试验研究文章编号:1009-9441(2010)03-0001-03
碱激发矿渣胶凝材料的试验研究
杨 猛1,孙小巍2,李文学3 (1.辽宁省建筑材料监督检验院,辽宁沈阳 110032;2.沈阳建筑大学,辽宁沈阳 110168;3.辽阳市工程质量监督站,辽宁辽阳 111200)
摘 要:通过变换碱种类、碱掺量、水玻璃模数,研究了矿渣粉在碱的作用下的强度发展规律,并对这类碱激发材料的性能进行了试验与分析。结果表明,碱掺量增加,凝结时间越短;水胶比越小,凝结时间越短。采用水玻璃比用N aOH的凝结时间短,水玻璃对矿渣的激发效果要优于N aOH的激发效果,模数为1.2的水玻璃当掺量达到8%时强度达到最大值。胶砂强度随N a OH掺量的增加而增加,N aOH掺量达到10%时强度达到最大值。
关键词:胶凝材料;矿渣;碱激发
中图分类号:TU528.062;TU528.04 文献标识码:A 引言
硅酸盐水泥是建筑工程中不可或缺的建筑材料,其用量之大,使之成为人类使用量最大的人工材料。然而,硅酸盐水泥本身存在着固有的不足。一方面是能源与资源消耗大,污染大。我国的水泥生产每年要消耗近1亿t煤,用电近600亿k W h,同时还要消耗近4亿t石灰石和大量黏土,对这些不可再生的矿物资源的持续性大量消耗,将对人类社会产生重大的影响。另一方面,在熟料的煅烧过程中,因石灰石分解和燃料燃烧释放出大量的CO2,以及SO2、NO x等有毒气体,导致了严重的环境污染,尤其是巨大的CO2排放量在不断加剧地球的温室效应。因此,研究胶凝材料制备的新原理,加强工业废渣的利用研究,是一项既具有科学意义,又具有实际意义的工作。
碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一种无机非金属胶凝材料,其抗压和抗折强度、抗酸碱侵蚀性、抗冻融性、抗碳化性能等均优于普通硅酸盐水泥。另外,碱激发胶凝材料制备工艺简单、不需要高温煅烧、能耗低、成本低、市场广,又免除了大量有害废气的排放,是21世纪极具发展潜力的一种胶凝材料。这类材料多以铝硅酸盐类矿物为主要原材料,而许多工业固体废弃物如矿渣、钢渣、粉煤灰和煤矸石等,其主要矿物成分均为硅酸盐或铝硅酸盐类。因此,这些工业固体废弃物均可作为制备碱激发胶凝材料的主要原材料,这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。碱激发矿渣是目前研究最为深入的碱激发胶凝材料。
1 原材料与试验方案
1.1 试验仪器
试验仪器主要有:XJ202-A型行星式水泥胶砂搅拌机;K JZ-500型电动抗折试验机;YA W-300型电子液压式压力试验机。
1.2 原材料
2试验所用原材料主要有:鞍钢产的矿渣(质量系数K=1.62,碱度系数M o=1.33,属于碱性矿渣,活度系数M n=0.292)、氢氧化钠(分析纯)、水玻璃(模数为2.7)、天然二水石膏。
1.3 试验方案
(1)选用不同种类的碱为激发剂,在不同的碱掺量、不同的用水量和缓凝剂掺量下制成胶凝材料,测定其凝结时间,研究碱激发胶凝材料凝结时间的影响因素及规律。
(2)以模数为1.2和1.6,掺量为6%、8%、10%、12%的水玻璃作为碱激发剂,进行力学性能试验,分析水玻璃的模数与掺量对纯矿渣粉料的影响。
(3)采用不同掺量的N a OH作为碱激发剂,进行力学性能试验,分析Na OH对纯矿渣粉料的影响。
2 试验结果与讨论
2.1 碱激发矿渣凝结时间的影响因素
2.1.1 碱掺量对碱激发材料凝结时间的影响
以矿渣为原料,模数为1.2的水玻璃为碱激发剂,选择不同的碱掺量,其凝结时间测定结果见表1。
表1 水玻璃掺量对初凝时间的影响
水玻璃掺量/%4681012
初凝时间/m i n5750312016
2.1.2 水胶比对碱激发材料凝结时间的影响
固定水玻璃的掺量为10%,选用不同的水胶比,其凝结时间测定结果见表2。
表2 不同水胶比对初凝时间的影响
水胶比W/C0.340.360.380.400.42
初凝时间/m i n2027333944
由表1和表2可见,当水玻璃掺量一定时,随着水胶比的增加,初凝时间延长;当水胶比不变时,随着水玻璃含量的增加,凝结时间缩短。其原因是在低水胶比下的碱浓度增加更快。由此可以看出,初凝时间主要与体系中碱溶液的浓度有关,即水化产物的生成速度与溶液中各种离子的浓度尤其是碱离子浓度有关,碱离子浓度越高,水化产物生成速度越快,凝结速度越快。
2.1.3 碱的种类对碱激发材料凝结时间的影响
分别选用水玻璃和N a OH作为激发剂,固定掺量为10%,其初凝时间测定结果见表3。
表3 激发剂种类对初凝时间的影响
激发剂种类水玻璃NaO H
初凝时间/m i n20136
由表3可以看出,采用水玻璃作为激发剂时,比N a OH的凝结时间短得多。这是因为矿渣与OH-离子作用时,是[S i O4]4-离子解聚-聚合的过程,总体上是[S i O
4
]4-单体量减少,高聚体的量增多,双聚体及其他低聚物发生单体聚合、多聚体解聚以及自身又解聚的双重反应。水玻璃矿渣水泥和氢氧化钠矿渣水泥的水化,既有硅酸根离子的缩聚作用,又有碱性激发下多硅酸根离子的解聚作用,但整个水化过程以缩聚反应为主。由于水玻璃溶液中有大量的[Si O3(OH)2]4-离子存在,大大加快了硅酸根离子缩聚反应的速度,所以,水玻璃激发的速度远大于N a OH,即凝结时间比采用Na OH激发要短。
2.1.4 缓凝剂对碱激发材料凝结时间的影响
鉴于碱-矿渣水泥的速凝特点,为使其能在工程中更好地应用,需要确定适宜的缓凝剂及掺量。试验采用石膏作为缓凝剂,其不同掺量对凝结时间的影响见表4。
表4 缓凝剂的掺量对凝结时间的影响石膏掺量/%046810
初凝时间/m i n20457095130
终凝时间/m i n4070130195260
由表4可以看出,不加缓凝剂时,初凝时间只有20m i n,产生了速凝,终凝时间也只有40m i n,这是不能满足工程施工要求的。当加入缓凝剂4%时,凝结时间开始明显变长,初凝时间达到45m i n,而终凝时间达到70m i n。随着缓凝剂掺量的增加,凝结时间也不断增加。说明含钙材料对水玻璃-矿渣水泥具有良好的缓凝作用。这是因为在常规的水玻璃掺量下,含钙材料与水玻璃反应生成的凝胶在矿渣表面形成了一层凝胶体保护膜,阻止了系统中OH-离子对矿渣的进一步激发,使水化产物的晶核包裹在凝胶中,阻止了其进一步生长,从而延缓了水化产物的大量产生,避免了颗粒的进一步聚集,使初凝时间延长。
2.2 影响碱激发矿渣力学性能的因素
