碱激发地质聚合物的研究进展
强碱对聚合物分子线团尺寸、聚集态和渗流特性的影响
摘要 ：采用动态 光散 射 、电镜扫描 、黏度和岩心流 动实 验相结 合 的方 法 ，研究 了强碱 质量分 数及 其添加顺 序对 三元复合体 系中聚合物分子线 团尺寸 、分子 聚集态 和渗 流特性 的影 响。结 果表 明 ：在聚合 物和表 面活性 剂质量 分数相 同 （ 近 ）情况下 ，随着强 碱质量分数 的增 加 ，聚合 物分子链 细化 、卷 曲、断 裂 ，分子线 团尺 寸减小 ，宏 观视黏 度降低 ；与先添加聚合物 和表 面活性剂 后添加 强碱所 得 的驱 油剂 相 比，先 添加强碱 并过滤 沉淀 物后再 加 入 聚合 物和表面活性剂所得驱油剂 ，其 聚合 物分子 链 网络状结 构较完 整 、分 子链 较粗 、分子线 团尺 寸较大 ，体 系黏度 较大 、阻力系数和残余阻力 系数较 小。进一步明确 了强碱在 三元复合驱提高采收率 中的重要作用 。 关 键 词 ：强 碱 ；三元复合体系 ；分子线 团尺寸 ；聚集态 ；黏度 ；渗流特性
中图分类号：Ｔ Ｅ ３ ５ ７ ． ４ ６
７ ５ ４（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ － ０ ０ ９ ６ ０６ －
Ｉ ＮＦ ＬＵＥＮＣＥＳ ｏＦ ＴＨＥ Ｓ ＴＲｏＮＧ ＢＡＳ Ｅ ＯＮ ＴＨＥ Ｍ ｏＬＥＣＵＬＡＲ ＣＬＥＷ ． ＧＲｏＵＰ ＤＩ Ｍ ＥＮＳ Ｉ ｏＮ ， ＡＧＧＲＥＧＡＴＥ Ｓ ＴＡＴＥＳ ＡＮＤ Ｓ ＥＥＰＡＧＥ
Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ Ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇ ａ ｓ Ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｆ ｏ Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｄ ａ ｑ ｉ ｎ ｇ １ ６ ３ ３ １ ８ 。Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
碱激发矿渣地质聚合物的制备与力学性能
成分
CaO
MgO
含量
32.62
9.92
41.53
8.89
成分
MnO
TiO
其他
含量
4.21
0.29
0.84
0.7
1.0
3）工业液体硅酸钠。本试验所用的工业硅酸钠的模数为3. 6,密度为1. 368~ 1. 594 。液体工业硅酸钠,由北京市红星泡花碱厂生产。原料呈无色透明或半透明的粘稠状液体,其通用的分子式是 。材料制备中添加硅酸钠的目的是调节体系的 比,为反应提供碱性条件。
1.2
本试验以矿渣和尾矿为主要原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂,制备无机矿物聚合物材料,从尾矿占固相的质量分数、液体硅酸钠掺量、固液比、养护期、钢渣掺入量等几个方面,探讨影响无机矿物聚合物抗压强度的主要影响因素。试验流程如图1所示
碱激发矿渣地质聚合物的制备与力学性能
摘要
Study on
FangRui YunSining
Abstract
章节
绪论
地质聚合物（Mineral Polymer）是一种无机聚合铝硅酸盐材料，主要由一种或多种矿物材料经浇筑或压制成型，在较低温度下发生聚合反应，形成以共价键、离子键为主的致密高强材料，具有有快凝早强、抗压强度高、密度低、耐酸碱腐蚀、耐高温、低渗透性、优良的耐久性、原材料丰富、工艺简单、价格低廉、节约能源等优点,同时，在制备地质聚合物时，所用原料可以为各种工业废渣，如粉煤灰、矿渣等，应用开发前景广泛。
碱激发胶凝材料的研究现状
大量反应性AI2O3,在反应初期释放到 中，表现 出较好的性能& ASSI等旳也在对 灰基地
凝早期抗压强度的研究中 ，凝土的抗压 强度直接受 灰等和质的影响&
1.2.2 高
偏高 是高岭土经过500-800 !锻烧，脱9
去大部分化学 水，成的莫来矿质，
在
胶凝材料的 中主要
“类陶瓷”的
和 模实验室研究，因其层状结构使需水量
