《表1 水泥-未处理粉煤灰 (C-UFA) 和水泥-预处理粉煤灰 (C-PFA) 在不同龄期时的Ca (OH) 2和Friedel’s盐含量[32]》

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《表面改性硅/铝质材料及其在水泥基材料中应用的研究进展》

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机械粉磨虽能在一定程度上破坏粉煤灰玻璃体结构，但活性提升空间较小。酸碱处理是提高粉煤灰反应活性常用的化学方法[25]，常用的酸有硫酸、盐酸、氢氟酸和磷酸等[26-27]。酸处理是通过使用一些强酸侵蚀粉煤灰的表面使其表面结构发生破坏，暴露更多的Si、Al活性物质，从而促进粉煤灰与水泥水化产物的早期反应。张彭成[28]将含20%硫酸的钛白废酸按一定比例与粉煤灰混合，低温处理2～8 h后过滤洗涤，烘干后制得酸处理粉煤灰，并将其作为混合材制备水泥，强度试验发现酸处理明显提高了粉煤灰的早期活性。碱处理也可腐蚀粉煤灰的表面，碱的掺入可以提高粉煤灰-水泥体系中OH-的浓度，使聚合度较高的玻璃态网络结构中的Si-O、Al-O键发生断裂，加速网络结构的解聚与硅铝的溶出，从而加快与Ca（OH）2的反应，生成凝胶填充孔隙改善界面[29]。常用的碱主要有石灰、Na OH和水玻璃等，但Na OH掺量不宜过大，过多的Na OH会使水泥基材料的表面出现“返霜”现象。李东旭等[30]研究了低钙粉煤灰在不同碱环境下的活性，发现碱度是影响粉煤灰活性的主要因素，碱能够促使粉煤灰玻璃体解体，复合碱（Ca （OH）2、Na OH和水玻璃等） 处理后的粉煤灰的活性能更早发挥。杨晓光等[31]分别将Na OH、CaO和粉煤灰按照一定比例均匀混合，加水湿磨后烘干制得改性粉煤灰。强度试验表明使用Na OH和CaO共同改性的粉煤灰活性最优，相比未活化粉煤灰28 d抗压强度提高194.6%；机械粉磨与化学激发共同作用下，表面密实的粉煤灰玻璃体外壳破坏严重，存在明显的缺陷，粉煤灰活性明显提升。Ma等[32]为了提高水泥-粉煤灰体系的氯离子结合能力，使用碱溶液对粉煤灰进行预处理，对比了水泥-未处理粉煤灰（C-UFA）和水泥-预处理粉煤灰（C-PFA）结合氯离子能力的差异。研究表明预处理的粉煤灰颗粒表面被碱腐蚀（图1），且其氯离子结合能力明显提升，3 d和28 d强度分别较未处理粉煤灰提升51.85%和12.28%。碱溶液可以解聚粉煤灰颗粒表面的硅铝结构，加速粉煤灰颗粒中Al的溶解，加快粉煤灰在早期和水泥水化产物Ca（OH）2的火山灰反应（表1），生成更多的C-S-H凝胶、Friedel’s盐（3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O）和Kuzel’s盐（3Ca O·Al2O3·1/2CaCl2·1/2CaSO4·10H2O）。C-S-H凝胶与氯离子的结合为物理吸附，Friedel’s盐和Kuzel’s盐是[Ca2Al（OH）6·2H2O]+结合氯离子的化学反应产物。碱预处理粉煤灰氯离子结合能力的提升对海工混凝土使用海砂、减轻Cl-钢筋侵蚀具有重要意义。