《表2 热活化煤矸石的火山灰效应[33]Table 2 Pozzolanic effect of thermal activated coal gangue[33]》

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《煅烧煤矸石粉体材料活性评价方法的研究进展》

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强度评价法主要通过强度大小来评价火山灰质混合材料的活性，该法最能反映火山灰质混合材料的掺入对水泥基材料力学性能的影响，对指导煅烧煤矸石在水泥工业中的应用有着不可或缺的作用。张海鸿等[26]采用热-机械-化学复合活化的方式处理煤矸石，并采用强度评价法评价了处理后的煤矸石活性，结果发现经700℃煅烧后的煤矸石活性最强。郭伟等[27]在水泥中掺入30%不同温度下煅烧的煤矸石，并分别测试了各龄期试件的胶砂强度，其中掺有700℃煅烧煤矸石的胶砂试件28d抗折、抗压强度分别能达到7.8MPa、40.1MPa，满足32.5级水泥强度标准（见表1）。王海霞等[28]基于热活化煤矸石的研究，在房山砂质煤矸石原料中添加了适量蚀变剂（氧化钙和脱硫石膏）进行煅烧，通过强度评价法分析得出该地区煤矸石在800℃下煅烧后活性最强，胶砂试件28d抗压强度能达到44.9 MPa，满足42.5级水泥强度标准。这是因为蚀变剂的加入使得原料中的惰性硅铝质与之发生反应生成了C2S等水硬性物质，提升了胶砂强度。郭伟等[29]发现掺有30%在700℃下煅烧的煤矸石的水泥28d强度比掺未活化的煤矸石的水泥强度提升了18.6%。之后，他们将热活化煤矸石进一步磨细以增大其比表面积，试样胶砂强度随着活化煤矸石比表面积的增大而增大。这是由于比表面积的增大使得表面层离子极化变形和重排，晶格发生畸变，有序性降低，胶砂表面表现为化学不稳定性，并且表面断裂键增加，与水泥水化产物的反应程度就增加。热活化是激发煤矸石活性的必要条件，机械活化亦可提高煅烧煤矸石的活性，但仅仅是充分条件[30]。万惠文等[31]使用煤矸石、页岩和脱硫石膏在780℃下煅烧，制备出了活性较强的混合材料，将此材料与矿粉复掺并在氧化钙和石膏的激发下可制备出性能优良的胶砂试件，其28d的抗压强度最高可达35.0 MPa。然而强度评价法并不能直观地反映火山灰质材料的火山灰效应，蒲心诚[32]则针对此缺陷提出了火山灰比强度、比强度系数以及火山灰效应强度贡献率的概念。宋旭艳等[33]基于蒲心诚的评价方法对不同温度煅烧下煤矸石的火山灰效应做了研究，发现掺有经750℃和850℃煅烧的煤矸石的水泥的火山灰效应比强度在28d时分别能达到0.091和0.080，反观掺有经950℃煅烧的煤矸石的水泥，其火山灰效应比强度为-0.035（表2），这说明经750℃煅烧的煤矸石活性最强，对水泥整体强度有贡献。产生此结果的原因在于，当煅烧温度超过900℃时，已产生的活性物质发生重结晶，导致水泥整体活性降低[25]。