摘要
本论文以钢渣、矿渣、砂子为主要原料，采用压制成型的方法，制备钢/矿渣基地质聚合物试样。该试样消耗大量废渣，制备过程中不需要高温煅烧，几乎不排放CO2，是一种典型的绿色建筑材料。但是，限制地质聚合物材料应用的最主要因素是泛碱问题。因此，研究粉煤灰与沸石粉对地质聚合物材料泛碱的抑制作用至关重要。
本论文采用正交试验和单因素变量法，研究了粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物的泛碱、力学性能及耐久性能的改善作用。得出以下结论：地质聚合物的最佳原料配比为：钢渣23.3%、矿渣23.3%、砂子33.3%、粉煤灰15%、沸石粉5%；加水量10%；激发剂为5%NaOH；成型压力20MPa；在恒温(20℃)恒湿(相对湿度为90%)的养护室进行养护。在此配比下，其试样浸出液的的pH值(11.31)相较于单掺15%粉煤灰的降低1.7%，碳酸根离子浓度(1105.7mg/L)相较于单掺15%粉煤灰的降低23.8%，对地聚物试样泛碱的抑制效果最显著；力学性能最佳，28d的抗压强度可达152MPa；耐水性能较佳，软化系数为0.89，1d的吸水率为2.95%；耐碱性能较好，在质量分数分别为0.5%、1%、3%NaOH溶液中浸泡7d，质量损失率分别为1.31%，1.44%，1.24%，抗压强度不仅没减少反而有一定程度的增大。
关键词：钢渣；矿渣；地质聚合物；泛碱
ABSTRACT
In this paper, a kind of geopolymer blocks was prepared by slag, sand and steel slag as main raw materials through the compression method to molding. The geopolymer, which can consume a lot of waste, preparation process does not require high temperature calcination, emits virtually no CO2, is a typical green building materials. However, the most important factor of the restriction on apply of geopolymer material is efflorescence problem. Therefore, it is very crucial that we probe the measures about efflorescence suppressed of geopolymer material.
Orthogonal test and univariate variables method were used in this paper, Study on the fly ash and zeolite powder on steel / slag based geopolymer efflorescence, mechanical properties and durability improvement were conducted. The results show that, 23.3% steel slag, 15% fly ash, 23.3% pulverized blast furnace slag, 33.3% sand,5% zeolite powder 10% water and activator with 5% NaOH is the optimum formula of the raw materials for the geopolymer. The optimal molding pressure is 20MPa and it should be cured in the curing room.In this ratio, compared to a single mix with 15% fly ash, pH value of the specimen leaching solution (11.31) samples decrease by 1.7% .Compared to a single mix with 15% fly ash, carbonate ion concentration is (1105.7mg/L) ,it was reduced by 23.8%. ,which have a greatest extent efflorescence inhibition of geopolymer.Its 28d compressive strength were best, up to 152MPa. The water and alkali resistance of the samples is better. Softening coefficient is 0.89.Water absorption rate for 1d is 2.95%. When it soaks for 7 days at 0.5wt%, 1wt%, 3wt% NaOH solution,its mass loss rate is 1.31%, 1.44%, 1.24% respectly .And its compressive strength is not only not reduced but increased to some extent. It has a better alkali resistance.
Keywords: steel ; slag ; geopolymer; efflorescence
目录
摘要 ........................................................................................................................................ I ABSTRACT ........................................................................................................................... I 1 前言 .. (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 地质聚合物的国内外研究现状 (1)
1.2.1 地质聚合物的国外研究现状 (1)
1.2.2 地质聚合物的国内研究现状 (2)
1.3 地质聚合物材料存在的问题 (3)
1.4 本课题的研究 (4)
1.4.1 本课题研究目的及意义 (4)
1.4.2 本课题的研究思路 (4)
2 实验方案设计与研究方法 (6)
2.1 研究内容 (6)
2.2 技术路线 (6)
2.3 原材料 (7)
2.4 化学试剂 (9)
2.5 性能测试 (10)
2.5.1 力学性能测试 (10)
2.5.2 泛碱程度测试 (10)
2.5.3 耐久性能测试 (11)
2.5.4 微观性能测试 (12)
2.6 实验仪器设备 (12)
3 粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物性能的影响 (14)
3.1 粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物泛碱的抑制作用研究 (14)
3.1.1单掺粉煤灰与沸石粉 (14)
3.1.2 复掺粉煤灰与沸石粉 (16)
3.1.3粉煤灰与沸石粉对地质聚合物试样泛碱的抑制作用机理分析 (19)
3.2 粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物力学性能的改性研究 (21)
3.2.1 单掺粉煤灰与沸石粉 (21)
3.2.2 复掺粉煤灰与沸石粉 (23)
3.2.3 抗压强度增强机理分析 (25)
3.3 粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物的耐久性能的改性研究 (29)
3.3.1 单掺粉煤灰与沸石粉 (29)
3.3.2 复掺粉煤灰与沸石粉 (33)
3.3.3 耐久性能机理分析 (37)
4 结论与展望 (41)
4.1 结论 (40)
4.2 展望 (40)
参考文献 (42)
致谢 (44)
1前言
1.1课题背景
硅酸盐水泥可以满足各种建筑需要，但是，就其生产过程而言，存在着很大的缺点，消耗大量的能源与不可再生资源，排放巨大的二氧化碳，造成环境污染。Joseph Davidovits等学者研究了古埃及的金字塔等建筑能一直保持到现在，几乎完好无损的原因，最终得出了：浇筑它们的材料是由石灰石、高岭土等原料制备的矿物聚合物。而用硅酸盐水泥造就的现代建筑只能维持40~50年，短的几年就会破坏[1]。因而对于耐久性较强的新型胶凝材料的研制的要求越来越迫切。
碱激发材料是近年来新兴起的一种无机胶凝材料，它的抗压强度及耐久性能均优于普通硅酸盐水泥。目前，我国在城市化建设过程中产生大量建筑废弃物，但是废弃物资源化利用率仅为5%[2]。建筑废弃物会产生多方面的危害。首先，它占用了大量的土地，降低了土壤质量；其次，它在堆放的过程中会产生有害气体，污染大气，降低空气质量。最后，其中的有害物质进入地下，污染地下水；雨水冲刷作用使其进入河流之中，污染水域，最终会造成严重的后果。除此之外，还会影响市容市貌，严重影响人们的学习和生活。而碱激发胶凝材料的制备可以充分利用这些废弃物，基于此，碱激发胶凝材料研究开发大大兴起。
