天然火山灰质凝灰岩掺合料物化性能及火山灰活性特征研究_蒋理.pdf

新型建筑材料202302西部地区是我国重要的水电能源基地，但水电工程建设普遍面临掺合料短缺问题1。掺合料外购不仅增加了工程投资，长距离运输也难以保障施工进度。因此，开发当地储量丰富的天然火山灰质材料作为混凝土掺合料具有广阔前景。青藏高原地区火山灰资源丰富，常见的天然火山灰质材料主要有凝灰岩、浮石、沸石和硅藻土等2，其中凝灰岩火山灰活性引起广泛关注，不少学者围绕凝灰岩的水化促凝机理、凝灰岩与粉煤灰的配伍效应、掺凝灰岩混凝土的多尺度性能开展了大量研究3-6，但研究结论稍有差异。李响等7认为，凝灰岩和粉煤灰对混凝土绝热温升、自生体积变形的影响规律相近。Peng 等8指出，凝灰岩较粉煤灰更有利于提高混凝土抗裂能力和体积稳定性。但 Zhang 等4发现，凝灰岩需水量高于粉煤灰，并且不利于改善混凝土工作性。由此可见，凝灰岩作为掺合料规模化应用，还需要进一步丰富研究成果。目前，胶材体系的多元化、复合化已成为混凝土性能提升与调控的重要途径，而掌握掺合料的物化性能与活性特征是基金项目：国家自然科学基金项目（U2040222）；中央级公益性科研院所基本科研业务费（CKSF2021456/CL）；水利部示范项目（SF-2021-02）收稿日期：2022-05-25作者简介：蒋理，男，1980 年生，硕士，高级工程师，E-mail：。通讯作者：李杨，博士，工程师，E-mail：。天然火山灰质凝灰岩掺合料物化性能及火山灰活性特征研究蒋理1，李杨2，李家正2，林育强2（1.华电西藏能源有限公司大古水电分公司，四川 成都856200；2.长江水利委员会长江科学院 材料与结构研究所，湖北 武汉430010）摘要：天然火山灰质凝灰岩可用作混凝土掺合料。借助偏光显微镜技术、XRF、XRD 和 SEM 等手段，研究了凝灰岩的矿物组成、化学成分和颗粒形貌；采用活性指数、强度增长率和抗压强度比等指标，分析了凝灰岩掺量、养护龄期和水泥类型对砂浆抗压强度的影响。结果表明：凝灰岩含有大量的低温型硅铝质材料，矿物组成和玻璃质含量对火山灰活性有较大影响，其活性指数在 28 d龄期前有增长，56 d 龄期后变化较小，并且使用中热硅酸盐水泥测得的凝灰岩活性指数低于普通硅酸盐水泥。凝灰岩对砂浆后期强度的提高能力不足，建议复配其它掺合料共同使用。关键词：凝灰岩；掺合料；火山灰活性；中热硅酸盐水泥中图分类号：TU521.2+1文献标识码：A文章编号：1001-702X（2023）02-0086-05Investigation of physical and chemical properties of tuff powder and its pozzolanic activity characteristicsJIANG Li1，LI Yang2，LI Jiazheng2，LIN Yuqiang2（1.Huadian Tibet Hydropower Development Co.Ltd.，Chengdu 856200，China；2.Yangtze River Scientific Research Institute，Material and Structure Research Department，Wuhan 430010，China）Abstract：Natural pozzolanic tuff can be used as concrete.In this paper，mineral phase composition，chemical components andparticle morphology of tuff powder are examined by petrographic identification，XRF，XRD and SEM.Moreover，the effects of tuffpowder content，curing age and cement type on compressive strength of mortars are analyzed，employing activity index，strengthgrowth rate and compressive strength ratio.Experimental results reveal that tuff powder contains a great