硅酸盐学报
· 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
WANG 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/ca7909252.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
· 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/ca7909252.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
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
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
新型建筑材料习题及参考答案1 单项选择题 1.材料在外力作用下，抵抗破坏的能力称材料的（）。 A、几何可变性 B、稳定性 C、强度 D、刚度答案：C 2.同一材料，它的密实度加孔隙率等于（）。 A、0 B、0.5 C、1 D、2 答案：C 3.材料吸水后，将使材料的（）提高。答案：D A、耐火性 B、强度和导热系数 C、密度 D、体积密度和导热系数 4.木材中（）含量的变化，是影响木材强度和胀缩变形的主要原因。 A、自由水 B、吸附水 C、化学结合水 D、离子水答案：B 5.水泥砂浆体积配合比是指水泥与（）体积比。 A、天然砂 B、天然净砂 C、净干砂 D、饱和面干砂答案：C 6.对混凝土有利的变形为（）。 A、徐变 B、干缩 C、湿涨 D、温度变形答案：C 7.混凝土预制构件施工时宜优先考虑的外加剂为（）。 A、缓凝剂 B、早强剂 C、防冻剂 D、速凝剂答案：B 8.木材在不同含水率时的强度不同，故木材强度计算时含水率是以（）为标准。 A、纤维饱和点时含水率 B、平衡含水率 C、标准含水率 D、饱和含水率答案：C 9.砌筑有绝热要求的六层以下建筑物的承重墙，应选用（）。答案：B A、烧结黏土砖 B、烧结多孔砖 C、烧结空心砖 D、烧结粉煤灰砖 10.我国石材的强度等级共分为（）级。答案：B A、6 B、7 C、8 D、9
11.在寒冷地区和环境中的结构设计和材料的选用，必须考虑材料的（）。 A、吸水性 B、抗冻性 C、抗渗性 D、耐水性答案：B 1.材料的耐水性可用（）表示。答案：C A、体积吸水率 B、质量吸水率 C、软化系数 D、渗透系数 2.材料抵抗压力渗透的性质称抗渗性，渗透系数用K=QD/AtH表示，其中Q表示（）。 A、材料重量 B、材料受的静水压力 C、渗水量 D、材料密实度答案：C 3.为防止木结构腐蚀虫蛀，应采取的措施是（）。 A、将木材干燥至20%以上的含水率 B、木屋架山墙通风，设老虎窗 C、刷油漆 D、用防腐剂浸渍木材答案：D 4.石灰在硬化过程中，体积产生（）。 A、微小收缩 B、不收缩也不膨胀 C、膨胀 D、较大收缩答案：D 5.新拌砂浆的和易性同混凝土相比不必考虑（）。 A、流动性 B、粘聚性 C、保水性 D、A+B 答案：B 6.材料的孔隙率越小，则其（）。 A、吸水率越大 B、强度越大 C、抗渗越差 D、耐水性越差答案：B 7.材料吸水后，将使材料的（）降低。 A、导热性能 B、体积密度 C、密度 D、强度和耐久性答案：D 8.配制混凝土用砂的要求是尽量采用（）的砂。答案：D A、空隙率大 B、总表面积小 C、总表面积大 D、空隙率和总表面积均较小 9、下列材料中属于韧性材料的是（）。答案：B A、烧结普通砖 B、钢材 C、混凝土 D、硬化后的石膏 9.低碳钢的含碳量为（）。答案：A A、小于0.25% B、0.25%-0.6% C、0.6%-1.0% D、0.6%-2% 10.大理石贴面板宜用在（）。答案：A
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
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。
一、名词解释： 密度，表观密度，亲水性与憎水性，吸水性与吸湿性，软化系数，弹性与塑性，脆性与韧性，填充率，密实度，导热系数，气硬性胶凝材料，水硬性胶凝材料，水玻璃模数 二、填空题 1、当某一建筑材料的孔隙率增大时，下列性质将如何变化（增大、下降、不变、不定）：密度下降，表观密度下降，强度下降，吸水率增大，导热性下降。 2、对于开口微孔材料，当其孔隙率增大时，下列性质将如何变化（增大、下降、不变、不定），材料的表观密度下降，吸水性增大, 抗冻性下降,导热系数下降 ,抗压强度下降。 3、材料抵抗外界水破坏作用的性质称为耐水性，用软化系数表示。 4、材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，仍保持变形后的形状，并不产生裂缝的性质，称为塑性。 5、材料的孔隙状况有__孔隙率___、孔隙连通性______、__孔隙直径___三个指标说明。