地质聚合物，类属于碱激发胶凝材料，它是利用活性低钙Si-Al质材料，在高碱溶液激发的作用下形成一种具有有机高分子聚合物空间三维网状键接结构的Si-Al质胶凝材料。它具有强度高、耐久性能好，制备工艺简单、无需烧制、能耗低、成本较低等优点，受到许多研究者的青睐。目前，许多国家都成立了以地质聚合物的研究为核心的机构，如法国的“Geopolymer Institute”、美国的“Waterways Experiment Station”、新西兰的“New Zealand Institute for Industrial Research and Development”等。近年来，地质聚合物的相关论文和专利日益增多，理论研究也逐渐深入。应用领域也在拓宽，既有在建筑材料领域上的应用，一些诸如分子筛、电子封装材料等新领域的应用也在逐渐出现，且有些国家已经有工业化商品出现。
地质聚合物虽然具有许多优异的性能，但它仍然存在着较大的问题，如碱-骨料反应、泛碱、强度波动等问题。研究并改善这些问题的理论对于指导实际应用至关重要。
1.2地质聚合物的国内外研究现状
1.2.1地质聚合物的国外研究现状
1930年，美国的珀登在研究了potland水泥的水化硬化原理后，引出“碱激活”这个概念并提出了相关的理论[4]。随后，前苏联科学家对这个理论进行研究，并将其应
用到工业生产。到了20世纪70年代，法国人Davidovits开始使用锻烧高岭石的方式制备建材，对其进行较深入的研究，并取得了较好的研究成果。1978年，Joseph Davidovits教授提出“地质聚合物”这个概念。此后，Helferich和Shook.Neuschaeffer 等先后取得制备地质聚合物材料的专利，进一步改善它的制备工艺和性能。Palomo 等在此基础上，加入硅砂作为增强体，制备抗压强度高达84.3 MPa的地质聚合物，它的固化时间仅为1d，与以前相比，大大缩短了。20世纪90年代后期，Van Jaarsveld 和Van Deventer等致力于粉煤灰基矿物聚合材料的制备及其应用的研究，并探究了由16种天然硅酸盐矿物制备的地质聚合物。结果表明：较高钙含量及呈架状或者岛状结构的硅酸盐，形成地质聚合物的抗压强度最大；粉煤灰基地质聚合物的7d抗压强度可达58.6MPa，并证明了粉煤灰中部分超细颗粒、较高的CaO含量，这两种因素共同作用对于提高地质聚合物的强度有利[6]。进入21世纪，Van Deventer等人进一步研究了地质聚合材料的形成机理。Van Jaarsveld J. G. S.等人研究表明地聚合材料具有很好地固化重金属离子的效果，并且使用各种微观设备对地聚合材料的内部微观结构进行分析，结果表明：重金属离子不会影响四面体的键接结构，而只是改变它的表面积、抗压强度等物理性能。研究还表明，重金属离子不仅会引起物理变化，而且会发生化学键合，成为地聚合物结构的一部分。2014年，来自于澳大利亚的Behzad Nematollahi等人在前人研究的基础上，研究了不同的高效减水剂和活化剂的组合效应对粉煤灰基地质聚合物的和易性与抗压强度的影响。实验结果表明，不同的高效减水剂对粉煤灰基地质聚合物的工作性和强度的影响直接取决于活化剂和该减水剂的类型。与氢氧化钠激发的粉煤灰基地质聚合物相比，由多元化合物激发剂(Na2SiO3/NaOH=2.5)激发的粉煤灰基地质聚合物具有更高的相对塌落度和抗压强度。当多元化合物活化剂使用时，改性聚羧酸系减水剂是最有效的类型，相对塌落度增加39%–45%，且抗压强度至多降低29%[8]。随后，Jiting Xie，Obada Kayali等人研究了地质聚合物的养护温度和湿度。研究表明：地质聚合物可以在常温和较低的湿度下进行养护，且强度不会受到较大的影响[9]。2015年，M. Albitara等人研究了铅冶炼矿渣对粉煤灰基地质聚合物混凝土的影响，研究表明：用75%的矿渣细粉代替粉煤灰后制备的混凝土的抗压强度可以达到31MPa，粉煤灰/矿渣基地质聚合物的力学性能与粉煤灰基地质聚合物混凝土的力学性能相似，但是含有铅冶炼矿渣的地质聚合物的干燥收缩性低于粉煤灰基地质聚合物的干燥收缩性[10]。
为了深入探讨地质聚合物的微观结构和性能的关系，各国科研工作者逐渐转向地质聚合物微观结构的研究，所研究内容的部分已经应用于实际生产。但是由于其组成与结构的复杂性以及原材料的成分波动很大，目前还很难得出关于地质聚合物材料的准确信息，没有实现大规模的生产。
1.2.2地质聚合物的国内研究现状
我国对于地质聚合物材料的研究到20世纪90年代末才开始逐步开展。地质聚合
物材料的主要研究单位有中国地质大学、北京科技大学，东南大学等。中国地质大学的马鸿文利用钾长石尾矿等提钾后的废渣作为原材料，制备出抗压强度达19.4MPa-24.9MPa的地质聚合物材料，并研究其聚合机理[11]。北京科技大学利用首钢钢渣、矿渣制备出低成本的地质聚合物材料，其力学性能符合42.5级水泥要求，并对此进行理论分析。同济大学的吴怡婷等[12]研究了影响这种材料制备的若干因素，研究探讨了地质聚合物的最佳用水量、激发剂掺量与地质聚合物的强度的关系、促硬剂与地质聚合物的强度的关系。东南大学的张云升等人利用粉煤灰配制地质聚合物，研究表明：当粉煤灰掺量为30%时，采取蒸养的方式，并保持80℃的养护温度，养护8小时，在这种情况下，它的抗压和抗折强度分别为32.2 MPa和7.15 MPa，达到最优[13]。浙江大学的金漫彤[14]利用地质聚合物固化重金属，并取得了很好的效果。研究表明：地质聚物吸收Pb2+、Cu2+、Cd2+等重金属离子的效率可达99.7%以上，地质聚合物材料的强度较高。河北大学的徐建中等人曾经利用粉煤灰和制革废水污泥等制备地质聚合物材料，并验证了此材料可以较好的固化重金属离子，地质聚合物的原料选择范围进一步扩大[15]。哈尔滨工业大学的翁履谦教授研究了铝组分在地聚合材料合成过程中的作用机制[16]。
1.3地质聚合物材料存在的问题
地质聚合物虽然具有快硬早强，强度高，耐磨性好，耐高温，耐腐蚀，低碳环保等一系列普通硅酸盐水泥所无法比拟的性能，但是其仍然停留在实验室研究阶段没有得到广泛的应用，因为其本身存在缺陷，如地质聚合物材料泛碱，易发生碱-骨料反应等。地质聚合物内部可溶性碱含量过高，内部金属离子活性较高，容易引起碱-集料反应而膨胀，并且可能对矿渣和混凝土中的金属框架有一定的腐蚀作用。限制地质聚合物材料应用的最主要的因素就是碱溶出，即泛碱。
图1.1 地质聚合物表面泛碱
泛碱又俗称泛白，通常在建筑物的表面产生，一般呈现为白色粉末状、絮团状或
絮片状。如图1.1所示。它就像建筑物得白癜风一样，对其外表的美观以及工程的外观评定等有严重的影响，另外还会对建筑的着色效果、基底层和表面装饰层、油漆、贴面粘结质量有影响。其至还会造成质量事故.延长交工时间。一般包括：混凝土表面，砂浆表面及瓷砖表面。
1.4本课题的研究
1.4.1本课题研究目的及意义
钢/矿渣基地质聚合物是指碱性激发剂（NaOH，水玻璃等）与活性铝硅质材料（钢渣、矿渣）在低温下通过碱激发反应形成一种具有有机高分子聚合物空间、三维网状键接结构的Si-Al质胶凝材料[17]。与传统的硅酸盐水泥相比，地质聚合物原料来源广泛，制备能耗低且具有优异的物理、化学性能，在交通通讯工具、土木工程等方面具有广阔应用前景，是近年来国内外绿色胶凝材料研究的热点[18]。地质聚合物材料虽然具有许多突出的优点，但是其工程应用仍处于研究阶段，用量和规模远不及普通硅酸盐水泥。制约该材料应用发展的根本原因之一是地质聚合物由高碱（碱含量以Na2O 质量计，通常为6%～8%，甚至更高）激发形成，原材料的成分和性能稳定不能保证。大量游离碱的渗出会使地质聚合物表面出现泛碱现象[19]，严重影响其美观和性能。泛碱是材料内部可溶性盐碱物质随温度、湿度等外部环境的变化而使原有建筑材料破坏的一种病害现象。侵蚀破坏的程度有很大的差别，常见的有返潮、起泡、粉化、起鼓、开裂等现象。最终严重影响其美观和耐久性。
地质聚合物泛碱的内部原因是：地质聚合物属于高碱性胶凝材料，地质聚合物混凝土内部的Na+通过孔隙渗出到表面，之后与空气中的CO2反应，随着水分蒸发，生成碳酸盐沉积在混凝土的表面上，形成类似白霜的东西。泛碱现象随着时间推移，越来越严重，从而影响地质聚合物材料的耐久性（耐酸性，耐碱性，耐侵蚀性）。泛碱的外部原因：白色物质的析出结晶一方面可以提高基材表面的密实性；另一方面，雨水会冲走沉积在表面的结晶物，这样一来，加快了基材内部由于可溶性物质逐渐溶出至表面的速度，孔隙率会增大，抗渗性会降低，从而加快了材料内部盐、碱的析出作用，最终对材料的破坏作用大幅度增加。
因此，研究钢矿渣基地质聚合物的泛碱问题具有重大的意义，具有广阔的应用前景。此外，大量的固体废弃物原材料的利用，变废为宝，变害为利，符合国家鼓励和支持利用固体废弃物的相关政策，有利于可持续发展，有利于获得较大的经济效益、社会效益和环境效益。
1.4.2本课题的研究思路
本课题的研针对地质聚合物的泛碱原因，可以得出：凡是可以“降低地聚合物混凝土内部的碱含量”或者“提高地质聚合物混凝土的密实度”的措施都可以减少或者
抑制泛碱现象的发生。本课题是通过掺入粉煤灰，5A沸石来抑制地质聚合物表面泛碱现象。
首先，粉煤灰的活性要比钢渣和矿渣的弱，则早期不易被激发，但是后期被激发对强度也有积极的作用，另外，由于粉煤灰粒度较小，可以起到微集料的作用，使得地质聚合物的结构更加致密，改善内部的孔结构，从而对地质聚合物的泛碱具有抑制作用。