矿渣是在炼铁过程中经急冷得到的含有较高潜能的不规则玻璃体,具有两种相组分的分相结构。玻璃体的富钙相在中性环境中,水分子的作用不足以克服富钙相的分解活性,故矿渣在中性环境中表现为结构的稳定性,即矿渣不显示活性;而在碱性环境中,OH-离子的强烈作用能够克服富钙相的分解活化能,使富钙相迅速水化和解体,进而导致矿渣玻璃体的解体,随后暴露于碱性介质中的富硅相也逐步水化分解。富钙相和富硅相的水化产物的不断形成和增加,使得水化产物的结构不断增强,表现为水泥石的强度不断增长。
2.2.1 碱的种类对碱激发材料力学性能的影响
称取500g矿渣,以水玻璃和氢氧化钠作为碱激发剂,掺量均为10%,通过测定胶砂强度对比二者的激发效果。胶砂强度测定结果见表5。
表5 激发剂的种类对胶砂强度的影响
试件编号激发剂种类
抗折强度/M Pa抗压强度/M Pa
3d7d3d7d J F-1N a OH3.0 3.625.730.9
J F-2水玻璃3.8 4.230.134.2
由表5可以看出,在激发剂掺量相同的情况下,两者的早期强度均很高,而且水玻璃比Na OH激发矿渣试件的效果要好。这是因为在碱-矿渣中,水玻璃的含水硅酸钠水解后生成Na OH和含水硅胶, OH-离子只是起到碱性介质的作用,促使反应不断地进行,最后形成的产物主要为C-S-H凝胶;而含水硅胶参与了其中的反应,即水玻璃在激发过程中起到了双重作用,因而其激发效果更好。
2.2.2 碱掺量对碱激发材料力学性能的影响
选用模数分别为1.2和1.6的水玻璃及N a OH
作为碱激发剂,测定胶砂3d和7d的抗压强度,结果见表6。
表6 碱掺量对胶砂抗压强度的影响
试件编号激发剂种类激发剂掺量
/%
抗压强度/M Pa
3d7d
A1Na OH613.617.3
A2Na OH820.426.7
A3Na OH1025.730.9
A4Na OH1223.428.9
B1 1.2水玻璃616.822.4
B2 1.2水玻璃835.438.3
B3 1.2水玻璃1030.134.2
B4 1.2水玻璃1228.331.8
C1 1.6水玻璃614.717.8
C2 1.6水玻璃830.536.6
C3 1.6水玻璃1024.329.0
C4 1.6水玻璃1222.726.8
由表6可以看出,随着N a OH掺量的增加,胶砂强度不断提高,而且增长速率比较稳定。当N a OH 掺量达到10%时,3d抗压强度为25.7M Pa,7d抗压强度为30.9M Pa。随着Na OH掺量的继续增加,胶砂强度增长变得缓慢,而且有降低的趋势。因此, N a OH的适宜掺量为10%。这是由于当碱含量较低时,随着碱含量的增加,有效提高了胶凝材料浆体的碱度,促进矿渣水解,并与溶解的Ca2+离子生成C-S-H凝胶,从而提高了胶凝材料的强度;但当溶液的碱度达到饱和后,继续增加碱的掺量并不能有效提高溶液的碱度,而增加碱的掺量则相对减少了矿渣的掺量,致使强度有所下降。随着水玻璃掺量的增加,胶砂强度不断提高,在掺量由6%增至8%的过程中,强度增长得特别快,并且达到最大值;当水玻璃掺量超过8%后,强度有所下降而且不稳定。因此,水玻璃的适宜掺量为8%。
3 结论
3.1 碱激发胶凝材料的凝结时间较短。碱的种类、碱含量和水胶比均对凝结时间有较大的影响。
3.2 掺入缓凝剂可以有效地解决凝结时间过短的问题。缓凝剂掺量应控制在4%以上。
3.3 Na OH和水玻璃均是矿渣的有效激发剂, N a OH的最佳掺量为10%;水玻璃的激发效果优于N a OH,且控制水玻璃模数为1.2、水玻璃掺量为8%时效果最佳。参考文献:
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Experi m ental Study of t he A lkali Activated Slag Ce m entingM aterials
YANG M eng1,S UN X iao-we i2,LIW en-xue3
(1.L iaoning Building M ateria l Superv ision O ffi c e, Shenyang,Liaoning,110032,Chi n a;2.Shenyang Jianzhu University,Shenyang,L iaon i n g,110168,Ch i n a;
3.Liaoyang Constr uction Qua lity Superv ision Station, L iaoyang,L iaon i n g,111200,Ch i n a)
A bstract:H ere is a study of the la w of the developm ent o f the streng th o f the slag po w der under the activation o f alka li t h rough the change o f the sort and content o f a l k ali and the m odulus of sodium silicate.And a test and an analysis o f the perfor m ances o f these so rts o f a l k ali activated m ateri a ls are m ade.The results fro m the test and analysis indicate that the m ore the content o f alka l,i t h e s m aller the ratio of w ater to g l u e;the s m aller the rati o ofw ater to glue,the shorter the gelling ti m e.U sing sodiu m silicate takes shorter ti m e t h an using Na OH.Sodium silicate has a better activating
e ffect than N a OH.Sodiu m silicate w ith the m odu l u s
1.2and the content8%has the m ax i m um strength. The streng t h o f ce m en t m ortar increases w ith the increase of the conten t of Na OH and reaches the h i g hest w ith t h e content12%.