6、当湿润角α小于等于90°的为___亲水性___材料,当α大于90°的为憎水性材料. 7、材料的微观结构可以分为_晶体、_玻璃体和__胶体_三类。材料按化学成分可以分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。 8、材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的冻融循环次数来表示。 9、石灰浆体硬化后，其强度____低________。 10、建筑石膏凝结硬化速度较____快________，凝固硬化后体积将发生__略微膨胀（约百分之一）___。 11、一般拌制的水玻璃混凝土，是利用了水玻璃____耐酸___性能好的特性，这是因为水玻璃硬化后的主要成分是___SiO2___。 12、在我国，建筑材料的技术标准分为___国家标准____、___行业标准____、__地方标准____和__企业标准__四级。 三、选择题 1、某一材料的下列指标中为常数的是（A）。
综合复习题及答案 一、名词解释 1、材料吸水率 是指在规定试验条件下，材料试件吸水饱和的最大吸水质量占其烘干质量的百分率。 2、堆积密度 是指集料装填于容器中包括集料空隙（颗粒之间的）和孔隙（颗粒部的）在的单位体积的质量。 3、表观密度 是指材料单位表观体积（实体体积+闭口孔隙体积）的质量。 4、软化系数 是指材料在吸水饱和状态下的抗压强度和干燥状态下的抗压强度的比值。 5、水泥体积安定性 表征水泥硬化后体积变化均匀性的物理性能指标。 6、凝结时间 凝结时间是水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需的时间，分为初凝时间和终凝时间。 7、混凝土和易性 指在一定的施工条件下，便于各种施工操作并能获得质量均匀、密实的混凝土的一种综合性能。它包括流动性、粘聚性和保水性等三个方面的容。 8、混凝土耐久性——指混凝土在所处的自然环境中及使用条件下经久耐用的性能，即混凝土对受到的各种物理和化学因素的破坏作用的抵抗能力。例如：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗风化性、抗碳化性，以及预防碱——骨料反应等，统称为混凝土的耐久性。 9、混凝土徐变 混凝土在恒载（长期载荷）作用下，不仅会产生瞬时的弹性变形和塑性变形，而且还会产生随时间而增长的变形，这种随时间而发展的变形称为徐变。 10、水泥净浆标准稠度 是采用稠度仪测定，以试杆沉入净浆，距底板距离为6mm土1mm时的水泥净浆。 11、镇静钢 一种脱氧完全的钢。它是除了在炼钢炉中加锰铁和硅铁脱氧外，还在盛钢桶中加铝进行补充脱氧而成。残留在钢中的氧极少，铸锭时钢水很平静，无沸腾现象，故名。 12、时效 钢材经冷加工后，随着时间的进展，钢的强度逐渐提高，而塑性和韧性相应降低的现象称为时效。 13、沥青老化 是指沥青在热、、氧气和水分等因素作用下，化学组分发生了转化，使其塑性降低，稠度增大，逐渐脆硬，直至失去使用功能的过程。 14、闪点 是指沥青加热挥发出的可燃气体，与火焰接触初次发生一瞬即灭的火焰时的温度。是沥青安全指标。 15、稳定度 是指在规定试验条件下，采用马歇尔仪测定的沥青混合料试件达到最大破坏的极限荷载。 16、针入度 指沥青材料在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度。 17、木材纤维饱和点 木材干燥时，首先失去自由水，然后失去吸附水，当木材细胞壁中的吸附水达到饱和，而细胞腔尚无自由水时的木材含水率称为木材纤维饱和点。它是木材物理力学性质是否随含水率变化而发生变化的转折点，其值一般取30％。 18、塑料老化