和水的混合物代替NaOH溶液、Na2SiO3和水的混合
物制备
合物混凝土试件&将NaOH溶 水
中，加入硅粉搅拌2 min。硅粉与NaOH和水混合放
热&在75 !的烘箱封闭保存12 h，以确保NaOH和
硅粉完全溶 。
明&与使用NaOH溶液、
Na2SiO3和水的混合物相&若在化溶液中使用硅
粉&固化条件对 度的
% 等。
图1火山灰质材料的分类
1.2.1
灰
根据ASTM C618—2003《粉煤灰和混凝土用天
然火山灰原料或者煨烧料
》
，将
50%＜（SiO,+A12O3+Fe,O3（＜70%的粉煤灰划分为 C
级灰，将（SiO2+A12O3+Fe2O3）＞70%的粉煤灰划分为F
级灰&
灰外和大小没有
，但F
灰
，而C
灰粒
有
3.1二次激发 二次激发方式和普遍为的化学激发方式一
样，主要是指通过化学试剂使原材料的性得到
激发&使其 有胶凝材料的特性。
化学试剂的
化学性 以将激发剂为:酸性激发、碱性激发、
盐激发和复合激发四种。在高浓度激发剂的作用
地聚合物胶凝材料研究现状
地聚合物胶凝材料研究现状摘要：地聚合物胶凝材料是一类新型的高性能无机聚合物材料，它与水泥基胶凝材料相比具有更高的强度、更优良的耐久性、无污染等特点。
本文详细介绍了地聚合物胶凝材料的发展状况、反应机理和结构、性能研究现状，以及地聚合物胶凝材料的应用前景，最后提出了研究中存在的一些问题及建议。
关键词：地聚合物，胶凝材料，聚铝硅酸盐，理化性能0 前言地聚合物（Geopolymer）概念最早是由法国科学家Joseph Davidovits于1985年在其专利[ ]中提出来的。
这类化合物与地壳中大量存在的沸石类物质结构相似，因而命名为地聚合物材料，其原意是指由地球化学作用（Geochemistry）或人工模仿地质合成作用（Geosynthesis）而制造出的铝硅酸盐矿物聚合物。
地聚合材料在国内还被称为：人造矿物聚合物、高强矿物聚合物、土壤聚合物、土聚水泥等[ ]。
地聚合物胶凝材料是以烧粘土（偏高岭土）或其它以硅、铝、氧为主要元素的硅铝质材料、碱激活剂为主要原料，经适当的工艺处理，在较低的温度条件下通过化学反应得到的具有与陶瓷性能相似的一种新型胶凝材料[ ]，它具有有机高聚物、陶瓷、水泥的优良性能，又具有原料来源广泛、工艺简单、能耗少、环境污染小等优点。
由于地聚合物胶凝材料性能独特，其在冶金、土木工程、环境工程等领域都有较好的应用前景，因此地聚合物胶凝材料的研究和应用已经受到的广泛关注。
本文对地聚合物的研究和应用现状以及目前存在的问题进行重新梳理，以为该研究领域的发展提供参考。
1 地聚合物的发展过程地聚合物材料属于碱激发胶凝材料，这类材料的应用可以追溯到古代，即以高岭土、白云岩或石灰岩与盐湖成分碳酸钠、草木灰成分碳酸钾以及硅石的混合物，加水拌和后产生强碱氢氧化钠和氢氧化钾，与其它组分发生反应，生成矿物聚合粘结剂而制成人造石[ ]。
地聚合物胶凝材料自诞生以来，经历了一个从初级到高级的发展过程。
最初生产的地聚合物制品必须在一定温度（50℃-180℃）下养护，甚至需要压蒸工艺，所用原材料比较单一。
地质聚合物制备机理及原料研究进展
工业技术66 2015年53期地质聚合物制备机理及原料研究进展罗书亮中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000摘要：综述了地质聚合物的制备机理及原料研究进展，并提出了地质聚合物发展的限制因素及建议。
关键词：地质聚合物；机理；原料中图分类号：TB383.3 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）53-0066-01Geopolymer是近年发展起来的一类新型无机高聚合胶凝材料，由法国科学家Joseph Davidovits教授于20世纪70年代首先发现并命名[1]。
Geopolymer一词原意指由地球化学作用或地质合成作用而形成的铝硅酸盐矿物聚合物[2]，而这一概念发展到现在则包括了所有采用天然矿物或固体废弃物制备成的以硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体[3]。
它以其独特的性能已成为世界各国材料科学工作者关注的目标之一。