K ey words:ce m enti n g m ateria;l sl a g;a l k ali acti v ation
作者简介:杨猛(1978-),男,辽宁朝阳人,工程师,2002年7月毕业于沈阳建筑工程学院无机非金属材料工程专业,现从事水泥检验工作。
收稿日期:2010-01-11
(编辑 盛晋生)
· 1130 ·2009年 碱激发胶凝材料的反应产物 王旻 (清华大学土木工程系，北京 100084) 摘要：通过X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、能谱分析，对碱激发胶凝材料反应产物的相组成进行探索性分析。结果表明：该碱激发胶凝材料硬化后的反应产物主要是含碱的铝硅酸盐凝胶，并存在未反应的水玻璃，副产物K2SO4是生产物中唯一的晶体物质。含碱的铝硅酸盐凝胶中可固溶Mg，Ca，S，Fe等离子，包裹着起微集料作用的未反应的粉煤灰玻璃微珠与莫来石颗粒，形成高度非均质的复杂体系。 关键词：碱激发偏高龄土；含碱铝硅酸盐凝胶；硫酸钾 中图分类号：TQ172 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2009)07–1130–07 REACTION PRODUCTS OF ALKALI-ACTIV ATED CEMENTING MATERIAL W ANG Min (Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100831, China) Abstract: The phase components of reaction products of a sort of alkali-activated metakaolin were analyzed by means of X-ray dif-fraction, infrared spectrophotometer and scanning electron microscope, energy dispersive X-ray spectroscopy. It was shown that the dominating reaction product was the amorphous aluminosilicate gel containing alkali, and some original water-glass still existed to-gether with the reaction products. K2SO4 as a minor product, was the only crystal matter in the new products. Alkaline-earth metal ions such as Mg, Ca, S, Fe could be solid dissolved in aluminosilicate gel; unreacted micro glass beads and mullite grains as micro- aggregate were wrapped by gel, a very heterogeneous complicated system were formed whereupon. Key words: alkali-activated metakaolin; aluminosilicate gel containing alkali; kalium sulfate 国内外对碱激发胶凝材料已有长期研究的历史，[1–4]大多作为结构构件材料来研究，也已应用于作为预制混凝土管、固化土壤加固地基等。[5]尚未见有用于作为结构加固的报道。碱激发胶凝材料的特点之一是凝结速率和黏结力发展都很快，适合用于结构加固。选择天然高岭土经适当温度下分解成无定形产物，具有较高的潜在反应活性。文献[6]报道了一种碱激发“偏高龄土”材料Geopolymer(翻译为“地聚物”，或“土聚合物”)，认为其产物是沸石的无定形相似物，又称“类沸石”或“准沸石”。[7] 但是，沸石是一种结晶质矿物，其特点是含有丰富的孔穴孔道，存在可交换的阳离子和脱附自由的沸石水，因此检测出这些特性才能确认是沸石。最可靠的检验方法是X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)和NH 4 +净交换量的测定，如果组成和沸石完全一样， 但不具备NH 4 +交换的特性或无XRD特征峰，就不是沸石，也不能称作“类沸石”，[3] 因为只是成份相似，并不等于结构相似或性质相似，正像石墨和金刚石的成分都是C，但完全不是一种物质一样，化学组成通过结构而决定物质的性能。[8]只是从化学成分结果分析计算，得出化学组成(没有水)与某种沸石的一致，并没有证据证明有该组成的物质就是沸石。[3]经显微共焦激光Raman光谱法检测，在试样中，因“偏高龄土”的存在，加水1h到1d，水玻璃中的碱首先反应生成含碱铝硅酸盐凝胶，同时生成K2SO4，才可加速固化剂中铝硅酸盐凝胶的生成反应。[9] 收稿日期：2009–04–12。修改稿收到日期：2009–04–22。第一作者：王旻(1978—)，男，博士研究生。Received date:2009–04–12. Approved date: 2009–04–22. First author: WANG Min (1978–), male, postgraduate student for doctor degree. E-mail: wangmin01@https://www.doczj.com/doc/5b3926885.html, 第37卷第7期2009年7月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 37，No. 7 J u l y，2009
试验研究文章编号:1009-9441(2010)03-0001-03 碱激发矿渣胶凝材料的试验研究 杨 猛1,孙小巍2,李文学3 (1.辽宁省建筑材料监督检验院,辽宁沈阳 110032;2.沈阳建筑大学,辽宁沈阳 110168;3.辽阳市工程质量监督站,辽宁辽阳 111200) 摘 要:通过变换碱种类、碱掺量、水玻璃模数,研究了矿渣粉在碱的作用下的强度发展规律,并对这类碱激发材料的性能进行了试验与分析。结果表明,碱掺量增加,凝结时间越短;水胶比越小,凝结时间越短。采用水玻璃比用N aOH的凝结时间短,水玻璃对矿渣的激发效果要优于N aOH的激发效果,模数为1.2的水玻璃当掺量达到8%时强度达到最大值。胶砂强度随N a OH掺量的增加而增加,N aOH掺量达到10%时强度达到最大值。 关键词:胶凝材料;矿渣;碱激发 中图分类号:TU528.062;TU528.04 文献标识码:A 引言 硅酸盐水泥是建筑工程中不可或缺的建筑材料,其用量之大,使之成为人类使用量最大的人工材料。然而,硅酸盐水泥本身存在着固有的不足。一方面是能源与资源消耗大,污染大。我国的水泥生产每年要消耗近1亿t煤,用电近600亿k W h,同时还要消耗近4亿t石灰石和大量黏土,对这些不可再生的矿物资源的持续性大量消耗,将对人类社会产生重大的影响。另一方面,在熟料的煅烧过程中,因石灰石分解和燃料燃烧释放出大量的CO2,以及SO2、NO x等有毒气体,导致了严重的环境污染,尤其是巨大的CO2排放量在不断加剧地球的温室效应。