气硬性胶凝材料 一、判断题 1、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。（） 2、石灰碳化的反应式是Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O （） 3、建筑石膏因其晶粒较粗，调成浆体的需水量比高强石膏的需水量小得多。（） 4、欠火石灰与过火石灰对工程质量产生的后果是一样的。（） 5、在通常的硬化条件下，石灰的干燥收缩值大，这是它不宜单独生产石灰制品和构件的主要原因。（） 6、石灰是气硬性胶凝材料，所以用熟石灰粉配制三合土不能用于受潮工程中。（） 二、名词解释 1、水硬性胶凝材料 2、石灰的熟化 3、石灰的陈伏 4、建筑石膏 三、填空题 1、石灰在熟化时释放出大量的，体积显著；石灰在硬化时释放出大量的，体积显著。 2、欠火生石灰的主要化学成分是和；正火石灰的主要化学成分是；过火石灰的主要化学成分是。 3、半水石膏的晶体有和型，型为建筑石膏，型为高强石膏。 4、消石灰的主要化学成分是；硬化后的石膏的主要成分是。 四、选择题 1、石灰熟化过程中“陈伏”是为了（）。 A．有利于结晶B．蒸发多余水分C．降低放热量D．消除过火石灰危害 2、石灰浆体在空气中逐渐硬化，主要是由（）作用来完成的。 A．碳化和熟化B．结晶和陈伏C．熟化和陈伏D．结晶和碳化 3、（）浆体在凝结硬化过程中，体积发生微小膨胀。 A．石灰B．石膏C．水玻璃D．水泥 4、建筑石膏的主要化学成分是（）。
A．CaSO4·2H2O B．CaSO4C．CaSO4·1/2H2O D．Ca(0H)2 5、石膏制品具有良好的抗火性是因为（）。 A．石膏结构致密B．石膏化学稳定性好，高温不分解 C．石膏遇火时脱水，在表面形成水蒸气和隔热层D．石膏凝结硬化快 五、问答题 1、某民宅内墙使用石灰砂浆抹面，数月后，墙面出现了许多不规则的网状裂纹，同时个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹，试分析上述现象产生的原因。 2、根据石灰浆体的凝结硬化过程，试分析硬化石灰浆体有哪些特性？ 3、试从建筑石膏的主要特性分析其为什么适用于室内，而不适用于室外？
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。
浙江省2018年4月高等教育自学考试 建筑材料试题 课程代码：02389 本试卷分A、B卷，房屋建筑工程专业的考生请做A卷，道路与桥梁工程专业的考生请做B卷；若A、B两卷都做的，以A卷记分。 A卷 一、填空题(每空1分，共20分) 1.选择建筑物围护结构的材料时，应选用导热系数较_______________、热容量较 _______________的材料，保证良好的室内气候环境。 2.钢筋混凝土结构用热轧钢筋按强度大小分为_____________个等级，其中_______________ 级钢筋为光圆钢筋。 3.结构设计时，钢材强度的取值依据为_______________。σ0.2中，0.2表示的意义为 _______________。 4.用连续级配骨料配制的砼拌合物工作性良好，不易产生_______________现象，所需要的 水泥用量比采用间断级配时_______________。 5.建筑石膏的原材料化学成分为_______________；水化产物化学成分为_______________。 6.某建筑物基础采用砖基础，应选用_______________砌体材料和_______________砂浆。 7.生产硅酸盐水泥时掺入适量石膏的目的是起_______________作用，但当掺量过多时，易 导致水泥的_______________（性能）不合格。 8.塑料与普通混凝土相比，比强度前者_______________后者（比较大小），保温性能前者 _______________后者。 9.大理石不宜用于室外，是因为抗_______________性能较差，而花岗岩抗_______________ 性能较差。 10.烧结普通砖属于_______________材料，承受冲击荷载的构件一般选用_______________ 材料。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填 在题干的括号内。每小题1分，共19分) 1.用于吸声的材料，要求其具有（）孔隙。 A.大孔 B.内部连通而表面封死 C.封闭小孔 D.开口细孔 2.以下各元素哪种对钢材性能的影响是有利的？（） A.适量S B.适量P C.适量O D.适量Mn 3.钢筋经冷拉和时效处理后，其性能的变化中，以下何种说法是不正确的？（） 1
