地聚合物胶凝材料的研究进展

地 聚 合 物 胶 凝 材 料 的研 究 进 展
马腾 博 ，杨 旭 彤 ，张小会 ，宫 瑞娟 ，肖周杰
（ 西北工 业大学理学 院 ，陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ ２） 摘 要 ：从 地 聚 合 物 的 定 义 、 制 备 、 改 性 、 应 用 等 多 个 方 面 阐 述 了 这 种 新 型 胶 凝 材 料 近 些 年 的 发 展 历 程 ， 从 多 个 视 角 对 地 聚 合 物 发 展 做 了 阐 述 与 总 结 ， 指 出 其 正 在 向 环 保 型 、 功 能 型 、 专 用 型 方 向发 展 ，具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 关键 词 ：地 聚合 物 ；胶 凝 材 料 ；研 究 进展
对于 地 聚 合 物的 定 义，国 内 外至 今 没 有
专 业 领 域 有 不 同 的 叫 法 ， 如 陶 瓷 材 料 工 作 者 依 据 地 聚 合 物 在 聚 合 过 程 中 是 在 电 解 质 中 进 行 的 而 称 其 为 “电 解 陶 瓷 ” ， 考 虑 其 不 像 普 通 陶 瓷 和 精 细 陶 瓷 那 样 需 要 高 温 烧 结 而 又 称 其 为 “低 温 免 烧 陶 瓷 ” 等 ； 有 学 者 将 其 称 为 无 机 聚 合 物 ， 但 是 有 研 究 将 一 些 有 机 矿 物 也 纳 入 地 聚合 物 的 范 畴 ，如Ｙ ｅ ｎ Ｔ ． Ｋ ． 和 他 的 团
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综 述
收 稿 日期 ：２ ０ １ ５ — ０ ４ — １ ４ 作 者 简 介 ： 马腾 博 （ １ ９ ９ ５ 一 ） ， 男 ，本 科 在 读 ， 高分 子 材 料 与 工程 专 业 。Ｅ － ｍ ａ ｉ １ ：ｘ ｂ ｇ ｄ ｍ ｔ ｂ ＠ １ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ 。 基 金 项 目： 国家 大 学 生 创 新 项 目 （ ２ ０ １ ５ １ ０ ６ ９ ９ １ ９ ８ ）资助 。
２ 制 备 方 法
２ ． １ 原 料
地 聚 合 物 的 原 料 来 源 极 为 丰 富 ， 常 见 的 有 粉 煤 灰 、 矿 渣 等 ， 如 墨 尔 本 大 学 的ｖ ａ ｎ Ｄ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ 研 究 组 研 究 方 向 之 一 是 粉 煤 灰 基 地 聚 合 物 在 碱 性 环 境 中 的 结 构 演 变 ， 日 本 三 重 大 学 研 究 的 超 细 粉 煤 灰 制 备 高 强 无 机 聚 合 物 ， 台 北 科 技 大 学 研 究 的 各 种 废 弃 物 制 成 无 机 聚 合 物 及 其 特 性 ；刘 峥 等 研 究 出 一 种 硅 藻 土 地 聚 合 物 胶 凝 材 料 的 制 各 方 法 ， 以硅 藻 土 和 粉 煤 灰 为 原 料 制 备 地 聚 合 物 ； 李 琴 等 提 供 了 一 种 陶 瓷 基 地 聚 合 物 的 制 备 方 法 ， 以 废 陶 瓷 为 原 料 制 备 地 聚 合 物 ， 同 时 还 提 供 了 一 种 以 废 玻 璃 为 原 料 制 备 高 强 度 地 聚 合 物 的 方 法 ； 张 一 敏 等 ” 研 究 了 一 种 以 石 煤 提 钒 尾 矿 为主 要 原料 的地 聚合 物 制备 方法 。 总之 ，地聚合物 的基础材料 十分广 泛 ， 如 偏 高 岭 土 、火 山灰 、天 然 沸 石 以及 尾 矿 、 粉 煤 灰 等 各 种 工 业 废 渣 ， 有 低 污 染 、 低 成 本 的 巨 大 优 势 ， 显 示 了 绿 色 环 保 和 经 济 的 未 来 应 用 前景 。 ２ ． ２ 制 备 与成 型 工 艺 自 地 聚 合 物 的 概 念 提 出 以 来 ， 其 制 备 与 成 型工 艺 的探 索 与优 化 就 从没 有 停止 过 。 Ｄ ａ ｖ ｉ ｄ ０ ｖ ｉ ｔ ｓ 研 究 组 研 究 了 用 压 力 法 制 各 地 聚 合 物 ， 贾 屹 海 对 粉 煤 灰 基 地 聚 合 物 的 制 备 工 艺 进 行 了 优 化 。 何 培 刚 给 出 了 一 种 改 性 地 聚 合 物 的 制 各 工 艺 。越 来 越 多 的 研 究 使 得 地 聚 合 物 的制 备 工 艺 迅 速 发 展 ， 无 一 例 外 的 ， 研 究 者 们 都 注 意 到 了 养 护 温 度 是 影 响 地 聚合物 性 能 的重要 因素之 一 。 Ｗ ｉ ｌ ｌ ｉ ａ ｍ Ｄ ． Ａ ． ‘ Ｒ ｉ Ｃ ｋ ａ ｒ ｄ 等 研 究 了 温 度 因 素 对 地 聚 合 物 微 观 结 构 的 影 响 ， 提 出 了 热 影 响粉 煤 灰 基 地 聚合 物 微 观 结构 的机 理 。 白 二 雷 等 重 点 探 究 了 温 度 对 地 聚 合 物 胶 凝 体 系 激 发 特 性 的 影 响 ， 指 出 ： 矿 渣 粉 煤 灰 凝 胶 体 系 的 早 期 强 度 较 高 ， 抗 折 强 度 、 压 缩 强 度 随 养 护 温 度 的 变 化 趋 势 一 致 ， 都 是 随 温 度 的 升 高 先 增 大 后 减 小 ，极 值 都 出 现 在 ６ ０ ℃左
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Ｍ： 碱性 阳离子 Ｌ ｉ ’ 、 Ｎ ａ 、 Ｋ 、 Ｃ ｓ ． ’ 、 Ｃ ａ 、 Ｂ ａ “、 Ｎ Ｈ ’ 或Ｈ ３ Ｏ’ 等
图１ 未 完全 反应 的铝硅酸 盐地 聚合 物的 空间结构 模型 示意 圈
Ｆｉ ｇ． １ Ｍｏ ｄｅ ｌ ｆ ｏｒ ｓ ｐａ ｔ ｉ ａｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎｃ ｏ ｍ ｐｌ ｅ ｔ ｅ ｌ ｙ ｒ ｅａ ｃ ｔ ｅ ｄ ａｌ ｕｍ ｉ ｎｏ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｇｅ ｏｐｏ ｌ ｙｍ ｅ ｒ
● 疆 １ 概 ｐ ｏ ｌ ｙ ｍ ｅ ｒ ） ， 又 称为 矿聚
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聚 合 物 是 主 要 从 铝 硅 酸 盐 或 者 工 业 副 产 品 或 废 物 所 获 得 的 碱 激 发 水 泥 ” 。 而 Ｄ ａ ｖ ｉ ｄ ｏ ｖ ｉ ｔ ｓ 指出： “ 地 聚 合 物 指 采 用 天 然 矿 物或固体废弃物及人工硅铝化合物为原料 ， 制 备 的 硅 氧 四 面 体 与 铝 氧 四 面 体 三 维 网 络 聚 合凝 胶体 ” （ 见 图１ ） 。
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现 在 ， 多 数 学 者 普 遍 认 可 的 地 聚 合 物 实 际 上 是 一 类 新 型 碱 激 发 水 泥 或 碱 激 发 胶 凝 材 料 。 本 文 沿 用 这 一 主 流 观 点 ， 并 认 为 ， 有 机 一 矿 物 地 聚 合 物 也 属 于 地 聚 合 物 研 究 的 范 畴。
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中 图分 类号： Ｔ Ｑ ４ ３ ７ 文 献标 识码： Ａ 文 章编 号： １ ０ ０ １ — ５ ９ ２ ２ （ ２ ０ １ ５ ） １ ０ － ０ ０ ９ ０ － ０ ４
队 关 于 油 母 质 地 聚 合 物 的 研 究 ， 所 以本 文 中还是 称其 为 地聚 合物 。