其次，5A沸石加入到地质聚合物中，一方面通过其离子交换能力可将过量的Na+固定于沸石的笼状结构中，而Ca2+交换到碱性激发剂中生成沉淀物质，从而抑制泛碱现象被交换出的；Ca2+对地质聚合物反应还可能有一定的促进作用。虽然5A沸石的加入会增加成本，但是由于5A沸石具有优异的吸附性能，将赋予地质聚合物更好性能。
最后，通过比较掺入粉煤灰与5A沸石后，对钢/矿渣基地质聚合物的泛碱程度的抑制作用，选择出抑制程度最大的掺合料及掺量。同时，对其力学性能与耐久性能进行研究，选择出对其改善效果最好的掺合料种类及掺量。
2 实验方案设计与研究方法
2.1研究内容
在氢氧化钠激发的情况下，以较优的工艺参数制备钢、矿渣基地质聚合物试样，在掺加粉煤灰、沸石粉及复掺三种情况下，讨论并研究掺合料的种类及掺量对钢、矿渣基地质聚合物泛碱的抑制作用、力学性能及耐久性能的影响，从而选择出对其性能影响效果最好的矿物掺合料的种类及掺量。
(1).对原材料及其掺合料进行成分及性能分析。
(2).掺入粉煤灰、沸石粉后，对钢/矿渣基地质聚合物的泛碱程度，力学性能及耐久性能的分别进行宏观测试。
(3).用SEM分析研究钢/矿渣基地质聚合物的微观形貌和水化程度。
(4).用XRD分析研究钢/矿渣基地质聚合物的水化产物及矿物组成。
(5).用压汞仪分析钢/矿渣基地质聚合物的孔径分布。
2.2技术路线
将钢渣用标准试验小磨进行破碎粉磨，之后用200目的标准试验筛进行筛分，取筛下部分为实验原料。砂子取自河砂，用0.16mm与0.6mm的标准试验筛进行筛分，取其中间部分。
将钢渣：矿渣：砂子按照1:1:1的比例进行混合，之后用粉煤灰与沸石粉等量替代部分钢渣与矿渣，分别进行实验，共进行13组实验。分别是：
(1).未掺粉煤灰与沸石粉（1组）；
(2).单掺10wt%、15wt%、20wt%的粉煤灰（3组）；
(3).单掺10wt%、15wt%、20wt%的沸石粉（3组）；
(4).复掺15wt%的粉煤灰与5wt%、10wt%、15wt%的沸石粉（3组）；
(5).复掺10wt%的粉煤灰与5wt%、10wt%、15wt%的沸石粉（3组）；
最后，对每组试样进行泛碱程度、力学性能及耐久性能测试，比较分析实验结果，从而选择出对地质聚合物试样改性效果最好的矿物掺合料的种类及掺量。
图2.1 技术路线图
2.3原材料
本论文研究的地质聚合物材料是以钢渣、矿渣为主要原料制备的钢、矿渣基地质聚合物，用到的主要原材料为钢渣和矿渣。
(1).本实验所用的钢渣取自济钢集团有限公司，其化学成分见表2.1。
表2.1 钢渣的化学成分组成(wt%)
项目 CaO
MgO Fe 2O 3 Al 2O 3 SiO 2 TiO 2 MnO Loss
Others 含量
38.91 7.61 23.11
1.57
13.2 1.11 0.30 1.20
14.4
0102030405060
★★
◇
□□
□
◇
○○△
□堇青石 ★FeO ◆C 4AF
△quartz ○钠长石 ◇镁橄榄石 2θ /°
图2.2 钢渣的XRD 图谱
钢渣在1600℃左右的条件下形成，高温环境下为液相，在空气中自然冷却呈多孔固相，颜色为深灰色或深褐色[20]。图2.2是.钢渣的XRD 图谱测试结果，从图中可以看出，其内部晶体主要为石英、镁橄榄石、C 3S 、C 2S 等，具有潜在水化活性。
(2).本实验所用的矿渣来自济钢集团有限公司，其比表面积为436m 2/kg ，化学成分见表2.2。
表2.2 矿渣的化学成分组成(wt%)
项目 CaO MgO Fe 2O 3 Al 2O 3 SiO 2 TiO 2 MnO Loss Others 含量 36.99
9.70
0.46
15.22 31.87
0.82
0.15
1.31
4.45
图2.3是矿渣X-射线衍射分析结果，从矿渣的XRD 图中可以看出其衍射峰基本上为弥散峰，表明矿渣内部基本为无定形物质（一种呈不均匀微观结构的玻璃体），其中部分接近于晶相有序排列，尺度一般在100~150?之间，它们之间是以无序的无定形物质作为填充的中间层，因此，矿渣内部结构呈现出远程无序、近程有序的无定型非晶结构[21]，其活性较大，较容易被激发。
102030405060
13
22θ/°
1
1 斜铁辉石
2 硅钙石
3 CaO
图2.3 矿渣的XRD 图谱
(3).本实验使用的粉煤灰来自于山东电厂，其化学成分见表2.3，根据ASTM C618 (2003)标准规定，将(SiO 2+Al 2O 3+Fe 2O 3)>7010的粉煤灰划为F 级粉煤灰，将5010<(SiO 2+ Al 2O 3+Fe 2O 3)<7010的粉煤灰划为C 级粉煤灰。可知该粉煤灰为F 级。
表2.3 粉煤灰的化学成分组成(wt%)
项目 CaO SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 Na 2O TiO 2 K 2O MgO 含量
3.56
40.21
28.39
5.23
4.55
2.12
1.38
0.43
(4).实验所用5A 沸石由五丰陶瓷有限公司提供，根据X 射线荧光分析，其化学组成见表2.4。
表2.4 5A 沸石化学成分(wt%)
项目 SiO 2 Al 2O 3 CaO Na 2O Fe 2O 3 Loss 其他 含量
36.8
27.3
15.1
2.9
0.1
17.5
0.3
2.4 化学试剂
在地质聚合物材料的制备以及粉煤灰与沸石粉对地质聚合物材料性能改善的研究过程中，所用到的化学试剂及试剂的纯度、产地等信息见表2.5。
表2.5 化学试剂
2.5 性能测试
2.5.1 力学性能测试
利用SANS 计算机控制电子压力试验机，选取测试抗折强度后的试样长、宽都不少于40 mm 的试样测定其抗压强度，将待测试样放在抗压测试的夹具中间，垂直于受压面方向加载，保证避免加载过程中可能发生的冲击和振动，以4000 N/s 的加载速度，直至试样破坏断裂，破坏时的最大负荷记录为P 。利用公式(2.2)计算出每个试样的抗压强度(Rp )精确到0.1 MPa ，计算三块试样的数值，取平均值作为最终测试结果。
P P
R lb
（2.1）
式中 Rp —抗压强度(MPa)； P —破坏时载荷峰值(N)； l —受压部分的长度(mm)； b —受压部分的宽度(mm)。
2.5.2 泛碱程度测试
目前我国并没有相应的评定地质聚合物材料表面泛碱程度的试验标准，与之相接近的砖类材料泛碱危险的工业标准，也没有对泛碱程度进行准确定量的评定标准。因
名称 分子式 分子量 纯度 产地
氢氧化钠 NaOH 40 >95% 天津市津华化学试剂厂 酚酞 C 20H 14O 4 318 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公
司
甲基橙 C 14H 14N 3NaO 3S
327 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公
司 无水碳酸钠 Na 2CO 3 106 分析纯 天津市广成化学试剂有限公司 稀盐酸 HCl 36.5 ≥10% 天津市津华化学试剂厂 无水乙醇
CH 3CH 2OH
46
≥99.7%
天津市富宇精细化工有限公司
此，本文在前人研究的基础上，采用离子滴定的方法，对泛碱的程度进行定量表征。
将养护至一定龄期的地质聚合物材料置于 250ml 的蒸馏水中浸泡48小时，取10ml 浸出液将其稀释到 100ml 。将稀释的的 100ml(V)溶液置于锥形瓶中，首先用酚酞做指示剂，用盐酸滴定至酚酞由红色变为无色的记录消耗盐酸的体积V1，然后用甲基橙作为指示剂，待溶液由黄色变成橙色时，记录消耗盐酸的体积V2，每组试样滴定3次，记录数据，根据公式（2.3）计算出碳酸根离子的浓度，用来表征地质聚合物试样的泛碱程度。
盐酸的浓度用无水碳酸钠进行标定：用分析天平快速称量约0.03g 左右的无水碳酸钠，配成50mL 的溶液，用甲基橙做指示剂，用稀盐酸溶液进行滴定，当指示剂由黄色突变为橙色时，记下所消耗的盐酸的体积。
31
101062???=
V m
C （2.2）
100003
.3022)(23
????=
-V
C V C CO （2.3）
式中 C —盐酸浓度（mol/L ） m —无水碳酸钠的质量(g)
V 1—碳酸钠溶液由黄突变为橙色时消耗的盐酸体积（mL ） V 2—用甲基橙(methyl orange)做为指示剂时消耗的盐酸体积 V —溶液的体积（100mL ）
2.5.3 耐久性能测试
参照GB/T2542-2012《砌墙砖试验方法》对地质聚合物材料进行耐久性试验，并与JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》的标准进行比较，从而评定其耐久性能。
(1).耐水性
将养护28天龄期的地质聚合物试样在自来水中浸泡7天，用试样的吸水率及软化系数来表征地质聚合物材料的耐水侵蚀性。计算公式如下所示。
100?-=
g
g
b m m m m W (2.4)
式中 Wm -材料的质量吸水率（%）； m b -材料在吸水饱和状态下的质量(kg)； m g -材料在干燥状态下的质量（kg ）。
g
b
R f f K =
(2.5)
式中 K R -材料的软化系数；
f b -材料在饱水状态下的抗压强度（MPa ）； f
g -材料在干燥状态下的抗压强度（MPa ）。
(2).耐碱性
将养护28天龄期的地质聚合物试样分别放在质量分数为0.5%、1%和3%氢氧化钠溶液中浸泡7d ，观察试样在碱溶液中浸泡的外观形貌，采用 SEM 和 XRD 观察试样在碱溶液中侵蚀后的微观形貌和矿物组成，并用试样的质量损失率和强度变化来表征地质聚合物材料的耐碱侵蚀性。计算公式如下所示：