amount of low-temperaturesilico-alumina materials，and the mineral composition and glass content possess a great influence on its pozzolanic activity.Activityindex of tuff powder obtained by moderate heat Portland（P MH）cement is a slightly lower than that of ordinary Portland（P O）cement.Whats more，tuff powder have limited ability to enhance long-term strength of mortar，and the content should be reducedand other mineral admixture should be combined when tuff powder is employed to substitute P MH cement.Key words：tuff powder，mineral admixture，pozzolanic activity，moderate heat portland cement中国科技核心期刊86NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS（2）凝灰岩：产自西藏地区。凝灰岩块石经开采、破碎和筛选后，借助实验室小型骨料生产系统和球磨机进行加工。控制球磨机料球比为 11.8，转速为 120 r/min，球磨时间为 120 min，6 种凝灰岩的物理性能如表 3 所示。表 3凝灰岩样品的物理性能注：45 m 筛筛余。由表 3 可知，各凝灰岩样品的密度相差不大，在 2.62.8g/cm3内；但需水量比普遍在 106%109%，说明凝灰岩不具有减水能力，掺入后将增大混凝土的用水量9。（3）砂：厦门艾思欧公司产 ISO 标准砂。1.2试验方法使用德国 Leica 公司生产的 DM4500P 型偏光显微镜对各样品的母岩岩性进行鉴定，并利用 Advance D8 型 X 射线衍射仪对凝灰岩矿物组成进行分析，控制管电流为 30 mA，扫描速度为 2/min，步长为 0.01。同时，借助 AXS S4 Pioneer型 X 射线荧光光谱仪对凝灰岩主要氧化物含量进行测试，并使用美国 FEI 公司生产的 SRION TMP 型扫描电子显微镜（FE-SEM）对样品的颗粒形貌进行观察，控制电压为 20 kV。采用活性指数表征凝灰岩的火山灰活性。砂浆水胶比为0.5、胶砂比为 13、凝灰岩等质量取代 30%水泥，砂浆抗压强度试件尺寸为 40 mm40 mm160 mm。试件在标准环境下成型，带模养护 24 h 后拆模并移入养护室，分别养护至 7、14、28、56、90 d 龄期后进行抗压强度测试，计算不同龄期凝灰岩的活性指数。砂浆试验控制砂浆的水胶比为 0.5，胶砂比为 13，凝灰岩使用内掺法等质量取代水泥，掺量分别为 10%、20%、30%和40%。采用字母和数字的形式进行编号，如T1M10 表示凝灰岩样品编号为 T1，掺量为 10%，未掺凝灰岩对比组用 CM00表示。2结果与讨论2.1凝灰岩的物化性能试验选择 T1、T3 和 T6 样品进行岩相鉴定，凝灰岩矿物组成的岩相法分析结果如表 4 所示，XRD 图谱如图 1所示。前提。本文借助岩相分析、X 射线荧光分析（XRF）、X 射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，研究了凝灰岩的矿物组成、化学成分和微观形貌，分析了掺量和龄期对凝灰岩活性的影响，并对凝灰岩掺合料的应用提出建议。1试验1.1原材料（1）水泥：山南市华新水泥有限公司产 P O42.5 普通硅酸盐水泥和 P MH 42.5 中热硅酸盐水泥，水泥的主要化学成分如表 1 所示，物理力学性能如表 2 所示。