因此,研究胶凝材料制备的新原理,加强工业废渣的利用研究,是一项既具有科学意义,又具有实际意义的工作。 碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一种无机非金属胶凝材料,其抗压和抗折强度、抗酸碱侵蚀性、抗冻融性、抗碳化性能等均优于普通硅酸盐水泥。另外,碱激发胶凝材料制备工艺简单、不需要高温煅烧、能耗低、成本低、市场广,又免除了大量有害废气的排放,是21世纪极具发展潜力的一种胶凝材料。这类材料多以铝硅酸盐类矿物为主要原材料,而许多工业固体废弃物如矿渣、钢渣、粉煤灰和煤矸石等,其主要矿物成分均为硅酸盐或铝硅酸盐类。因此,这些工业固体废弃物均可作为制备碱激发胶凝材料的主要原材料,这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。碱激发矿渣是目前研究最为深入的碱激发胶凝材料。 1 原材料与试验方案 1.1 试验仪器 试验仪器主要有:XJ202-A型行星式水泥胶砂搅拌机;K JZ-500型电动抗折试验机;YA W-300型电子液压式压力试验机。 1.2 原材料 2试验所用原材料主要有:鞍钢产的矿渣(质量系数K=1.62,碱度系数M o=1.33,属于碱性矿渣,活度系数M n=0.292)、氢氧化钠(分析纯)、水玻璃(模数为2.7)、天然二水石膏。 1.3 试验方案 (1)选用不同种类的碱为激发剂,在不同的碱掺量、不同的用水量和缓凝剂掺量下制成胶凝材料,测定其凝结时间,研究碱激发胶凝材料凝结时间的影响因素及规律。 (2)以模数为1.2和1.6,掺量为6%、8%、10%、12%的水玻璃作为碱激发剂,进行力学性能试验,分析水玻璃的模数与掺量对纯矿渣粉料的影响。 (3)采用不同掺量的N a OH作为碱激发剂,进行力学性能试验,分析Na OH对纯矿渣粉料的影响。 2 试验结果与讨论 2.1 碱激发矿渣凝结时间的影响因素 2.1.1 碱掺量对碱激发材料凝结时间的影响 以矿渣为原料,模数为1.2的水玻璃为碱激发剂,选择不同的碱掺量,其凝结时间测定结果见表1。 表1 水玻璃掺量对初凝时间的影响 水玻璃掺量/%4681012 初凝时间/m i n5750312016
碱激发矿渣地质聚合物的制备与力学性能 摘要对碱激发矿渣地质聚合物的合成机理与合成方法，结构形貌表征的基本方法与手段，结构与性能的关系及所用实验手段。结果表明：用NaOH 作为碱激发剂激发粒状高炉矿渣制备的地质聚合物具有水化速度快、早期强度高、强度增加快等优点。随水化龄期延长，结构更加致密，形成PSS 型结构的地质聚合物。 Study on Preparation and Mechanical Property of Synthesis of Geopolymer by Alkali-activated Slag Powder FangRui YunSining Abstract Mechanism and process of Preparation,structure and shape,the relationship between structure and function,alkali-activated slag powd er were studied. The results showed that the geopolymer has some advantages, such as fast hydration speed, high early strength and quickly increasing compressive strength. With prol ongation of hydration age, the geopolymer of PSS structure was formed and its microstructure became d enser than before. 目录
胶凝材料 一、填空题 1、胶凝材料按化学组成分无机胶凝材料和有机胶凝材料。 2、无机胶凝材料按硬化条件分气硬性和水硬性。 3、建筑石膏与水拌合后，最初是具有可塑性的浆体，随后浆体变稠失去可塑性，但尚无强度时的过程称为凝结，以后逐渐变成具有一定强度的固体过程称为硬化。 4、从加水拌合直到浆体开始失去可塑性的过程称为初凝。 5、从加水拌合直到浆体完全失去可塑性的过程称为终凝。 6、规范对建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。 7、水玻璃常用的促硬剂为氟硅酸钠。 二、单项选择题 1．划分石灰等级的主要指标是（C ）的含量。A．CaO的含量 B.Ca(OH)2的含量 C.有效CaO＋MgO
的含量 D.MgO的含量 2生石灰的化学成分是（B ）， A．Ca（OH）2 B CaO C.CaO＋MgO D.MgO 3.熟石灰的化学成分是（A ）， A．Ca（OH）2 B CaO C.CaO＋MgO D.MgO 4.生石灰的化学成分是（B）。 A．Ca（OH）2 B CaO C.CaO＋MgO D.MgO 4.只能在空气中凝结、硬化，保持并发展其强度的胶凝材料为（D ）胶凝材料。 A、有机 B、无机 C、水硬性 D、气硬性 5.生石灰熟化的特点是（C ）。 A体积收缩B吸水C体积膨胀D吸热 6.在生产水泥时，掺入适量石膏是为了（C ）。 A.提高水泥掺量 B.防止水泥石发生腐蚀 C.延缓水泥凝结时间 D.提高水泥强度 7.石灰陈伏是为了消除( C )的危害。 A正火石灰B欠火石灰C过火石灰D石灰膏 8.石灰一般不单独使用的原因是（B ） A.强度低 B.体积收缩大 C.耐水性差 D.凝结硬化慢
碱激发胶凝材料原理及应用 姓名：梁止水学号：05507117 日期：2008年12月6日 凝石的定义： 以经过高温过程的固体废物或火山灰类物质为主要原材料（掺量大于90%，可不需要烧制水泥熟料），模仿火山灰大地成岩过程，经配方设计，配料计算制备而成的硅铝基水硬性胶材料称为凝石。凝石是一类可以在许多场合取代水泥，但又有着许多与传统水泥不同的优异特性的硅铝基胶凝材料体系。 技术原理： 普通水泥的生产由于要以石灰石为主要原料煅烧水泥熟料，正在引起严重的环境污 染、生态破坏＼能源浪费、资源枯竭等一系列问题。凝石的生产与使用过程是火山 成岩过程的仿真。凝石生产的能耗只有普通硅酸盐水泥的30％一50％，几乎不产生 污染物，是2 1世纪最具发展潜力的绿色胶凝材料。凝石是根据火山成岩原理，以 循环经济思想为指导，运用地球化学＼岩石矿物学理论、分子设计理论以及材料仿 地设计原则等手段，对工业固体排放物(如煤矸石、尾砂、粉煤灰以及冶金渣等) 进行匹配设计，所获得的能够在常温常压下聚合成类天然岩石的生态胶凝材料。凝 石的硬化体是以硅氧四面体和铝氧四面体以顶角相连而形成的具有非晶态和半晶态 特征的三维网络状固体材料。阳离子填充在网络的空隙中以平衡由铝的四次配位而 形成的负电价。共价键结合是凝石网络体及其与骨料边界结合的本质特征。 凝石在各个领域的应用 建筑领域 建筑凝石除了具有普通水泥所不具有的一些特殊优异性能外，完全满足目前建筑常用水泥的各项性能指标，因此技术上可替代水泥应用于所有的建筑领域，如现浇混凝土、预制件、砌筑、抹面、地基处理，以及适应于普通水泥的所有墙体材料和屋面材料。 交通领域 道路凝石与目前常用的道路水泥相对应，特别适合于制备凝石混凝土路面。