1000
1
0?-=m m m K m (2.6)
式中 Km -质量损失率（%）；
m 0-浸泡NaOH 溶液前干质量（kg ）； m 1-浸泡NaOH 溶液后干质量（kg ）。
2.5.4 微观性能测试
分别利用扫描电镜和能谱仪来测试地质聚合物试样的微观组织形貌和能谱图。 利用X-射线衍射仪对地质聚合物材料不同水化龄期的水化产物进行测试，测试过程其扫描的角度为0～60°，滞留时间为0.2 S ，步长0.02。
2.6 实验仪器设备
地质聚合物材料的制备、泛碱程度的测试以及其它性能测试所涉及的实验过程用到的主要设备仪器等见表2.6。
表2.6 主要仪器设备
设备名称设备型号生产厂家水泥净浆搅拌机NJ-160无锡建工试验仪器设备股份有限公司液压式压力试验机YE-30山东省济南市第二试验机厂有限公司ISO水泥胶砂振动台ZS-15无锡建工试验仪器设备有限公司水泥恒温恒湿养护箱SHBY-40B型浙江马路达机械仪器股份有限公司成型模具90×40×50mm自制模具
SANS微机控制电子万能试验机CMT5504美特斯工业系统（中国）有限公司SANS微机控制电子压力试验机CDT1305-2美特斯工业系统（中国）有限公司电子天平PTQ-A10000福建省福州市华志科学仪器有限公司电热鼓风干燥箱DGL-2001山东省龙口市先科仪器股份有限公司扫描电子显微镜Quanta FEG250美国FEI公司
能谱仪X-MAX-50英国牛津仪器有限公司X射线衍射仪7KP2025-1LA18-1-Z德国布鲁克仪器有限公司压汞仪PM60GT-18型美国康塔公司统一试验小磨SM500型浙江省虞市道墟五四仪器厂
行星式球磨机KE-2L南京驰顺科技发展有限公司
激光粒度分析仪LS13320美国贝克曼库尔特公司pH测试仪MP511上海三信仪表厂
另外，还使用了量筒、酸式滴定管、容量瓶、滴管、锥形瓶、电子天平、钳子、锤子等。
3粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物性能的影响
本论文以钢渣、矿渣、砂子为主要原料，沸石粉与粉煤灰为矿物掺合料，在NaOH 的激发下，采用模压成型的方法制备一批钢/矿渣基地质聚合物试样，对其表面泛碱程度、抗压强度、耐水侵蚀、耐碱侵蚀性能测试，并结合其微观形貌、矿物组成及孔径分布，通过分析和比较测试结果，选择出对钢/矿渣基地质聚合物改性效果最好的矿物掺合料的种类及掺量。
3.1粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物泛碱的抑制作用研究
地聚物泛碱机理：在地质聚合物制备过程中，加入的碱性激发剂过量，使得后期未反应的碱金属离子随着水分的浸出而迁移到地质聚合物材料表面，碱金属离子与空气中的CO2发生反应，生成碳酸盐，当水分挥发后，这些碳酸盐存留在地质聚合物材料表面形成泛碱。根据地聚物泛碱的形成机理，分别选取粉煤灰、沸石粉作为内掺料，探究其对地质聚合物泛碱的抑制作用。
3.1.1 单掺粉煤灰与沸石粉
按照钢渣：矿渣：砂子=1：1：1的比例进行配料如表3.3，用粉煤灰或沸石粉等量代替钢渣和矿渣，掺量分别为10%、15%、20%，在20MPa的压力下模压成型，制备地质聚物试样，如表3.1与3.2所示。
表3.1 单掺粉煤灰地质聚合物原料配比
样品
固体原料配比(wt%)
NaOH固体
(wt%)
水固比粉煤灰钢渣+矿渣+砂子
A0 0 100 5 0.10
A1 10 90 5 0.10
A2 15 85 5 0.10
A3 20 80 5 0.10
将试样在恒温20℃，相对湿度为90%的养护室中养护28d后，在蒸馏水中浸泡48h，用pH计测试其浸出液的pH值，用盐酸溶液进行滴定此浸出液，并根据公式2.3计算出碳酸根离子浓度，如图3.3与图3.4所示。其中，盐酸溶液的浓度用无水碳酸钠进行滴定。根据公式2.2，计算可得：盐酸溶液的浓度为0.1172mol/L。
表3.2 单掺沸石粉地质聚合物原料配比 试样
固体原料配比(wt%)
NaOH 固体
(wt%) 水固比
沸石粉
钢渣+矿渣+砂子
B0 0 100 5 0.10 B1 10 90 5 0.10 B2 15 85 5 0.10 B3
20
80 5
0.10
(1).地质聚合物试样浸出液的pH 值
图3.1是单掺粉煤灰与沸石粉的地聚物试样浸出液的pH 值。分析发现，单掺粉煤灰与沸石粉试样浸出液的pH 值呈现相同的规律：单掺粉煤灰与沸石粉后，地质聚合物试样的pH 值随着掺量的增大呈现先下降后上升的趋势；当掺量为15%时，pH 值达到最低。相较于未掺掺合料的试样，单掺15%粉煤灰的试样浸出液的pH 值降低7.8%，单掺15%的沸石粉的试样浸出液的pH 值降低4.5%；相较于单掺15%的沸石粉，单掺15%的粉煤灰试样浸出液的pH 值降低3.5%。
综上：单掺粉煤灰与沸石粉，对试样表面泛碱均有一定的抑制作用，另外，相较于单掺沸石粉，单掺粉煤灰对试样泛碱的抑制作用更明显。
浸出液P H 值/%
掺量/%
图3.1 单掺粉煤灰与沸石粉的地聚物试样浸出液的pH 值
(2).地质聚合物试样浸出液的碳酸根离子浓度
碳酸根离子浓度(m g /L )
掺量/%
图3.2 单掺粉煤灰与沸石粉的地聚物试样浸出液的碳酸根离子浓度
图 3.2是单掺粉煤灰与沸石粉的地聚物试样浸出液的碳酸根离子浓度的测定结果。分析发现，与pH 值测定结果一致。相较于未掺掺合料的试样，粉煤灰掺量为15%时，试样浸出液的离子浓度降低41.1%；沸石粉掺量为15%时，试样浸出液的离子浓度降低24.6%。相较于单掺15%的沸石粉(1450.8mg/L)，单掺15%的粉煤灰试样的碳酸根离子浓度(1858.2mg/L)降低21.9%。分析发现：单掺粉煤灰及沸石粉对地质聚合物的泛碱均具有抑制作用，其中掺加粉煤灰效果更为显著。
综合分析浸出液的pH 值与碳酸根离子浓度，可以得出：单掺粉煤灰与沸石粉后，对试样表面泛碱均有一定的抑制作用，当掺量为15%时，对试样泛碱的抑制作用最佳；其中，单掺粉煤灰对试样泛碱的抑制作用更为显著。故单掺15%的粉煤灰，对钢/矿渣基地质聚合物泛碱的抑制作用最佳。 3.1.2 复掺粉煤灰与沸石粉
按照钢渣：矿渣：砂子=1：1：1的比例进行配料，用粉煤灰与沸石粉等量代替钢渣和矿渣，粉煤灰掺量为10%、15%，沸石粉掺量分别为5%、10%、15%，在20 MPa 的压力下模压成型，制备地质聚物试样，如表3.3与表3.4所示。
将试样在恒温20℃，相对湿度为90%的养护室中养护28d 后，在蒸馏水中浸泡48h ，用pH 计测试其浸出液的pH 值，用盐酸溶液进行滴定此浸出液，并根据公式2.3计算出碳酸根离子浓度，如图3.3与3.4所示。其中，盐酸溶液的浓度用无水碳酸钠进行滴定。根据公式2.2，计算可得：盐酸溶液的浓度为0.1172mol/L 。
花岗岩工程地质特征分析及对地铁设计施工的问题与对策 花岗岩工程地质特征分析及对地铁设计施工的问题与对策 摘要：花岗岩的工程地质特征主要表现为遇水软化、崩解特点；存在“孤石”；具有独特的组分特征，使其既具有砂土的特征，亦具粘性土特征；部分物理指标偏离较大；岩石中、微风化的岩石强度高等特点；针对其特征，提醒设计施工应注意其工程问题，合理建议其设计施工方法。 关键词：花岗岩残积土及全、强（土状）风化带；明挖法、盾构法、矿山法、钻（冲）孔桩； 中图分类号： P634.2文献标识码： A 1、工程概况 广州市轨道交通二十一号线D标（朱村～增城广场）线路长14.34km，起迄里程YCK45+610.00～YCK59+950.00（共设4个车站、3个区间及一座停车场），本标段线路沿广汕公路布设，呈东西走向；本标段线路敷设方式分别为高架段与地下段；地下段隧道埋深约为15.03～23.81m，地下车站埋深约为17.8～20.10m。 2、工程地质与水文地质条件 覆盖土层为第四系松散沉积物，主要为冲洪积的砂、粉质粘土、厚度一般小于20m，下伏基岩为志留纪（S3ηγ）花岗岩及元古代（Pt）的花岗片麻岩。 地下水按赋存方式分为第四系松散岩类孔隙水和块状基岩裂隙水。第四系松散岩类孔隙水主要分布在冲洪积砂层及圆砾层，其富水性较好，透水性中等～强；块状基岩裂隙水主要赋存在花岗岩的强（岩块状）风化带和中等风化带，其赋存条件与岩石风化程度、裂隙发育程度等有关，岩石裂隙发育、破碎时，岩层渗透性较好，富水性较好，在裂隙不发育地段或当裂隙被充填时，地下水赋存条件相对较差，具弱透水性，富水性也较差，微风化岩其富水性较差，渗透性一般为弱。由于部分强～中等风化基岩上覆全风化岩和残积土等为相对隔水层，这部分基岩风化裂隙水具承压水特征。
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