表 1水泥的主要化学成分%标准稠度需水量/%凝结时间/min抗折强度/MPa抗压强度/MPa初凝3 d3 d28 d终凝28 d261422415.59.828.950.1241552564.59.518.549.3细度（80 m筛筛余）/%0.40.9项目P OP MH密度/（g/cm3）3.023.22比表面积/（m2/kg）336305安定性合格合格项目CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOSO3R2OCl-LOIP O55.22 23.736.063.740.863.100.830.053.26P MH 60.35 22.194.474.823.211.700.390.040.73编号密度/（g/cm3）细度/%比表面积/（m2/kg）需水量比/%烧失量/%安定性火山灰活性T12.7517.36611064.7合格合格T22.6719.56421083.9合格合格T32.6918.36601063.7合格合格T42.7317.16701093.9合格合格T52.6616.36531094.2合格合格T62.7114.16721083.3合格合格编号矿物组成岩性描述岩石定名T1变余火山角砾（中性熔岩屑）5%，火山尘（已变）22%，中性熔岩屑33%，长石晶屑40%凝灰、火山角砾、绢云母、蚀变安山粗面岩屑（斜长石、钾长石），基质有已脱玻化玻璃质灰绿色蚀变晶屑凝灰岩T3变余火山碎屑78%，变质填隙物 22%火山碎屑、绢云母、斜长石、钾长石、火山尘、铁质沉淀、绿泥石、已脱玻化玻璃质灰绿色蚀变晶屑凝灰岩T6粉砂45%，泥质物体50%，碳质、粉尘状磁铁矿 5%粉砂主要成分为石英、碎石、白云母和磁铁矿。泥质物体含有黑云母、绢云母、绿泥石浅变质黑色粉砂质泥岩表 4凝灰岩矿物组成的岩相法分析结果表 2水泥的物理力学性能蒋理，等：天然火山灰质凝灰岩掺合料物化性能及火山灰活性特征研究87新型建筑材料202302从表 4 可以看出，各凝灰岩样品矿物主要由石英、云母、钾长石、磁铁矿、绿泥石、火山灰碎屑和玻璃质等矿物组成，符合火山灰材料的典型特点。木士春等10-11指出，凝灰岩主要由岩屑、晶屑、玻屑、角砾和火山灰组成，并含有少量或微量的石英、云母、长石和黏土等，同时还可伴生有沸石、蒙脱石、伊利石和高岭石等蚀变矿物。这与本次岩相鉴定的结果一致。图 1凝灰岩的 XRD 图谱由图 1 可知，凝灰岩的主要出峰相为石英、斜硅钙石、黑云母、绿泥石和氢氧钙石，这与岩相法的分析结果一致。同时，XRD 图谱中未见明显的馒头峰、弥散峰等形式的信号峰出现，表明非结晶相、无定型相或玻璃体的含量极少，这可能与长期风化作用导致玻璃质已经脱玻化有关。实际上，石英和云母是化学性质比较稳定的矿物12，在水泥基材料中参与二次水化的能力较差，这可能对凝灰岩的火山灰活性造成影响。T1T6 凝灰岩的主要化学成分如表 5 所示。表 5凝灰岩的主要化学成分%由表 5 可知，凝灰岩中含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等成分，各试验组中 SiO2的含量均超过 60%，而 SiO2、Al2O3和 Fe2O3总含量均超过 70%，T5 样品三者总含量最高，为 90.20%，而 T1 样品三者总含量最低，为 77.58%。同时，凝灰岩的碱含量较高，为 3.04%4.52%，T6 样品的碱含量最高，达 4.52%，远高于水泥和粉煤灰6。但目前缺少关于凝灰岩中碱溶出性能的研究，而凝灰岩碱含量对混凝土性能的影响也鲜有报道。因此，在碱活性骨料情况下应用凝灰岩作为掺合料时，需特别注意凝灰岩碱含量的问题。图 2 是 T1 凝灰岩颗粒的 SEM 照片。图 2凝灰岩颗粒的 SEM 照片从图 2 可以看出，凝灰岩颗粒呈不规则的破碎状，符合球形磨的一般规律。大粒径凝灰岩颗粒的表面吸附有小粒径的碎屑，表明凝灰岩可能具有一定的团聚效应，这可能是凝灰岩需水量较高的原因。冯蕾等13研究证实凝灰岩对聚羧酸减水剂（PCA）有吸附效应，可导致拌合物中有效减水剂含量减少。凝灰岩的吸附效应可能与沸石结构和层状特性有关14-15。同时，矿物相分析表明，凝灰岩中可能含有黏土矿物和泥质矿物，如 T4 和 T6 样品。黏土常含有蒙脱石、伊利石、高岭石等矿物16，这些都会对凝灰岩的吸附效应造成影响，从而导致掺凝灰岩的混凝土中外加剂的作用效果降低。火山灰材料的活性一方面与 SiO2、Fe2O3和 Al2O3等物质的含量有关，另一方面也与这些物质的化学状态、结晶程度、玻璃体含量、非晶相物质含量等因素有关。常用的粉煤灰、硅灰、矿渣等掺合料都含有较多的玻璃体和非晶相物质，相应火山灰活性也较高。