道路凝石除了具备道路水泥的全部性能外，还具有明显的高抗折强度、高耐磨性、快硬早强和充足的后期强度增长空间。土工凝石与各类粘土颗粒、粉砂颗粒、各种沙砾及岩石都具有天然的亲合性，将土工凝石用于软弱地基土层的处理(GBJT一89)，当加入量为6％时，其7天抗压强度可达8—1 O M pa，因此可应用于路基处理。凝石特有的远远高于普通水泥制品的耐久性，抗碱、酸、盐及其它环境污染物侵蚀的能力使得凝石特别适合于制备超交通负荷条件下的混凝土桥梁及其它交通设施。 工业建设安装领域 凝石类胶凝材料所具有的耐酸、耐碱、耐高温、快硬早强、高强等综合性能，使其特别适合于各类工业安装工程。如可用于各种设备基础的快速浇注、快速安装，特别是各种高温设备的耐热混凝土基础工程。在电力行业，60万千瓦大型机组所配套的锅炉烟囱，每根造价约3 OOO万元，其中花在防酸耐热工程部分的费用就占整体造价的50％，如果用凝石作为胶凝材料直接浇注耐酸混凝土，不但整体造价可下降50％以上，还能大幅度缩短工期，延长使用寿命。耐酸凝石可用于工业领域各种强酸、强碱的容器及管道建设。 海洋工程领域 用凝石类胶凝材料制备海洋工程混凝土要比现有的水泥混凝土具有更好的耐久性，并可直接用海水拌和。 岩土工程领域
无机胶凝材料 一、填空题 1. 按化学成分的不同，胶凝材料分为＿＿＿＿和＿＿＿＿两大类。按硬化条件的不同，无机胶凝材料可分＿＿＿＿和＿＿＿＿两类。 2. 生产石膏的原料主要是＿＿＿＿＿＿＿＿，也称＿＿＿＿。石膏的主要生产工序是将二水石膏加热煅烧、脱水和磨细。当温度升高到107～170℃时，＿＿＿＿＿生成。 3. 建筑石膏遇＿＿时，重新水化成二水石膏。由于二水石膏溶解度比建筑石膏＿＿， 水化的二水石膏＿＿＿＿，使建筑石膏继续＿＿＿。随着水分的消耗和蒸发，浆体逐步＿＿＿失去塑性，并逐步＿＿＿，最后硬化成为具有一定强度的＿＿＿＿＿＿。 4. 建筑石膏为＿＿粉末，密度一般为＿＿＿＿＿＿，堆积密度为＿＿＿＿＿＿。建筑 石膏凝结硬化快。常温下完全水化的时间为＿＿＿＿min，终凝时间不超过＿＿＿min，＿＿天左右完全硬化。因此，实际操作时常掺加缓凝剂，如＿＿＿、＿＿＿等。建筑石膏完全水化的理论需水量仅为＿＿＿，但为了保证可塑性，实际加水量通常为＿＿＿。 5. 建筑石膏硬化后多余水分蒸发，制品内部形成＿＿＿＿，因此石膏制品＿＿，隔热 保温性能＿＿，但＿＿不高。建筑石膏在硬化过程中，体积约膨胀＿＿％。这一性质使石膏制品尺寸＿＿，表面＿＿，干燥时也不＿＿。建筑石膏硬化后的主要成分是＿＿＿＿。遇火时，二水石膏中的结晶水脱水，制品表面＿＿＿＿，从而＿＿火势蔓延，使温度上升＿＿，起到防火作用。制品厚度＿＿，防火性能愈好。 6. 石灰岩经高温煅烧而得到的块状产品，称为＿＿＿＿。其主要成分是＿＿＿＿。生石灰加＿＿生成氢氧化钙的过程，称为石灰的＿＿＿＿＿＿。石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿两个同时进行的过程来完成的。 7. 石灰在熟化过程中放出大量的＿＿，体积膨胀约＿＿＿＿倍。在工地上，石灰多在化灰池中熟化成石灰膏。欠火石灰含有碳酸钙的硬块＿＿＿＿，成为渣子。过火石灰结构紧密，而且表面有一层深褐色的玻璃质状物，使其熟化＿＿，当用于建筑抹灰以后，可能继续熟化而发生＿＿，会使平整的抹灰表面＿＿、＿＿或＿＿＿＿。为消除过火石灰的危害，必须将石灰在化灰池内放置＿＿周以上，充分熟化后才能使用。
碱激发胶凝材料基本原理及其应用 05207146 周素华在一些火山灰质的混合料中，存在着一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分。这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物，其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。这就是火山灰反应，也就是碱性激发的原理。 xCa(OH)2+SiO2+mH2O→xCaO·SiO2·nH2O xCa(OH)2+Al2O3+mH2O→xCaO·Al2O3·nH2O 众所周知，工业废渣成分大都为SiO2、Al2O3、CaO等，这类废渣自身没有或有很微弱胶凝性，但其大都是经急冷形成的玻璃体，本身具有热力学活性，因而可用机械、热力、化学方法激活，使之具有胶凝性。通用的方法是碱性激发或硫酸盐激发(即化学激发)。 传统高钙体系水泥，碱含量很高，尤其是Ca(OH)2 含量，当建筑物和土壤接触后，不同类型的粘土就开始与建筑物发生反应，消耗水泥基结构物内部的Ca(OH)2，当碱度低于维持水泥水化产物稳定所需的碱度时，水泥水化产物开始分解来维持其碱度，随着Ca(OH)2的不断消耗，水泥基材料的水化产物开始变成无胶凝性能的物质，建筑物的耐久性遭到破坏。 凝石是碱激发材料的一个典型的代表，与水泥相比，它存在一定的优势： 第一，更环保。10吨水泥就要消耗7吨石灰石，产生6吨毒气；而凝石的原料，95%为工业废料，无需开山炸石取原料，更无需烧制，“绿色化”生产工艺完全无烟、无粉尘、无废水排放…… 第二，更优质。结构决定性能，水泥是硅钙体系，凝石是硅铝体系，“地球上的绝大部分石头都是后者，凝石在固结粘土细沙上的能力，在低温下抗冻的能力，和在特殊环境下受酸碱腐蚀的能力，普遍超出同标号水泥3倍以上！” 在各个领域，凝石都能发挥作用： 1、建筑领域 建筑凝石除了具有普通水泥所不具有的一些特殊优异性能外，完全满足目前建筑常用水泥的各项性能指标，因此技术上可替代水泥应用于所有的建筑领域，如现浇混凝土、预制件、砌筑、抹面、地基处理，以及适应于普通水泥的所有墙体材料和屋面材料。 2、交通领域 道路凝石与目前常用的道路水泥相对应，特别适合于制备凝石混凝土路面。道路凝石除了具备道路水泥的全部性能外，还具有明显的高抗折强度、高耐磨性、快硬早强和充足的后期强度增长空间。
碱激发地质聚合物的研究进展 指导老师： 学生姓名： 专业班级：材料工程801 摘要 碱激发胶凝材料是近年来发展的新型胶凝材料．许多固体废弃物均可作为它的原料．这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。本文主要介绍了碱激发胶凝材料的制备、应用及研究现状。从国内、国外两方面了介绍了碱激发胶凝材料的发展现状及理论科研成果。阐述了碱激发地质聚合物胶凝材料的优点，同时指出在该领域中存在的问题以及对未来的展望。 关键词：碱激发，地质聚合物，胶凝材料