金属有机多孔配位聚合物的研究进展 多孔材料在物质分离、气体储存和异相催化等领域有着广泛的应用。传统的无机多孔材料包括硅藻土和沸石等天然多孔材料和名目繁多的（如，活性炭、活性氧化铝、蛭石、微孔玻璃、多孔陶瓷等）人工多孔材料。天然无机多孔材料的结构类型有限，人造无机多孔材料虽然可克服这一缺点（通过改变制备工艺，人们可以制备从微孔、中孔到大孔等各类多孔材料），但是人造多孔材料的缺点是无法获得均匀孔结构。近年来"无机!有机杂化配合物作为一种新型的多孔材料引起了人们的广泛关注。人们将这种配合物定义为金属有机类分子筛"其孔洞处在纳米的数量级" 又称纳米微孔配位聚合物，这类材料的功能可以通过无机物种或有机桥联分子进行调节，过渡金属可以将其还原转化为沸石性主体，从而产生一些有趣的具有磁性和光谱特性的孔洞，而有机物质可以调节孔道尺寸、改变孔的内表面，还具有化学反应性或手性，可以弥补传统分子筛的许多不，在异相催化、手性拆分、气体存储、离子交换、主客体化学、荧光传感器以及光电磁多功能材料等领域显示出良好的应用前景。 和无机多孔材料相比，这类分子材料具有（1）结构多样性：MOFs是由金属离子（node）和有机配体（linker或spacer）通过配位键形成的配位聚合物，有机配体分子的多样性和金属离子配位几何的多样性导致了它们构成的配位聚合物结构的多样性（2）分子设计和分子剪裁的可行性：调节有机配体的几何性质和选择不同配位几何的金属离子可调控配位聚合物孔的结构（3）制备条件温和：在常压或几十个大气压，200度左右或更低的温度下反应等优点，因而对MOFs 的研究备受化学和材料科学工作者的关注。 由于配位聚合物的形成可以看作具有各自配位特征的配体和金属离子之间的合理识别与组装，因此，配体的几何构型和配位性能及金属离子的配位趋向和配位能力对配位聚合物的结构起着决定作用。此外，阴离子、溶剂、反应物配比、溶液的pH、合成方法（水热或溶剂热，溶液法、扩散法、溶胶法）、反应温度等也对配位聚合物的结构有重要的影响。作为一个重要组成部分，金属离子在配位聚合物的形成中起到极其重要的作用，配体的配位信息就是通过金属离子，根据它们配位点化学本性和几何学的规则来识别的。首先，金属离子本身的特性决定
聚合物改性混凝土研究进展 摘要：介绍了聚合物改性混凝土的种类、改性机理和研究现状，并对其应用前景作了展望。和普通混凝土相比，聚合物改性混凝土有良好的性能：高的抗折、抗拉强度、好的柔韧性，高的密实度和抗渗性等，当前聚合物改性混凝土主要有 3 种, 即: 聚合物浸渍混凝土, 聚合物混凝土, 聚合物改性混凝土。聚合物改性混凝土学科的发展前景广阔。 关键词：聚合物改性混凝土；种类；改性机理；研究现状；前景 0 引言 聚合物改性混凝土是指一类聚合物与混凝土复合的材料，是用有机高分子材料来代替或改善水泥胶凝材料所得到的高强、高质混凝土。聚合物改性混凝土的发展已有多年历史，并得到了越来越广泛的应用。目前，聚合物改性混凝土的性能已经得到广泛认可。普通混凝土虽然抗压强度高，但也存在着较多缺点，比如抗拉和抗折强度较低，干燥收缩大，脆性大。在水泥混凝土中加入少量有机高分子聚合物，可以使混凝土获得高密实度，改变混凝土的脆性，拓宽了混凝土的使用领域，能带来较大的社会效益及经济效益[1]。 1 聚合物改性混凝土的分类 聚合物改性混凝土按照制备方式，可分为聚合物浸渍水泥混凝土（PIC），聚合物胶结混凝土（PC）和聚合物水泥混凝土（PCC）三种。 1.1 聚合物浸渍混凝土 聚合物浸渍混凝土（PIC）是将已经水化的混凝土用聚合物单体浸渍, 随后单体在混凝土内部进行聚合生成的复合材料。聚合物浸渍混凝土有良好的力学性能、耐久性及侵蚀能力。用于浸渍混凝土的聚合物单体主要有丙烯酸或甲基丙烯酸酯、苯乙烯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯腈等。这种混凝土适用于要求高强度、高耐久性的特殊构件，特别适用于输运液体的有筋管、无筋管、坑道等。聚合物浸渍混凝土因其实际操作和催化复杂，目前多用于重要工程。国外已用于耐高压的容器，如原子反应堆、液化天然气贮罐等。 1.2 聚合物胶结混凝土 聚合物胶结混凝土（PC）是以聚合物为唯一胶结材料的混凝土，又称之为树脂混凝土。大部分情况下是把聚合物单体与骨料拌和，把骨料结合在一起，形成整体。聚合物混凝土所用的聚合物主要有环氧树脂、甲基丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、沥青等，混凝土的胶结完全靠聚合物，聚合物的用量约占混凝土重量的8%左右，这种混凝土具有高强、耐腐蚀等优点，但目前成本较高，工艺复杂, 经济适用性和工程实用性均很差[2]，只能用于特殊工程（如耐腐蚀工程）。 1.3 聚合物水泥混凝土 聚合物水泥混凝土（PCC）是将水泥和骨料混合后，与分散在水中或者可以在水中分散的有机聚合物材料结合所生成的复合材料。制备的方式主要有两种：一是先将聚合物用水分散后，以乳液或聚合物水溶液的形式加入，聚合物胶乳在混凝土水化过程中影响混凝土水化过程及混凝土的结构，从而对水泥砂浆或混凝土的性能起到改善作用。另一种是先将聚合物与水泥或其他分散介质进行预分散，以干拌砂浆的形式使用。混合料与水拌和时，聚合物遇水变为乳液，在混凝土凝结硬化过程中，乳液脱水，形成聚合物固体结构[3]。此外，聚合物还可以纤维或者纤维增强塑料的形式，或者起外加剂的作用在混凝土中获得了应用。聚合物水泥混凝土由于操作简单，改性效果明显，成本较低（相当其他两种聚合物混凝土成本的1/10），因而在实际应用中得到了广泛的应用。 2 聚合物对水泥混凝土的改性机理 国内外用于水泥混凝土改性的聚合物品种繁多，但基本上是三种类型：即乳液（乳胶、分散体）、液体树脂和水溶性聚合物。其中乳胶是使用最广的，主要分为三类： 1)橡胶乳液类。主要有天然乳胶(NR)、丁苯乳胶(SBR)和氯丁乳胶(CR) 甲基丙烯酸甲脂
地质聚合物的性能与应用发展前景 摘要 地质聚合物是一种新型高性能胶凝材料。由于其特殊的缩聚三维网络结构，使其在众多方面具有高分子材料、水泥和陶瓷等材料的特征。综述了国内外地质聚合物的制备研究及聚合反应机理，概述了地质聚合物具备的性能特点及其在土木工程、快速修补和有毒废料及放射性废料处理等领域广阔的应用发展前景。 关键词：地质聚合物聚合反应机理应用发展前景
目录 1 绪论 (3) 1.1地质聚合物的简介 (3) 1.1.1地质聚合物的概念 (3) 1.1.2地质聚合物的结构 (3) 1.1.2地质聚合反应机理 (4) 2 地质聚合物的性能特点 (5) 2.1高强度 (5) 2.2强的耐腐蚀性和较好的耐久性 (5) 2.3快硬早强 (5) 2.4耐高温 (6) 2.5渗透率低，耐冻融循环 (6) 2.6良好的界面结合能力 (6) 3 地质聚合物的应用发展前景 (6) 3.1 开发土木工程材料和快速修补材料 (6) 3.2 开发优质地质聚合物基涂料 (7) 3.3 开发工业有毒废渣和核废料固封材料 (7) 3.4 开发化学键合陶瓷 (7) 3.5 开发地质聚合物复合材料 (7) 3.6 开发防火和耐高温材料 (8) 4 结语 (8)
1 绪论 1.1地质聚合物的简介 1.1.1地质聚合物的概念 地质聚合物（Geopolymer）原意指由地球化学作用或人工模仿地质合成作用而制造出的铝硅酸盐矿物聚合物，其基本结构是由硅氧四面体和铝氧四面体聚合的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体。 1.1.2地质聚合物的结构 地质聚合物具有以硅氧四面体和铝氧四面体为骨架组成的三维网状凝胶结构，其经验化学式为Mn［-(SiO2)Z-AlO2］n·wH2O。其中M为碱金属和金属阳离子等，n为聚合度数，Z为1、2、3等整数。同时，地质聚合物具有类沸石笼状结构，地质聚合物与沸石在结构上的主要区别在于地质聚合物是一种无定形体，而沸石是一种结晶态物质。因为有着与沸石类似的结构和制备方法，许多文献报道了在地质聚合物样品中出现了一定量的沸石相。依据Z值的不同地质聚合物可以分为PS、PSS和PSDS型，它们的结构如图1所示。 图1地质聚合物PS、PSS和PSDS结构图 通过投射电镜分析（TEM）可知地质聚合物具有孔径分布较宽的多孔结构。地质聚合物凝胶体是由直径为5-10nm的一次凝胶颗粒构成，而这些颗粒又围成
江西省XXXXXXX采石场普通建筑用花岗岩矿（扩界）资源储量地质报告 XXXXXXXXX 2016年7月
江西省XXXXXXXX采石场普通建筑用花岗岩矿（扩界）资源储量地质报告 报告编写单位：***** 队长：**** 技术负责：**** 报告编写：*** 报告审查：*** 计算机成图：*** 报告提交单位：*****
提交时间：2016年7月
正文目录 第一章前言 (1) 第一节概述 (1) 第二节以往地质工作概况 (4) 第三节本次工作情况 (5) 第二章矿区地质 (7) 第一节区域地质概况 (7) 第二节矿区地质 (7) 第三章矿床特征 (8) 第一节矿体特征 (8) 第二节矿石质量 (8) 第四章矿床开采技术条件 (10) 第二节矿区工程地质条件 (10) 第三节矿区环境地质条件 (11) 第五章勘查工作及质量评述 (12) 第一节勘查工作布置 (12) 第二节勘查工程质量评述 (13) 第六章资源储量估算 (14)
第一节资源储量估算的工业指标和范围 (14) 第二节资源储量估算方法和块段划分 (17) 第三节资源储量估算参数公式与结果 (19) 第四节资源储量估算的可靠性 (21) 第五节探采对比 (21) 第七章矿床开发经济意义概略研究 (24) 第八章结语 (24) 第一节资源储量结论 (24) 第二节矿山开采的经济、社会效益 (25) 第三节今后工作建议 (25) 附图目录
附表目录 1、剖面面积测定表 2、块段资源储量计算表 3、采损、保有、新增资源储量总表 附件目录 4、****字[2016]001号文 5、检验报告 6、岩矿鉴定报告 7、江西省********普通建筑用花岗岩矿采矿许可证复印件 8、编写单位资质证书复印件 9、矿产资源储量报告编写委托书 10、委托单位承诺书 11、编写单位承诺书 12、安全生产许可证复印件 13、营业执照复印件 14、********2012年储量评审备案证明、储量评审意见书