凝灰岩虽具有“高硅、富铝、丰碱、贫铁”的特点10，但玻璃体、无定型相的含量较少，并且大量的SiO2可能以石英、云母的形式出现，导致火山灰活性受到影响。凝灰岩中矿物主要是低温型硅铝质材料，基质主要为火山尘，由晶屑、岩屑和玻屑组成。喻乐华等17指出，火山尘脱玻化现象会降低凝灰岩的火山灰活性，并且角砾状岩屑含量的增多会降低玻璃质比例。这说明凝灰岩火山灰活性的影响因素与粉煤灰、矿渣等掺合料不同。因此，本文进一步针对凝灰岩的火山灰活性特点进行试验。2.2火山灰的活性特点不同养护龄期掺凝灰岩砂浆的抗压强度如图 3 所示，凝灰岩掺量均为 30%。编号SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3R2OLOIT668.712.7915.162.231.340.204.523.30T160.643.4313.515.371.420.303.724.69T265.416.2211.623.901.641.953.813.92T365.303.9316.292.681.370.063.291.18T466.303.1116.751.491.200.043.041.40T576.261.0812.860.260.240.053.370.44蒋理，等：天然火山灰质凝灰岩掺合料物化性能及火山灰活性特征研究88NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS图 3不同养护龄期掺凝灰岩砂浆的抗压强度由图 3 可以看出：（1）各试验组抗压强度均随养护龄期的延长而提高，28 d 龄期之前的提高幅度较大，56 d 龄期之后提高速率变缓；各试验组砂浆抗压强度和养护龄期之间呈较好的对数函数关系，相关系数均在 0.9 以上，说明凝灰岩等质量取代 30%水泥后对砂浆抗压强度的增长特性没有影响。（2）相同配合比和养护龄期情况下，掺不同凝灰岩砂浆的7 d 抗压强度相差较小，且均低于对比组，如 CM00 对比组 7 d抗压强度为 31.9 MPa，T4M30 试验组为 20.4 MPa，说明凝灰岩对水泥基材料早期强度的改善能力不足，这与粉煤灰、矿渣等常用掺合料的活性特征相同。胶凝材料水化是水泥基材料凝结硬化与强度增长的动力。掺合料等质量取代水泥后，体系中水泥的绝对质量减少，实际水灰比增大，孔隙溶液中离子的浓度和数量降低，特别是Ca2+含量、碱度的降低又进一步削弱了掺合料的激发效果，从而影响了掺合料水化活性的发挥。掺凝灰岩各试验组在水化初期的抗压强度相差较小，说明水化初期填充效应和晶核效应影响超过火山灰效应的影响，这也与阎培渝等12针对粉煤灰复合胶凝材料强度增长特性的试验结果相一致。以同系列 28 d 抗压强度为基准，计算不同龄期抗压强度与 28 d 抗压强度的比值，以此评价砂浆强度增长情况，结果见表 6。表 6各砂浆试验组抗压强度增长情况%由表 6 可知，早期（28d 之前）掺凝灰岩砂浆试验组的抗压强度增长能力普遍低于对比组，而 28 d 后掺凝灰岩砂浆试验组的抗压强度增长能力与对比组基本相当。如 CM00 试验组 7d 抗压强度为 28d 抗压强度的 69.6%，56 d 为 114.4%；T2M30 试验组 7 d 抗压强度为 28d 抗压强度的 66.2%，56 d为 117.3%。李响等18也得出了一致的结论，说明凝灰岩对水泥基材料后期强度的提升效果比较有限。掺合料对硬化水泥石的改善作用与物理填充效应和化学填充效应有关。水泥水化可生成 CSH、CAH、FAH、AFt、AFm和 CH 等水化产物，掺合料二次水化则进一步增加了水化产物的体积和数量。硬化水泥石抗压强度一方面与水化产物数量和自身特性有关19，另一方面也与分布情况有关。凝灰岩密度小于水泥，等质量取代水泥后导致胶凝材料体积增大，单位体积内水化产物的含量减小，水化产物分布的间距增大，从而出现掺凝灰岩试验组早期强度低于对比组的情况。凝灰岩活性指数随养护龄期的变化情况如表 7 所示。表 7凝灰岩活性指数随养护龄期的变化情况%由表 7 可见，凝灰岩活性主要体现在水化早期，28 d 之前活性指数随龄期延长明显增大，而56d 后活性指数变化较小，如 T1 样品的 7 d 活性指数为 68.5%，28 d 为 73.5%，90 d 为76.6%；T3 样品的 7d 活性指数为 70.2%，28d 为 77.4%，90d 为80.1%。这说明凝灰岩对水泥基材料后期强度的改善能力不足。