Research progress on Alkali stimulate geological polymer Name: Longtao chen Instructor : Xiping lei Abstract Alkali stimulate cementitious material is the recent development of new cementious material. Many solid waste could be used as its raw material. It will to make full use of industrial solid wastes opened up a new way. This article mainly introduced the alkali stimulate cementitious material preparation, application and research actuality. Both from domestic and overseas are introduced alkali stimulate cementitious material development present situation and the theory of scientific research. Expounds the alkali stimulate geological polymer cementitious material advantages, in this field is also pointed out the existing problems and outlook for the future. Keywords: alkali inspired, geological polymer, gelled material
滕元成等：掺锶碱硬锰矿固溶体的制备· 405 ·第36卷第3期 石膏–矿渣胶凝材料的碱性激发作用 黎良元，石宗利，艾永平 (湖南大学材料科学与工程学院，湖南 410082) 摘要：采用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析–热重分析表征了碱激发石膏–矿渣胶凝材料的水化产物。研究表明：添加质量分数为0.5%的碱性激发剂时，石膏–矿渣胶凝材料的各项强度和耐水性能最好。碱激发石膏–矿渣胶凝材料的水化产物主要为二水石膏(CaSO4·2H2O)、水化硅酸钙凝胶(C–S–H)以及少量的钙矾石(ettringite，AFt)和莱粒硅钙石[Ca5(SiO4)2(OH)2]。C–S–H凝胶含量越高，材料的强度越高、耐水性能越好。 关键词：石膏–矿渣胶凝材料；碱激发剂；X射线衍射；差示扫描量热–热重分析 中图分类号：TQ177.3 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2008)03–0405–06 ALKALINE ACTIV ATION OF GYPSUM-GRANULATED BLAST FURNACE SLAG CEMENTING MATERIALS LI Liangyuan，SHI Zongli，AI Yongping (College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China) Abstract: The hydration products of alkaline-activated gypsum-granulated blast furnace slag cementing materials were characterized by using scanning electron microscope, X-ray diffraction and differential scanning calorimetry–thermogravimetry analysis. The re-sults show that using 0.5% (in mass) compound activator results in better strengths and water resistance. The main hydration products of gypsum-granulated blast furnace slag cementing material using alkaline activator are calcium sulfate dehydrate, calcium silicate hydrate gel (C–S–H), smack ettringite(AFt), calcium and silicate hydroxide (Ca5(SiO4)2(OH)2). Higher C–S–H gel content of gyp-sum-granulated blast furnace slag leads to higher strength and better water resistance. Key words: gypsum-granulated blast furnace slag cementing material; alkaline activate; X-ray diffraction; differential scanning calo-rimetry–thermogravimetry analysis 石膏制品具有质轻、隔音隔热性能好、尺寸稳定性好、防火性能优良、环保节能和价格低廉等特点，现已经广泛用作建筑材料。但是，石膏胶凝材料本身存在强度低、耐水性能差两大急需解决的难题。目前，对矿渣类材料的研究较为成熟，已经开发出矿渣水泥和碱–矿渣胶凝材料等高强材料。这类材料的共同特点是：在石膏[二水石膏(CaSO4·2H2O)或者硬石膏(CaSO4)]的硫酸盐激发和碱激发共同作用下，使活性二氧化硅(SiO2)和三氧化二铝(Al2O3)不断地从矿渣玻璃体中溶解出来并参与水化反应生成水化硅酸钙凝胶(C–S–H)凝胶。同时，在石膏硫酸盐的作用下，活性SiO2和Al2O3不断地同CaSO4·2H2O反应生成水硬性钙矾石(CaO·Al2O3· 3CaSO4·32H2O，ettringite，AFt)，形成具有水泥性质的高强材料。基于这个原理，通过材料复合技术，利用矿渣来改性建筑石膏(β-CaSO4·0.5H2O)、提高建筑石膏制品的强度和耐水性能。 1 实验 1.1原材料 用市售细度为120目(120μm)的建筑石膏，其水化性能指标如下：水灰比(以质量计，下同)为0.66； 收稿日期：2007–04–03。修改稿收到日期：2007–09–15。第一作者：黎良元(1981—)，男，硕士。 通讯作者：石宗利(1959—) ，男，教授，博士研究生导师。Received date:2007–04–03. Approved date: 2007–09–15. First author: LI Liangyuan (1981–), male, master. E-mail: hnu_lly@https://www.doczj.com/doc/5b3926885.html, Correspondent author: SHI Zongli (1959–), male, professor. E-mail: shizongli@https://www.doczj.com/doc/5b3926885.html, 第36卷第3期2008年3月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 36，No. 3 March，2008