聚合物水泥混凝土介绍 早在1920年，国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆，后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂，对水泥砂浆及混凝土进行改性。1974年第六届国际水泥化学会议首次讨论了关于聚合物水泥的化学作用过程。1981年在日本召开的第三届聚合物水泥的国际会议上将聚合物水泥列为独立研究方向。 我国采用聚合物研制化学注浆材料始于20世纪50年代，当时开发的品种有甲凝、丙凝、酚醛树脂、环氧树脂，以及不饱和聚酯等，并于60年代在水电、交通、煤炭、建筑等方面进行工程实践，取得了成功。70年代我国开发聚合物水泥材料无论从品种上、还是数量上均有大幅度提高，相继有聚乙烯醇缩甲醛（107胶）、聚醋酸乙烯乳液（白乳胶）、氯丁橡胶、丙烯酸醋等问世。随着我国高分子化学工业的发展，80年代末期至90年代初期，我国在聚合物水泥方面的研究和实践有更大发展，聚合物混凝土及聚合物水泥砂浆在建筑工程中被大量采用，并获得优异效果。 聚合物加入混凝土或砂浆中，其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞，并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度，从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度，还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高，增强混凝土和砂浆的密实度，减少了裂缝，因而使抗渗性获显著提高，且增加了适应变形的能力，适用于地下建（构）筑物防水，以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。如直接接触饮用水，例如贮水池，应选用符合要求的聚合物。从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看，其潜能和作用不可低估。 1．材料要求 （1）水泥 按本章17-1-1-2节的要求选用水泥。 （2）聚合物 用于水泥材料的聚合物分为三类： 1）水溶性聚合物分散体，包括：橡胶胶乳——天然橡胶胶乳、合成橡胶胶乳；树脂乳液——热塑性及热固性树脂乳液、沥青质乳液；混合分散体——混合橡胶、混合乳胶。
煤矸石地质聚合物的制备及研究 摘要通过正交试验揭示自燃煤矸石、水玻璃及矿渣掺量对胶结料强度的影响关系。极差、方差分析显示，各因素影响程度大小顺序为煤矸石掺量>矿渣掺量>水玻璃掺量。试验结果表明：以阜新高德矿煤矸石、矿渣、粉煤灰为主要原料，水玻璃和氢氧化钾为激发剂，可以制备煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料。且当煤矸石：矿渣：粉煤灰=2:1:1，水玻璃：氢氧化钾=7:3，可以制备出满足42.5强度等级要求的水泥。本试验不仅拓宽了自燃煤矸石应用领域和掺混合材料硅酸盐水泥的品种，且可消纳大量的煤矸石，缓解堆积造成的环境污染，符合21世纪建材工业节约能源、减少污染、保护环境，且使其向高性能、绿色化等方向发展的先进理念。 关键词自燃煤矸石；正交设计；方差分析；地质聚合物 1.引言 地质聚合物作为新型绿色胶凝材料，可代替硅酸盐水泥制配出耐腐蚀性强、抗压强度高、凝结速度快的砂浆及混凝土。因此，被广泛应用于新型建筑材料、早强胶凝材料、替代金属陶瓷的高强结构材料。我国是一个以煤炭为主要能源的发展中国家。煤炭的开采导致大量煤矸石的堆积，占用耕地的增大，环境污染的越发严重，而且大多煤矸石含有粘土类矿物，具有和粘土相似的化学成分，若对其进行煅烧，可制得具有火山灰活性的煅烧煤矸石，能够作为地质聚合物的原料。以煤矸石为原材料制备地质聚合物是对固体废弃物资源化的利用。因此，针对我国丰富的原材料和设备条件，对煤矸石地质聚合物的制备工艺、形成机理等方面进行深入系统的研究，不但具有较高的学术价值，而且必将对我国的经济建设产生深远而有意的影响。 2.试验原材料 （1）自燃煤矸石 本试验所选用的煤矸石为辽宁省阜新市高德矿的自燃煤矸石，密度2.77g/cm3，比表面积为925m2/Kg，粒度分布见图1。化学成分分析见表1。 图1 自燃煤矸石粉筛分析曲线 Fig1 The sieve analysis curve of spontaneous coal gangue powder
花岗岩(granite)图片 一种显晶质酸 性深成岩。以长石、 石英浅色矿物为主， 总量一般超过80％。 肉红色至浅灰色。相 应的喷出岩是流纹 岩。granite一词于 1596年首次提出,用 以形容一种粒状的 岩石。 石英为花岗岩的主 要矿物，其量为20～50％。长石以钾长石为主，斜长石为次，长石总量一般为60～70％。暗色矿物主要为黑云母，有时伴有白云母、普通角闪石或（和）辉石。色率一般低于10。副矿物含量通常小于1％，偶尔高达3％，常见的有磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石和榍石等。 常呈半自形等粒结构，其中暗色矿物具有较完整的晶形，长石常具部分的晶形，但斜长石形态一般较钾长石完整，石英一般为他形。按平均粒径可有细粒、中粒和粗粒之分。花岗岩有时也具有特征的文象结构，表现为钾长石和石英的规律连生，石英在钾长石中呈定向排列，犹如象形文字。花岗岩有时呈斑状结构，斑晶主要为长石和石英,称斑状花岗岩。在花岗岩中,可以存在各种岩石包体。按成因大致可分3种类型：①捕虏体，为不规则的围岩碎块，富集于岩体边部。它们与岩浆发生不同程度的反应，是岩浆侵入作用的重要标志。②析离体,由岩浆早期结晶的矿物凝聚而成,一般色率较高，但粒径与周围岩石无明显差别。③残留体和残影体，是早期岩石受到交代作用逐渐被改造为花岗质岩石时由于改造不彻底而在岩体内留下了早期岩石的残迹，隐约可见原有岩石的层理和片理。此外，有些花岗岩，特别是碱性花岗岩和碱长花岗岩，常可见晶洞构造。洞壁内有石英、电气石、绿柱石等晶簇生长,洞体大小不均,一般为几毫米，有时达数十厘米。由于花岗岩浆冷却结晶过程中的收缩作用，在岩体内部可发育原生节理，即纵节理、横
PBM聚合物砂浆或混凝土 PBM系互穿网络高分子材料，拥有不同高分子的互补和协同效应，体现出高分子合金的性能。由它制备的聚合物砂浆或混凝土具有优越的性能，可用于混凝土结构的快速修复和制备特种性能的混凝土预制构件，也可用于水下混凝土的补强加固。 特点： ·快速固化，早期强度高 ·收缩率小，粘结力强 ·优良的抗冲耐磨和耐腐蚀性能 ·可在水下或潮湿环境下施工 主要性能指标： 项目指标 固化时间几分钟至几十分钟 容重 1.9-2.2g/立方米 抗渗性能>S10 固化条件干燥面水下 PBM种类PBM-5PBM-3 令期4hr1d30d1d3d30d 抗折强度（MPa）8-915-1620-2112-1315-1619-20抗压强度（MPa）28-3063-6597-9837-3847-4876-78适用范围： 高速公路、机场、桥梁等工程的快速修复，修补后2-4小时即可投入运行。 水工建筑的抗冲耐磨护面材料。 水下混凝土如坝面、隧道、桥墩、码头等水下部位的快速补强处理。 大型机器的底座，具有优越的抗震、抗裂、阻尼效果。 制作高分子混凝土预制构件，如精密车床、磨床的机器座身。 防腐蚀设备及排污管道。 施工工艺： 1、PBM树脂由PBM-A、PBM-B、引发剂和促进剂组成，不同用途的PBM有不同的推荐配比。 2、引发剂和促进剂的用量根据固化时间的要求进行调节。如果在冬天施工，因气温低，则用量要 酌情增加。 3、骨料要求干燥，含水率小于1%，不含妨碍树脂固化的杂质。细骨料采用粗砂或中粗砂。干燥条 件拌制的粉料可用粉煤灰、碳酸钙、火山灰等，水下拌制的粉料要采用水泥。 4、PBM聚合物混凝土或砂浆拌制工艺（以PBM-5为例）
有机硅多孔聚合物的制备及性能研究 基于三嗪环的共价有机多孔材料（CTFs）具有高孔隙率、低骨架密度、低失重率、孔性能可调等优点,被广泛应用于气体吸附与分离、污水净化、生物传感等领域。但是目前用于制备CTFs材料的合成单元主要为芳香腈化合物,种类有限,并且由于其结构的特殊性,功能化困难,从某种程度上限制了CTFs种类及应用范围,因此设计合成更多适宜制备CTFs的构筑单元并实现其功能化是非常有必要的。 本文中,我们将苯腈基引入有机硅单体,设计合成新的CTFs构筑单元,从而制备出一系列含硅三嗪基多孔聚合物（Si-CTFs）,优化其制备条件,研究其功能化的可能性,并探索其在气体吸附和污水处理方面的应用价值。本文首先利用四种不同结构的氯硅烷,在正丁基锂辅助条件下,分别与4-溴苯腈反应合成四种对应结构的苯腈基硅烷单体:甲基三苯腈基硅烷（MTCS）、二甲基二苯腈基硅烷（DMDCS）、乙烯基三苯腈基硅烷（VTCS）和甲基乙烯基二苯腈基硅烷（MVDCS）,并借助红外谱图（FTIR）、核磁共振氢谱及碳谱(1H-NMR、 13C-NMR)和元素分析等手法表征了产物的结构,结果表明我们成功合成了四种新的硅烷单体。 我们首先利用甲基三苯腈基硅烷和二甲基二苯腈基硅烷,在熔融氯化锌催化条件下,探索了制备Si-CTFs的适宜条件。研究表明,在300oC条件下,氰基反应不完全,导致所得聚合物孔性质较差。 将温度升高到400oC后,可以消除氰基的残留,得到交联完全的Si-CTFs材料,其比表面积分别为774和381 m2 g-1。XRD、SEM和TEM 测试表明这两种Si-CTFs材料均是无定形聚合物,热重分析测试方法证明这两种