因此，不少学者建议凝灰岩需要与粉煤灰、矿渣等常用掺合料复配使用3，18，20。掺合料活性指数与颗粒细度和表面特性、化学成分和结晶程度、掺量和养护方式等多种因素有关。掺合料中 SiO2、Fe2O3和 Al2O3属活性组分，碱性条件下可发生二次水化反应。因此，DL/T 52732012 水工混凝土掺用天然火山灰质材料技术规范明确要求，用于混凝土凝灰岩中的 SiO2、Fe2O3和Al2O3总含量要超过 70%2。另外，SiO2、Fe2O3和 Al2O3总含量相近情况下，凝灰岩的活性指数有差别，如 T3 样品 28 d 活性指数为 77.4%，而 T6样品仅为 63.3%；特别是 T1 样品的 SiO2、Fe2O3和 Al2O3总含量低于 T6 样品，但前者的活性指数高于后者。这可能与 T1、T3 和 T6 样品的矿物组成不同有关。T1 和 T6 样品都含有玻璃质物质，而 T6 样品缺少玻屑，这说明凝灰岩矿物组成对火山灰活性的影响程度超过化学成分。凝灰岩掺量对砂浆抗压强度的影响如表 8 所示，试验选用的凝灰岩为活性指数最高的 T3 样品。项目CM00T1M30T2M30T3M30T4M307 d69.664.966.265.966.714 d81.278.678.280.579.928 d10010010010010056 d114.4118.2117.3121.4115.990 d117.9122.9121.6127.5118.3T5M3059.974.1100112.0116.8T6M3066.178.6100115.3118.3项目T1T2T3T47 d68.567.470.265.714 d71.268.373.667.428 d73.570.977.468.256 d75.872.578.869.490 d76.673.180.168.7T564.368.271.673.174.2T660.461.763.364.263.9蒋理，等：天然火山灰质凝灰岩掺合料物化性能及火山灰活性特征研究89新型建筑材料202302由表 8 可知，随凝灰岩掺量增加，各试验组砂浆的抗压强度不断降低，如凝灰岩掺量从 0 增加到 40%时，试验组 28 d抗压强度从 45.7 MPa 降低至 29.7 MPa，抗压强度比从100%降低至 65.0%。这与 Shi 等3的研究结论相一致。结合掺凝灰岩砂浆抗压强度的发展规律，以及凝灰岩活性指数与养护龄期的相关关系，可以推测凝灰岩对混凝土后期服役性能和长期耐久性能的改善能力有限。这与常用的粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土等掺合料的作用效果不同，主要原因可能与凝灰岩的形成条件、矿物组成、化学成分和结晶程度有关。因此，建议选用凝灰岩作为掺合料时，适当复配粉煤灰、矿渣等掺合料，从而实现对混凝土性能的持续改善。2.3水泥类型的影响水利工程常用的水泥类型主要有普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐（P LH）水泥，3 种水泥的水化热、细度、氧化物含量、矿物组成和水化放热速率等方面有差别。水泥类型对凝灰岩活性指数的影响如表 9 所示，试验选用的凝灰岩样品为 T3。表 9水泥类型对凝灰岩活性指数的影响由表 9 可知，采用 P MH42.5 水泥测得的凝灰岩活性指数低于采用 P O42.5 水泥，前者测得的活性指数为 63.5%73.3%，后者测得的活性指数为 70.2%80.1%。这说明水泥类型会影响凝灰岩的水化活性。P MH42.5 水泥测得凝灰岩活性指数低于 P O42.5 水泥的原因，可能与 P MH42.5 水泥熟料中 C3S 含量较低并且水化速率较慢有关，如水泥中 70%的 C3S 可在 28 d 内反应完毕，生成 CH 的量是 C2S 的 3 倍，而仅有 30%的 C2S 能在 28 d 内参与反应21。这导致 P MH42.5 水泥浆体孔隙溶液中 Ca2+浓度和碱度较低，凝灰岩活性的激发程度受到影响，也说明凝灰岩作为掺合料取代 P MH42.5 水泥制备混凝土时应降低掺量。3结论（1）凝灰岩中含有大量的低温型硅铝质材料，矿物组成和玻璃质含量对凝灰岩的火山灰活性有较大影响，其中矿物组成的影响程度超过化学成分。（2）凝灰岩对抗压强度贡献主要体现在水化初期，但掺入凝灰岩将导致抗压强度降低，并且对后期强度的改善效果有限，建议凝灰岩复配其它矿物掺合料共同使用。