第六章其它品种混凝土 内容：轻混凝土的种类，轻骨料混凝土的组成、技术性质及混凝土配比，多孔混凝土的组成，性能和应用，其它混凝土的简介。高强混凝土及高性能混凝土概念、区别及主要配制途径与性能特点。 基本要求： 1．了解高强和高性能混凝土的发展趋势。[3] 2．了解轻混凝土的种类，组成及特点。[3] 3．了解轻骨料混凝土的技术性质及应用。[1] 重点：轻混凝土的分类、组成特点、轻骨料混凝土的技术要求及应用。 △自学内容△ 自学其它品种混凝土，自学思考题： ·高强混凝土与高性能混凝土的区别 ·轻混凝土的分类；轻骨料混凝土的性能特点 ·防水混凝土的配制方法。 ·大体积混凝土配制和施工时应采取哪些措施 ·什么是泵送混凝土的可泵性？如何保证泵送混凝土的可泵性？ 第六章其它品种混凝土 第一节高强高性能混凝土 随着现代化工程结构向大跨、重载、高耸发展以及重大混凝土结构在各种严酷环境条件下使用的需要，高强度和高耐久性混凝土日益受到世界范围内的重视和关注。 一．高强混凝土 是用常规的水泥、砂石作原材料，采用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺合料，使硬化后强度等级不低于C60的水泥混凝土。 1．高强度混凝土的优点和缺点 优点： 致密坚硬，抗渗性、抗冻性优于普通混凝土。
●可减小结构断面 ●刚度大，变形小，可施加更大预应力和更早地施加预应力。 缺点： ●对原材料要求严格 ●对生产施工的质量管理水平要求高 ●质量易受多方面情况影响 ●延性差 2．物理力学性能（略讲） （1）应力－应变曲线不同于普通混凝土 （2）早期－后期强度规律，早期强度高，后期增进率低 （3）抗拉强度与抗压强度之比降低 （4）收缩：初期大，但最终与普通混凝土相当 （5）耐久性提高 3．高强度混凝土配制原则 （1）水泥质量稳定，强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 （2）粗骨料最大粒径不应大于25mm，最好控制在15～25mm,严格控制针片状含量。 （3）砂率，一般可取30～35％。 （4）掺合料的使用 （5）胶凝材料用量不宜大于550kg/m3，且矿物掺合料不得超过40％。 二．高性能混凝土 高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标，要对工作性、强度、体积稳定性、经济性等重点予以保证。特点是优选材料，低水胶比，并除水泥、水、骨料外，必须参加足够数量的矿物细掺料和高效减水剂。 1．拌合物的性能 包括充填性、可泵性、稳定性（抗泌水、抗离析等）。 2．耐久性 一般来说，混凝土只要其抗渗性很低，就有很好的抵抗水和侵蚀性介质侵入的能力。高性能混凝土由于水胶比很低而具有很低的渗透性，因而其耐久性好。 3．强度 当胶凝材料总量确定后，调整水泥与活性掺合料的比例，即可制成不同强度等级且经济合理的高性能混凝土。 4．收缩。 除了普通混凝土的收缩以外，还应特别注意自收缩。 高强混凝土与高性能混凝土的区别： 高强混凝土主要是以强度作为指标，而高性能混凝土则侧重于施工性和耐久性、体积稳定性，并不一定要求有较高的强度。
掌握无机胶凝材料的性能及应用 在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体物料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。根据化学组成的不同，胶凝材料可分为无机与有机两大类。石灰、石膏、水泥等建筑材料属于无机胶凝材料；而沥青、天然或合成树脂等属于有机胶凝材料。无机胶凝材料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类。只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏和水玻璃等；既能在空气中，还能更好地在水中硬化、保持和继续发展其强度的称水硬性胶凝材料，如各种水泥。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。 一、石灰 将主要成分为碳酸钙（CaCO3）的石灰石在适当的温度下煅烧，所得的以氧化钙（CaO）为主要成分的产品即为石灰，又称生石灰。煅烧出来的生石灰呈块状，称块灰，块灰经磨细后成为生石灰粉。 （一）石灰的熟化与硬化 生石灰（块灰）不能直接用于工程，使用前需要进行熟化。生石灰（CaO）与水反应生成氢氧化钙Ca（OH）2（熟石灰，又称消石灰）的过程，称为石灰的熟化或消解（消化）。石灰熟化过程中会放出大量的热，同时体积增大1～2.5倍。根据加水量的不同，石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。 （二）石灰的技术性质 1.保水性好。在水泥砂浆中掺入石灰膏，配成混合砂浆，可显著提高砂浆的和易性。 2.硬化较慢、强度低。1：3的石灰砂浆28d抗压强度通常只有0.2~0.5MPa。 3.耐水性差。石灰不宜在潮湿的环境中使用，也不宜单独用于建筑物基础。 4.硬化时体积收缩大。除调成石灰乳作粉刷外，不宜单独使用，工程上通常要掺入砂、纸筋、麻刀等材料以减小收缩，并节约石灰。 5.生石灰吸湿性强。储存生石灰不仅要防止受潮，而且也不宜储存过久。 二、石膏 石膏胶凝材料是一种以硫酸钙（CaSO4）为主要成分的气硬性无机胶凝材料。其品种主要有建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石膏等。其中，以半水石膏（CaSO4·1/2H2O）为主要成分的建筑石膏和高强石膏在建筑工程中应用较多，最常用的是建筑石膏。 建筑石膏是以β型半水石膏β-CaSO4·1/2H2O）为主要成分，不添加任何外加剂的粉状胶结料，主要用于制作石膏建筑制品。建筑石膏色白，杂质含量很少，粒度很细，亦称型石膏，也是制作装饰制品的主要原料。由于建筑石膏颗粒较细，比表面积较大，故拌合时需水量较大，因而强度较低。 （二）建筑石膏的技术性质 1.凝结硬化快。石膏浆体的初凝和终凝时间都很短，一般初凝时间为几分钟至十几分钟，终凝时间在半小时以内，大约一星期左右完全硬化。为满足施工要求，需要加入缓凝剂，如硼砂、酒石酸钾钠、柠檬酸、聚乙烯醇、石灰活化骨胶或皮胶等。 2.硬化时体积微膨胀。石膏浆体凝结硬化时不像石灰、水泥那样出现收缩，反而略有膨
项目名称：碱激发固废基胶凝材料的科学基础及其在废水处理和制氢中的应用推荐单位：西安建筑科技大学 项目简介： 本世纪人类将面临能源短缺和环境污染给全球经济和社会的可持续发展所带来的双重挑战。项目原创性地提出了以粉煤灰、钢渣、矿渣等为原料，制备新型有机树脂乳液增韧的碱激发固废基胶凝材料，并将其用于染料废水处理及制备氢能的应用基础研究，对于固废的基础研究及高附加值综合利用具有重要意义。 项目研究的主要内容包括无机固废的性能检测、激发剂的种类及用量、有机增韧剂掺量、水渣比、养护制度、力学性能、碱激发固废基胶凝材料水化机理、树脂的增韧机理、碱激发固废基胶凝材料用于染料污水处理的降解机理以及用于制备氢能的活性评价等。主要的研究成果如下： 建立了制备有机树脂乳液强化增韧碱激发固废基胶凝材料的新方法；系统地考察了影响碱激发固废基胶凝材料力学性能的诸多因素，当乳液掺量为1wt% 时胶凝材料呈现出最高的抗折及抗压强度；高分子乳液强化增韧机理的研究结果表明，有机高分子与胶凝材料中的羟基通过缩聚反应形成互穿的网络结构，镶嵌在固废基胶凝材料的间隙，从而增强了胶凝材料韧性；原创性的提出了揭示碱激发固废胶凝材料水化本质的20余种未见报道的新水化反应方程式；首次提出了将碱激发固废基胶凝材料作为一类新型廉价高效催化剂应用于有机废水降解的应用基础研究，发现碱激发矿渣以及钢渣固废基胶凝材料对有机阴离子染料以及阳离子染料降解规律。 项目历时9 年，取得了丰硕的科研成果：发表学术论文 48 篇（其中：SCI 收录18 篇，EI 收录23篇），17 篇 SCI 收录论文他引199 次；48 篇论文他引290次；获授权国家发明专利16 项。
