳层.化 学激发主要是为了破坏粉煤灰中高硅 、高铝、低钙的 硅铝玻璃体链[ (Si ,Al)O4] n 结构, 使硅铝网络结构 断裂 ,可溶性 SiO2 、Al2O3 增多 , 从而增加粉煤灰的 活性.机械粉磨和化学激发结合使用主要是为了在 破坏粉煤灰外壳的同时 ,加入碱激发剂,使激发剂更 好地破坏粉煤灰的硅铝网络结构 . 2.1 机械粉磨 首先将粉煤灰在球磨机里湿磨 1 h 后烘干 .再 将经过粉磨的粉煤灰加模数为 1.0 的 Na2SiO3 溶 · 1196 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 29 卷