地质聚合物 姓名:黄宇文班级BG0906 摘要：地质聚合物是一类新发展起来的，兼有有机物、陶瓷、水泥的特点，又具有独特优异性能的新型胶凝材料。本文介绍了地质聚合物的反应机理、研究进展及开发应用。 关键词：胶凝材料地质聚合物碱激活反应机理 地质聚合物（Geopolymer）是近年来国际上研究非常活跃的非金属材料之一。它是以粘土、工业废渣或矿渣为主要原料，经适当的工艺处理，在较低温度条件下通过化学反应得到的一类新型无机聚合物材料。地质聚合物(Geopolymer)的概念在上个世纪70年代末首先由J.Davidovits提出。该材料是近年来新发展起来的、有可能在许多场合代替水泥，并有着比水泥更优异性能的新型材料。其英文的同义词还有Mineral Polymer，Geopolymeric Materials，Aluminosilicate Polymer，Inorganic Polymeric Materials等。中国地质大学的马鸿文教授建议将其译为“矿物聚合材料”。鉴于在国外Geopolymer一词使用最为广泛和我国早期介绍该材料的一些学者已将其称为“地质聚合物”，本文建议我国使用“地质聚合物”一词作为该材料的正式中文名称，并与Geopolymer 相对应。 地质聚合物被认为是由地球化学作用(Geochemistry)或人工模仿地质合成作用(Geosynthesis)而制造出的、以无机聚合物为基体的、坚硬的人造岩石。这种人造岩石具有天然岩石一样的硬度、耐久性和热稳定性。 地质聚合物具有强度高、硬化快、耐酸碱腐蚀等优于普通硅酸盐水泥的独特性能，同时具有材料丰富、工艺简单、价格低廉、节约能源等优点引起了国内外材料专家的极大兴趣。 1 地质聚合物的反应机理 法国J. Davidovits提出的“解聚—缩聚”机理，他认为地质聚合物的形成过程为：铝硅酸盐聚合反应是一个放热脱水的过程，反应以水为传质，在碱性催化剂的作用下铝硅酸盐矿物的的硅氧键和铝氧键断裂，发生断裂—重组反应；形成一系列的低聚硅（铝）四面体单元， 聚合后又将大部分水排除，少量水则以结构水的形式取代[SiO 4 ]中一个O的位置，最终生成Si—O—Al的网络结构。聚合作用过程即各种铝硅酸盐（Al 3+ 呈Ⅳ或Ⅴ次 配位）与强碱性硅酸盐溶液之间的化学反应。 以上聚合反应表明，任何硅铝物质都可作为制备人造矿物聚合物材料的原料。 现在大多数的研究者的理论都以J. Davidovits的理论作为地质聚合物反应机理的基础。这些理论的共同点在于地质聚合物的形成是铝硅酸盐在碱性条件下生成水合物后，水合物在进行缩水聚合生成聚合物。当地质聚合物的添加成分较复杂时，则添加成分的离子在硅铝网络结构中所占据的位置不同而得到不同性质的地质聚合物。 2 地质聚合物研究进展 20世纪30年代，美国的Purdon在研究了波特兰水泥（普通硅酸盐水泥）的硬化机理时发现，少量的NaOH在水泥硬化过程中可以起催化剂的作用，使得水泥中的硅、铝化合 物比较容易溶解而形成硅酸钠和偏铝酸钠，再进一步与Ca(OH) 2 反应形成硅酸钙和 铝酸钙矿物，使水泥硬化并且重新生成Na(OH)再催化下一轮反应，因此他提出了所谓的“碱激活”理论。 在这以后，前苏联投入了大量的人力、物力对碱激活材料进行了系统的研究。他们发现除了氢氧化钠以外，碱金属的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、硅酸盐和铝硅酸盐等都可以作为反应的激活剂。到了1972年，法国的J.Davidovits教授申请了地聚合物历
摘要 本论文以钢渣、矿渣、砂子为主要原料，采用压制成型的方法，制备钢/矿渣基地质聚合物试样。该试样消耗大量废渣，制备过程中不需要高温煅烧，几乎不排放CO2，是一种典型的绿色建筑材料。但是，限制地质聚合物材料应用的最主要因素是泛碱问题。因此，研究粉煤灰与沸石粉对地质聚合物材料泛碱的抑制作用至关重要。 本论文采用正交试验和单因素变量法，研究了粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物的泛碱、力学性能及耐久性能的改善作用。得出以下结论：地质聚合物的最佳原料配比为：钢渣23.3%、矿渣23.3%、砂子33.3%、粉煤灰15%、沸石粉5%；加水量10%；激发剂为5%NaOH；成型压力20MPa；在恒温(20℃)恒湿(相对湿度为90%)的养护室进行养护。在此配比下，其试样浸出液的的pH值(11.31)相较于单掺15%粉煤灰的降低1.7%，碳酸根离子浓度(1105.7mg/L)相较于单掺15%粉煤灰的降低23.8%，对地聚物试样泛碱的抑制效果最显著；力学性能最佳，28d的抗压强度可达152MPa；耐水性能较佳，软化系数为0.89，1d的吸水率为2.95%；耐碱性能较好，在质量分数分别为0.5%、1%、3%NaOH溶液中浸泡7d，质量损失率分别为1.31%，1.44%，1.24%，抗压强度不仅没减少反而有一定程度的增大。 关键词：钢渣；矿渣；地质聚合物；泛碱
ABSTRACT In this paper, a kind of geopolymer blocks was prepared by slag, sand and steel slag as main raw materials through the compression method to molding. The geopolymer, which can consume a lot of waste, preparation process does not require high temperature calcination, emits virtually no CO2, is a typical green building materials. However, the most important factor of the restriction on apply of geopolymer material is efflorescence problem. Therefore, it is very crucial that we probe the measures about efflorescence suppressed of geopolymer material. Orthogonal test and univariate variables method were used in this paper, Study on the fly ash and zeolite powder on steel / slag based geopolymer efflorescence, mechanical properties and durability improvement were conducted. The results show that, 23.3% steel slag, 15% fly ash, 23.3% pulverized blast furnace slag, 33.3% sand,5% zeolite powder 10% water and activator with 5% NaOH is the optimum formula of the raw materials for the geopolymer. The optimal molding pressure is 20MPa and it should be cured in the curing room.In this ratio, compared to a single mix with 15% fly ash, pH value of the specimen leaching solution (11.31) samples decrease by 1.7% .Compared to a single mix with 15% fly ash, carbonate ion concentration is (1105.7mg/L) ,it was reduced by 23.8%. ,which have a greatest extent efflorescence inhibition of geopolymer.Its 28d compressive strength were best, up to 152MPa. The water and alkali resistance of the samples is better. Softening coefficient is 0.89.Water absorption rate for 1d is 2.95%. When it soaks for 7 days at 0.5wt%, 1wt%, 3wt% NaOH solution,its mass loss rate is 1.31%, 1.44%, 1.24% respectly .And its compressive strength is not only not reduced but increased to some extent. It has a better alkali resistance. Keywords: steel ; slag ; geopolymer; efflorescence
