用化学实验方法评定火山灰质量是长期以来人们所注意的。一般采用的方法有：①石灰吸收法；②混合消石灰强度试验；③混合硅酸盐水泥强度试验；④活性SiO2、Al2O3的测定等。但是由于火山灰本身没有胶凝性，而只有在与石灰或水泥混合时才能发挥其作用，因此火山灰的试验很是复杂。有人提出火山灰的化学分析不能作为评定其活性的充分依据，也就是说化学实验法对于评定火山灰质量没有普遍价值，只能把它作为初步分级的方法。所以，后来曾又有人提出：认为结合水量可以作为评定活性的依据；甚至还有人认为，可以通过测定火山灰（粉煤灰）中SiO2 Al2O3 Fe2O3含量来评定活性。

关于火山灰活性以及其在酸中或碱中可溶性组分含量的相关关系，曾进行过研究，但还没有统一说法，国际会议提出需要制定一个可靠试验方法。

火山灰的活性

火山灰活性的大小，是决定新形成物相在硬化后可能显示力学强度的一种征兆，即，是酸性硅酸盐在碱侵蚀下与氧化钙反应的结果。这个反应形成的水化物相类似于熟料和高炉矿渣反应所形成的新物相——水化硅酸钙和含过量氧化钙的铝酸钙。所以，火山灰质反应性（活性）的基本点可以被定义为：原始系统与产物系统之间的自由能差异，或者是由原始系统到产物系统活化能的大小。火山灰质反应性的本质由其特性即火山灰的组成与结构所决定。

由于火山灰具有玻璃相和微晶相两重结构，这就可能使它具有很多开口孔结构，因此易受侵蚀。事实上，这些孔隙允许化学物质渗入，通过破坏和释放SiO2、Al2O3及碱侵蚀的晶体结构，使SiO2和Al2O3与氧化钙发生化合反应。即在碱性介质里，玻璃质遭受了一个使硅酸盐和铝酸盐离子进入溶液的水解过程，与Ca2 和Mg2 离子形成了溶解度非常低的生成物相，如各种硅酸盐、铝酸盐。它们的沉淀促进了其它硅酸盐和铝酸盐离子进入溶液的过程，因此水解反应继续进行，较之仅仅由水作为侵蚀剂时所发生的情况有所不同。根据此最新的假设，经过一定时间后，该系统即趋于平衡。

石灰－火山灰反应机理

火山灰的最基本的性质是它具有与石灰结合的能力，在解释这一点时，曾提出两个主要理论：碱交换与直接化合。

在很多早期文献中都有这样一种意见，认为天然的火山灰都是一些沸石状的化合物，并且它的许多性质都是碱交换的结果。

后来许多学者发现将石灰－火山灰化合物，或将火山灰与硝酸钙溶液一起振荡时，会有少量碱溶出。有人将意大利火山灰和硅酸盐水泥混合物放在40℃水中，结果8天后有占火山灰总碱量 的碱含量释出等等。

表4-1 那不勒斯火山灰与石灰的溶液反应

根据上述数据和X-射线观察都说明主要反应并不是碱交换反应，而是生成了一些新的化合物。显然碱交换对于天然火山灰和石灰的反应只是起很小的作用，它能否对强度发展起作用，值得怀疑。在碱交换时，沸石化合物的晶格没有任何变化，是一个碱离子被另外一个离子所代换，并进入到晶格的同一位置上。这个反应未必能起到胶凝作用，虽然它对于从硬化水泥中去除游离氧化钙可能有好处，但普通火山灰（沸石）确实不表现胶凝性质。

火山灰与石灰相结合的过程可以采用佛洛伦丁方法来测定。这种方法系基于火山灰不能溶于5℃以下的冷盐酸中（比重=1.2）而石灰－火山灰的反应产物则能溶于该溶剂中。

在石灰－火山灰混合物中，随着龄期的增长，溶解的SiO2和Al2O3的数量也增多，这说明火山灰中这类成分能与石灰起反应。2100433B