田长安等：固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展 · 151 · 第37卷第1期 碱激发胶凝材料及混凝土研究进展 孔德玉1，张俊芝1，倪彤元1，蒋靖2，方诚1 (1. 浙江工业大学建筑工程学院，杭州310014；2. 杭州建工建材有限公司，杭州 311107) 摘要：综合评述了碱激发胶凝材料及其混凝土的研究进展，总结了影响碱激发胶凝材料性能的主要因素，着重介绍了采用碱激发胶凝材料配制的混凝土性能最新研究进展，包括新拌混凝土拌合物和易性、硬化混凝土强度和抗化学侵蚀、碱集料反应、对钢筋的保护作用等耐久性问题以及硬化混凝土变形性能等，并提出当前研究存在的问题和今后研究的发展方向。 关键词：碱激发胶凝材料；混凝土；力学性能；耐久性 中图分类号：TQ172 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2009)01–0151–09 RESEARCH PROGRESS ON ALKALI-ACTIV ATED BINDERS AND CONCRETE KONG Deyu1，ZHANG Junzhi1，NI Tongyuan1，JIANG Jing2，F ANG Cheng1 (1. College of Civil Engineering & Architecture, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014; 2. Hangzhou Construction & Building Materials Co. Ltd., Hangzhou 311107, China) Abstract: Research on alkali-activated binders and concrete made with alkali-activated binders are reviewed. Factors affecting the properties of the alkali-activated cement are summarized and emphasis is placed on the properties of concrete made with al-kali-activated binders, including the workability of the fresh concrete, the strength, deformation and durability such as chemical attack resistance, alkali-aggregate reaction and protection of the steel bar in reinforced concrete. Some suggestions for future investigations are also made. Key words: alkali-activated binder; concrete; mechanical property; duration 20世纪30年代，Purdon等[1]研究发现，少量NaOH在水泥硬化过程中可起催化作用，使水泥中铝硅酸盐易溶而形成硅酸钠和偏铝酸钠，进一步与氢氧化钙(CH)反应形成水化硅、铝酸钙，使水泥硬化并重新生成NaOH，催化下一轮反应，由此提出“碱激发”理论。此后，前苏联开展大量相关研究，开发新型碱矿渣水泥，我国于20世纪80年代也开展了相关研究，取得大量研究成果。[2–3] 研究发现，与硅酸盐水泥相比，碱矿渣水泥具有需水量小，水化热低，强度高，耐久性好等优点，[4] 但也存在凝结硬化速度快，[4–5] 硬化混凝土干缩大等致命缺点，[6–9] 限制了其大范围推广应用。 20世纪70年代，受“碱激发”理论启发，法国科学家Davidovits[10]以偏高岭土为主要原料，开发新型碱激发偏高岭土胶凝材料，并将其命名为地聚合物(geopolymer)。研究发现，地聚合物具有许多硅酸盐系列水泥难以达到的优异性能，在土木工程、固核固废、高强、密封及高温材料等方面均显示出很好的开发应用前景。[11–12] 由于偏高岭土价格较高，近年来采用各种工业废渣，如：粉煤灰、矿渣、炉渣、尾矿等铝硅酸盐材料部分或全部取代偏高岭土制备碱激发复合胶凝材料再次成为国内外的研究热点。目前，国内外在碱激发胶凝材料组成、水化产物及机理、碱激发水泥混凝土拌合物和易性、水泥石–集料界面结构、硬化混凝土物理力学性能及耐久性等方面已取得大量研究成果。综述了国内外在碱激发胶凝材料及混凝土的研究进展，希望为实现碱激发胶凝材料在我国作为一种新型胶凝材料应用 收稿日期：2008–04–25。修改稿收到日期：2008–08–03。 基金项目：浙江省科技计划项目(2007C23058)；杭州市科技计划项目(20070733B20)。 第一作者：孔德玉(1972—)，男，博士，副教授。Received date:2008–04–25. Approved date: 2008–08–03. First author: KONG Deyu (1972–), male, Ph.D., associate professor. E-mail: kongdeyu@https://www.doczj.com/doc/5b3926885.html, 第37卷第1期2009年1月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 37，No. 1 January，2009
碳酸钠及熟料激发矿渣胶凝材料胶砂强度研究 【摘要】本文通过参照相关国家标准试验方法，对不同原材料性能的情况下，碳酸钠-矿渣-熟料胶凝材料的标准胶砂强度进行研究，试验发现一定范围内，矿渣掺量的提高会降低这种胶凝材料的早期强度，但后期强度会随矿渣掺量增加而增加，随熟料细度提高，碳酸钠-矿渣-熟料胶凝材料体系早期强度提高，但影响不显著，随碳酸钠掺量提高，体系早期强度提高，后期强度随碱掺量提高而降低。 【关键词】碳酸钠；矿渣；水泥熟料；碱激发水泥；胶砂强度 0.前言 碱胶凝材料体系相对传统胶凝体系具有高强、快凝、低热、耐久、节能等优点，其工程应用的研究一直是国内外研究者关注的课题。碳酸钠-矿渣-熟料胶凝材料采用无水碳酸钠作为碱性激发剂激发矿渣，与碱矿渣水泥相比，这类碱性水泥系统中引入了一定量的硅酸盐水泥熟料，对矿渣有较好的激发作用，改善碱性水泥的性能，对其物理性能的研究具有重要的现实意义． 1.试验方案设计及原材料选择 1.1试验方案 碳酸钠用量、矿渣掺量对矿渣—熟料胶凝材料物理力学性能影响研究——其它条件一定时，Na2O当量对胶结材标准胶砂强度的影响；木钙等对胶结材强度的影响；采用控制单一指标变化进行试验。 1.2原材料 1.2.1胶凝材料 （1）矿渣，经烘干粉磨至勃氏比表面积412㎡/㎏、670㎡/㎏，活性系数（Al2O3/SiO2）为0.37，碱性系数1.07。 表1.0 矿渣的化学成分 （2）熟料，粉磨至勃氏比表面积457㎡/㎏、517㎡/㎏、620㎡/㎏ 1.2.2激发剂及外加剂 （1）无水碳酸钠（分析纯）；（2）木质素磺酸钙，推荐掺量0.2%~0.5%。 表1.1 熟料的化学成分