花岗岩分类及成因 花岗岩类类型多,分布广,差异大,自Real(1956)提出花岗岩分类以来,地质学界对花岗岩的成因分类一直存在着异议,从早期简单的二分法，即将花岗岩分为岩浆的(有单岩浆花岗岩和双岩浆花岗岩之分)和花岗岩化的(有深熔花岗岩和交代花岗岩之分)两大类，到经典的I- S-M-A分类法，均具有各自的优点及局限性,现就各分类方法做简要叙述 1.早期二分法[1] B. W. Chappell和A. J. R. White (1974 ) 根据对澳大利亚东部塔斯曼造山带花岗岩的研究，提出将花岗岩分为I型和S型两种不同成因类型，这种分类大致分别相当于S. Ishihara (1977 )所划分的“磁铁矿系列”和“钦铁矿系列”花岗岩。I型花岗岩的源岩物质来自未经地壳风化作用的岩浆岩，S型花岗岩的源岩物质来自壳层沉积物质。这些分类已经具体考虑了花岗岩的成岩物质来源，但并没有同其产出的构造地质环境相结合。 2.槽-台学说与花岗岩成因分类 三分法（徐克勤）[2] 徐克勤等(1982)将花岗岩划分为三大成因系列:第一类为地槽沉积物经交代、变质和花岗岩化而形成的大陆地壳改造型花岗岩;第二类位于大陆边缘活动带或大陆内部断裂带，与安山岩浆或基性岩浆有关，为不同程度地受到陆壳混染同化及混熔作用而形成的过渡性地壳同熔型花岗岩;第三类产于深断裂带或裂谷带，为与超镁铁质岩石及基性火山岩有成因联系的幔源型花岗岩。这三大类花岗岩(陆壳改造型、过渡性地壳同熔型和幔源型)与构造环境是相关联的。 （1）陆壳改造型花岗岩：在该类花岗岩分布的地区没有见到它们与基性侵人岩或喷发岩(玄武岩)、中性侵人岩或喷发岩(安山岩)的共生关系。这一成因系列的花岗岩类中一般以正常花岗岩为主，但也较常出现非正常系列的二长花岗岩、富斜花岗岩、富石英的花岗闪长岩、斜长花岗岩和英云闪长岩等。但石英二长岩、花岗闪长岩和石英闪长岩等则较少见。 （2）过渡性地壳同熔型：这一类花岗岩往往是从中基性岩到酸性的花岗岩，如从闪长岩→石英闪长岩→花岗闪长岩→钾长花岗岩。大陆上的深断裂带，活动大陆边缘和岛弧区的侵人岩，常是这样的一套岩石，伴生的也有少量基性岩石。 （3）幔源型花岗岩：多呈偏铝质的斜长花岗岩小型侵入体与伴生，属于此成因系列的多为碱质花岗岩系列。 三分法（杨超群）[3] 根据形成的地质环境的不同,将花岗岩分为三个大类和若干个亚类,每一大 类均包含若干小类。（详见表1） 表1 花岗岩的地质环境-成因分类
目录 目录 目录 (i) 第一章绪论 (1) 1.1多孔聚合物简介 (1) 1.1.1概述 (1) 1.1.2固有微孔聚合物 (2) 1.1.3超交联聚合物 (5) 1.1.4共价有机骨架 (8) 1.1.5共轭微孔聚合物 (10) 1.1.6多孔芳香骨架 (13) 1.1.7其它有机多孔聚合物 (14) 1.2多孔有机聚合物在非均相催化方面的应用 (18) 1.2.1概述 (18) 1.2.2基于酞菁和卟啉的多孔聚合物 (18) 1.2.3基于联吡啶的多孔聚合物 (20) 1.2.4金属负载多孔聚合物 (21) 1.3多孔有机聚合物在气体吸附和分离方面的应用 (25) 1.4多孔有机聚合物在光电方面的应用 (31) 1.5多孔有机聚合物在其它方面的应用 (33) 1.6多孔碳材料 (33) 1.6.1活化法 (34) 1.6.2模板法 (34) 1.6.3高温热分解法 (35) 1.7课题的提出及其研究策略 (36) 1.7.1选题背景 (36) 1.7.2研究策略 (36) 第二章基于B-π-N共-受体共轭多孔聚合物的制备及性能研究 (38) 2.1引言 (38) 2.2实验部分 (39) 2.2.1实验试剂 (39) 2.2.2实验仪器设备 (39) 2.2.3单体合成 (40) 2.2.4模型分子B1N1合成 (41) 2.2.5聚合物合成 (41) 2.3结果与讨论 (42) 2.3.1聚合物结构表征 (43) 2.3.2聚合物光电性能 (47) 2.3.3聚合物其它性能 (50) 2.4结论 (51) 第三章富含B，N高交联聚合物及多孔碳的制备及其性能研究 (53) 3.1引言 (53) 3.2实验部分 (54)
聚合物水泥混凝土 早在1920年，国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆，后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂，对水泥砂浆及混凝土进行改性。1974年第六届国际水泥化学会议首次讨论了关于聚合物水泥的化学作用过程。1981年在日本召开的第三届聚合物水泥的国际会议上将聚合物水泥列为独立研究方向。 我国采用聚合物研制化学注浆材料始于20世纪50年代，当时开发的品种有甲凝、丙凝、酚醛树脂、环氧树脂，以及不饱和聚酯等，并于60年代在水电、交通、煤炭、建筑等方面进行工程实践，取得了成功。70年代我国开发聚合物水泥材料无论从品种上、还是数量上均有大幅度提高，相继有聚乙烯醇缩甲醛（107胶）、聚醋酸乙烯乳液（白乳胶）、氯丁橡胶、丙烯酸醋等问世。随着我国高分子化学工业的发展，80年代末期至90年代初期，我国在聚合物水泥方面的研究和实践有更大发展，聚合物混凝土及聚合物水泥砂浆在建筑工程中被大量采用，并获得优异效果。 聚合物加入混凝土或砂浆中，其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞，并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度，从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度，还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高，增强混凝土和砂浆的密实度，减少了裂缝，因而使抗渗性获显著提高，且增加了适应变形的能力，适用于地下建（构）筑物防水，以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。如直接接触饮用水，例如贮水池，应选用符合要求的聚合物。从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看，其潜能和作用不可低估。 1．材料要求 （1）水泥 按本章17-1-1-2节的要求选用水泥。 （2）聚合物 用于水泥材料的聚合物分为三类： 1）水溶性聚合物分散体，包括：橡胶胶乳——天然橡胶胶乳、合成橡胶胶乳；树脂乳液——热塑性及热固性树脂乳液、沥青质乳液；混合分散体——混合橡胶、混合乳胶。
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题目：Application & Development of Geopolymer Technology 主讲人：David T.W. Cheng教授 时间：2014年6月25日 地点：国际处多功能厅 本讲内容是由台北科技大学的David T.W. Cheng教授讲述了他和他的团队利用高炉渣制做地聚合物，该种地聚合物有良好的性质，并且得到了广泛的应用。 David T.W. Cheng教授和他的团队，使用高炉渣进行制备地聚合物，在制备 过程中对高炉渣并不做要求，即高炉冶炼过程中产生的高炉渣都可以用来制备地聚合物。通过调节制备过程中硅酸钠的配比来改变地聚合物的性能。 地质聚合物是一类新型的胶凝材料，其发展起源于前苏联科学家在世纪五六十年代对碱激活矿渣的富有成效的研究。而在世纪七八十年代，法国科学家对这类材料进行了深人系统的研究，发现在碱激活的条件下以锻烧粘土为主要原料合成的新材料具有优异的性能。他在热忱地向工业界推介这类材料的过程中，发现人们多以为这类材料是一种改性的水泥，而忽略了这类材料与水泥的根本性区别。有鉴如此，他发明了“Geopolymer”这一名词以强调其与水泥的不同。其中词头“geo-”表示这类材料的主要成分与粘土类似，即以铝-硅-酸盐为主，而“-polymer”则表示这类材料在性质上具有如某些有机聚合物一样的胶粘性质，同时在结构上有与热固性有机聚合物相类似的网络结构。目前我国研究者将“Geopolymer”翻译成“土壤聚合物”、“地聚合物”或“地质聚合物”。显然地质聚合物一词更易于理解，也更贴切于原意。 地聚合物是建筑材料中一种新型碱激发无机聚合胶凝材料，主要以无机SiO4、AlO4四面体组成的空间三维网状键接结构的新型胶凝材料。地聚合物原材料的制备过程中CO2和工业三废的排量以及能耗方面都比普通硅酸盐水泥更具有环境协调性。故地聚合物是一种“绿色环保材料”，当前可持续发展形势下此种绿色环保材料有极大的发展空间。 地聚合物缩聚分子的结构通式为M n[-(Si-O2-)z-Al-O-]n·wH2O，式中“M”表示Na和/或K，“n”表示缩聚度，“z”表示的硅铝比(一般z=1、2、3)，“w”表示化学结合水的数目（w约为7）。在地聚合化过程完成之后，地聚合物体系中存在[SiO4]4-和[AlO4]5-四面体两种基团，然而任意两个[AlO4]5-基团是不能通过一个桥氧连接在一起，在内部必须以单个形式和四个[SiO4]4-通过搭接桥氧相结合，而在表面则是与一到三个[SiO4]4-结合，即SiQ4(4Al)、SiQ4(2Al)和SiQ4(4Si)，地聚合物内部组成物质具有类沸石结构。 地聚合物特殊的结构特征使其具有类似与水泥混凝土、陶瓷和有机高分子聚合物的某些特征，具体优点如下所示： 1、力学性能良好，例如王玉江教授等使用含Na2O（8%）的碱性激发剂，激发 偏高岭土，制的了28天强度达106MPa的地质聚合物。 2、早强快硬性，地聚合物具有早起强度高，凝结时间快的特点，在环境温度为25℃时，碱激发偏高岭土地聚合物4h的抗压强度可达到87.5MPa，7d强度可以到达到137.6MPa，而且凝结时间随着温度的升高逐渐缩短。 3、耐腐性良好，在王恩等人的研究中提到，地聚合物在5%的硫酸溶液中，分解率只有硅酸盐水泥混凝土的1/13，在5%的盐酸溶液中其分解率只有硅酸盐水泥混凝土的1/12。