（3）水泥类型会影响凝灰岩火山灰活性的发挥。利用 P O42.5 水泥测得的凝灰岩活性指数高于 P MH42.5 水泥，凝灰岩用于 P MH42.5 水泥混凝土时应降低掺量。参考文献：1蒋理，陶坤.凝灰岩粉替代粉煤灰对高原水工混凝土性能影响试验研究J.水电与新能源，2021，35（11）：6-11.2DL/T 52732012，水工混凝土掺用天然火山灰材料技术规范S.3Shi Y，Li X，Li Y，et al.Effect of tuff powder mineral admixtureon the macro-performance and micropore structure of cement-based materialsJ.Frontiers in Materials，2020（7）：599-607.4Zhang H，Xi J，Tang F，et al.Feasibility study on tuff stonepowderasconcreteadmixtureJ.ConstructionTechnology，2017，46：282-285.5李宏魁.凝灰岩的化学特性及其在水泥行业的应用J.中国水泥，2017（4）：3-6.6李响，李正平，胡贤，等.水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征J.长江科学院院报，2018，35（5）：115-119.7李响，彭松涛，田德智，等.相同设计强度下凝灰岩粉对水工混凝土性能的影响J.人民长江，2019，50（S2）：216-219.8Peng S，Li X，Wu Z，et al.Study of the key technologies of appli-cation of tuff powder concrete at the daigo hydropower station intibetJ.Construction and Building Materials，2017，156（15）：1-8.（下转第 113 页）表 8凝灰岩掺量对砂浆抗压强度的影响P O70.273.677.478.880.1P MH63.566.771.372.573.37 d14 d28 d56 d90 d项目活性指数/%凝灰岩掺量/%抗压强度/MPa7 d14 d28 d56 d28 d56 d90 d031.837.145.752.353.91001001001027.433.540.347.949.788.291.692.22024.729.636.144.746.479.085.586.13022.327.333.941.243.274.278.880.14018.523.629.735.138.765.067.171.814 d10090.379.873.663.67 d10086.277.770.158.2抗压强度比/%90 d蒋理，等：天然火山灰质凝灰岩掺合料物化性能及火山灰活性特征研究90NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS（上接第 90 页）9Edris W，Abdelkader S，Salama A，et al.Concrete behaviour withvolcanic tuff inclusion J.Civil Engineering and Architecture，2021，9（5）：1434-1441.10木士春.凝灰岩的物理化学性质及其开发利用J.中国矿业，2000，9（3）：17-20.11木士春，汪灵.第四纪多孔凝灰岩的发现及其矿物材料学意义J.矿物学报，2001（2）：196-204.12阎培渝，张庆欢.含粉煤灰或石英粉复合胶凝材料的抗压强度发展规律J.硅酸盐学报，2007，35（3）：263-267.13冯蕾，陈锡芹，程祖顺，等.二阶导数光谱法定量分析凝灰岩石粉对不同侧链长度聚羧酸减水剂吸附性J.光谱学与光谱分析，2019，39（9）：2788-2793.14Marin M，Pogurschi E，Nicolae C.Use of volcanic tuff in dairyfarms-solutionforenvironmentalprotectionJ.JournalofEnvironmental Protection and Ecology，2018，19（2）：620-627.15Capasso S，Coppola E，Iovino P，et al.Sorption of humic acidsonzeolitictuffsJ.MicroporousandMesoporousMaterials，2007，105（3）：324-328.16张会丽.