第三章无机气硬性胶凝材料习题 一、填空 1.胶凝材料按照化学成分分为（）和（）两类。无机胶凝材料按照硬化条件不同分为（）和（）两类。 2.建筑石膏按（）、（）、（）分为（）、（）和（）三个质量等级。 3.生石灰的熟化是指（）。熟化过程的特点：一是（），二是（）。 4.生石灰按照煅烧程度不同可分为（）、（）和（）；按照MgO含量不同分为（）和（）。 5.石灰浆体的硬化过程，包含了（）、（）和（）三个交错进行的过程。 6.石灰按成品加工方法不同分为（）、（）、（）、（）、（）五种。 7.建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉按照其主要活性指标（）的含量划分为（）、（）和（）三个质量等级。 二、判断题(对的划√，不对的划×) 1气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。（） 2石灰浆体在空气中的碳化反应方程式是： Ca(OH) 2+CO 2 =CaCO3+H 2 O （） 3建筑石膏最突出的技术性质是凝结硬化慢，并且在硬化时体积略有膨胀。（）4建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可用于潮湿环境中。（） 5建筑石膏的分子式是 CaSO 4·2H 2 O。（） 6石膏由于其防火性好，故可用于高温部位。（） 7石灰陈伏是为了降低石灰熟化时的发热量。（） 8石灰的干燥收缩值大，这是石灰不宜单独生产石灰制品和构件的主要原因。 （） 9石灰是气硬性胶凝材料，所以由熟石灰配制的灰土和三合土均不能用于受潮的工程中。 10石灰可以在水中使用。（） 11建筑石膏制品有一定的防火性能。（） 12建筑石膏制品可以长期在温度较高的环境中使用。（） 13石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。（） 三、单选题
土木水利类专业《建筑材料》水硬性胶凝材料试题答案 一、单项选择题（每小题四个备选答案中只有一个最合适，请将各题最合适的答案编号填写在各题对应位置的单元格内，每小题3分，共21分） 1.水泥熟料矿物中，其凝结硬化速度最快，水化时放热量最大的是（ ）。 A.硅酸三钙 B.硅酸二钙 C.铝酸三钙 D.铁铝酸四钙 2.下列水泥中抗渗性最差的是（ ）。 A.矿渣硅酸盐水泥 B.火山灰硅酸盐水泥 C.粉煤灰硅酸盐水泥 D.普通硅酸盐水泥 3.有抗冻性要求的混凝土，应优先选用（ ）。 A.普通硅酸盐水泥 B.矿渣硅酸盐水泥 C.火山灰硅酸盐水泥 D.粉煤灰硅酸盐水泥 4.制作水泥胶砂试件时，水泥与胶砂和水的比例是（ ）。 A.1:2:0.5 B.1：2.5:0.5 C.1：3:0.5 D.1:3:0.6 5.普通水泥的代号和在包装袋两侧印刷字体颜色正确的是（ ）。 A.P ·O,绿色 B.P ·P ，红色 C.P ·F ，蓝色 D.P ·O,红色 6.下列不是气硬性胶凝材料的是（ ）。 A.石灰 B.水泥 C.石膏 D.水玻璃 7.火山灰硅酸盐水泥的细度用80μm 方孔筛筛余率不大于（ ）。 A.10% B.15% C.20% D.30% 二、判断题（请在各题对应位置的单元格内打“√”或“×” ，每小题2分，共18分，全“√”或全“×”该大题不得分。） 8.在磨细水泥熟料时，为了延缓水泥的凝结时间，可以加大石膏的 掺入量。 9.对于大体积混凝土应选用硅酸盐水泥。 10.一般混凝土所用水泥的强度等级不得低于32.5R 。 11.硅酸盐水泥的细度越细越好。 12.硅酸盐水泥中含有氧化钙、氧化镁及过多的石膏，都会造成水泥体积安定性不良。 13.存放袋装水泥时，地面垫板要离地面200mm ，四周离墙200mm 。 14.对于没成团的过期水泥超，不会影响其使用。 15.按国家标准，六大水泥的初凝时间不得早于45min 。 16.水化热有利于水泥的正常凝结硬化和强度发展，工程中应采用水化热大的水泥。 三、填空题（每小题2分，共16分。） 17.生产水泥的原料有石灰质原料、粘土质原料和 。 18.国标规定，水泥的体积安定性用 检验必须合格。 19.水泥的强度主要与熟料的矿物成分和 有关。 20.水泥的抽样方法是，以同一水泥厂，按同品种、同强度等级、同期到达的水泥，不超过 t 为一个取样单位。 21.水泥水化放热量的大小及速度，首先取决于水泥熟料的 和细度。 22.过量的石膏在水泥硬化后与水泥石中的水化产物发生反应，体积 ，造成已硬化的水泥石开裂。 23.普通硅酸盐水泥划分为 个强度等级。 24.水泥的有效存放期为3个月（从 日期算起）。 四、名词解释题（每小题5分，共15分） 25.胶凝材料—— 26.水泥的终凝时间—— 27.水泥的体积安定性——
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/ca7909252.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