人工沙中黏土含量优化试验研究J.黄河水利职业技术学院学报，2018，30（2）：29-31.17喻乐华，周双喜，欧辉，等.用作混凝土掺合料的火山岩的组成与火山灰活性J.硅酸盐学报，2013，41（10）：1387-1394.18李响，石妍，李家正，等.含凝灰岩粉复合胶凝材料抗压强度发展规律J.建筑材料学报，2017，20（3）：435-438.19Chindaprasirt P，Homwuttiwong S，Sirivivatnanon V.Influence offlyashfinenessonstrength，dryingshrinkageandsulfateresistance of blended cement mortar J.Cement and ConcreteResearch，2004，34（7）：1087-1092.20Yasin A，Awwad M，Hajjeh H，et al.Effect of volcanic tuff onthe concrete compressive strength J.Contemporary EngineeringSciences，2012，5（6）：295-306.21Taylor H.Cement chemistryM.London：Thomas Telford ServicesLtd.，1997.由表 3 可以发现，利用 800 级、A5.0 级解毒飞灰轻质砂浆制备复合自保温砌块时，保温层厚度设置 32.5、65.0 mm，砌块密度等级为 700 级和 600 级，强度等级为 MU3.5；利用 900级、A5.0 级、A7.5 级解毒飞灰轻质砂浆制备复合自保温砌块时，保温层厚度设置 28.9、57.8、86.7 mm，砌块密度等级为 800级、700 级和 600 级，强度等级为 MU3.5、MU5.0；利用 1000级、A7.5 级解毒飞灰轻质砂浆制备复合自保温砌块时，保温层厚度设置 52.0、78.0、104.0 mm，砌块密度等级为 800 级、700 级和 600 级，强度等级为 MU3.5、MU5.0。3.4自保温砌块测试结果表 4 为密度等级 800 级、强度等级 MU3.5 的实心自保温砌块和密度等级 700 级、强度等级 MU3.5 的复合自保温砌块的性能测试结果。表 4自保温砌块的性能测试结果由表 4 可知：（1）实心自保温砌块符合 T/CUA 052021中型混凝土自保温砌块 中密度等级 800 级、强度 MU3.5 级的要求。（2）复合自保温砌块符合 T/CUA 052021 中密度等级 700 级、强度 MU3.5 级的要求。4结论（1）由于解毒飞灰中的氯离子导致浆体明显缓凝，浆体易沉降，无论采取化学发泡或是物理发泡工艺制备泡沫混凝土用作自保温砌块基材，技术路线均不可行。（2）采用普通硅酸盐水泥、解毒飞灰、粉煤灰、超轻集料（玻化微珠）、粉细砂、水为主要原料，添加复合改性剂，通过搅拌、浇筑成型制备的解毒飞灰轻质砂浆可显著提高浆体稳定性，解毒飞灰轻质砂浆抗压强度随着水泥用量增加而大幅度提高。干表观密度 7001000 级解毒飞灰轻质砂浆可以达到A3.5 级、A5.0 级和 A7.5 级的试验目标。（3）解毒飞灰轻质砂浆可以用于制备自保温砌块的基材。利用 700800 级、A3.5 级或 A5.0 级解毒飞灰轻质砂浆可以制备强度等级 MU3.5 和 MU5.0 的实心自保温砌块。利用8001000 级、A5.0 级或 A7.5 级解毒飞灰轻质砂浆可以制备800 级、700 级和 600 级，强度等级为 MU3.5、MU5.0 的复合自保温砌块。参考文献：1孙惠镐.混凝土小型空心砌块生产技术M.北京：中国建材工业出版社，2001.项目干表观密度/（kg/m3）抗压强度/MPa平均值最小值标准要求7308303.52.8实心自保温砌块检测结果7703.873.60复合自保温砌块标准要求6307303.52.8检测结果6903.843.56张磊蕾，等：解毒飞灰资源化制备混凝土自保温砌块的试验研究113