1 地质聚合物的反应机理关于地质聚合物的反应机理仍然是一个尚未完全解决的问题，尤其是对不同体系及组成相对复杂的体系更是如此。
目前针对不同体系具有代表性的地质聚合物反应机理模型有以下几个。
（1）法国科学家Joseph Davidovits[4]为代表的研究者所提出的利用氢氧化钠/氢氧化钾激发偏高岭土制备地质聚合物的机理模型：偏高岭土等活性材料在高碱性溶液中裂解为类似有机高分子单体的低聚硅氧四面体和铝氧四面体，这些低聚物在高碱环境下发生聚合反应作用，形成三维网状结构的无机高聚物。
根据反应产物中硅铝比（Si/Al）之间的比例关系，可将地质聚合物分为3种类型：PS型（-Si-O-Al-）、PSS型（-Si-O-Al-O-Si-）、PSDS型（-Si-O-Al-O-Si-O-Si-），基于此可将地质聚合物的分子式表达为：Mn{-（SiO2）z-AlO2-}n·mH2O，式中z为1、2或3；M为碱金属离子（Na+、K+等），n为聚合度，m为结合水量。
地质聚合物
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。
碱激发胶凝材料 地聚物 制备
碱激发胶凝材料的地聚物制备1. 背景介绍地聚物是一种具有优异力学性能的聚合物材料，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和抗老化性。
由于其独特的性质，在建筑、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用。
2. 碱激发胶凝材料碱激发胶凝材料是一种新型的地聚物，其制备过程中利用了碱性环境对地聚物进行交联，从而提高了其力学性能和耐久性。
由于碱激发胶凝对地聚物性能的提升，其在建筑材料、航空航天材料等领域具有广阔的应用前景。
3. 制备工艺制备碱激发胶凝材料的地聚物需要经过若干步骤：3.1 原料准备：选用高纯度的地聚物作为基础材料，同时选用适合的碱性激发剂。
3.2 溶液制备：将地聚物和碱性激发剂按照一定的比例加入溶剂中，并进行充分搅拌。
3.3 反应控制：在加入碱性激发剂后，需要在一定的温度和时间范围内进行反应控制，以保证地聚物与碱性激发剂的充分反应。
3.4 混合和成型：将反应后的溶液进行混合，并进行成型，形成所需的碱激发胶凝材料。
4. 实验方法为了制备具有优异性能的碱激发胶凝材料的地聚物，需要进行一系列的实验研究：4.1 原料筛选：对地聚物和碱性激发剂进行筛选，选择最优配方。
4.2 溶液制备：确定最佳的溶剂种类和比例，进行溶液制备。
4.3 反应控制：通过调控温度、时间等参数，控制地聚物与碱性激发剂的反应过程。
4.4 性能测试：对制备的碱激发胶凝材料进行力学性能、热性能等方面的测试，评估材料的性能表现。
5. 结论通过上述实验方法，可以得到具有优异性能的碱激发胶凝材料的地聚物。
这些材料不仅具有较高的力学性能和耐久性，同时也具有很好的加工性和工程应用性，可以在建筑、汽车、航空航天等领域得到广泛的应用。
6. 展望随着碱激发胶凝材料的地聚物的制备工艺的不断完善和技术的进步，其在各个领域的应用前景必定会更加广阔。
未来可以进一步研究其在新能源材料、环境材料等方面的应用，为社会和经济的发展做出更大的贡献。
研究进展随着工业技术的不断发展，碱激发胶凝材料地聚物的研究也在取得新的进展。
碱激发钒尾矿-矿渣基地聚合物的研究
关键词 ： 钒尾矿 ； ； 矿渣 地聚合物 ； 抗压强度 ； 凝结时间 中 图分 类 号 ：Ｑ１２４４ Ｔ ７． ＋ 文献标识码： Ａ 文 章 编 号 ：０ １ ７ ２ ２ １ ） ２ ０ ０ － ４ １０ － ０ Ｘ（０ ２ ０ — ０ １０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌ ａｉ ａ ｔｖ ｔ ｄ ｖ ｎ ｄ ｕ ａ ｌ ｇ ａ ｄ ＧＧＢＳ ｂ ｓ ｄ ｇ ｏ ｏ ｙ ｒ ｓａ ｃ ｎ ａｋ ｌ ｃｉａ ｅ ａ ａ ｉｍ ｔ ｉｎ ｎ － ｉ ａ ｅ ｅ ｐ ｌ ｍｅ
摘要 ： 以钒尾矿 为硅 铝质 原料 、 以矿渣 为促硬剂 、 以硅灰和氢氧化钠复合作为碱激发剂制备地聚 合物。研究活化钒尾矿和矿渣
的比例 、 激发剂 中 Ｓ ： Ｎ ｚ ｉ 和 ａ Ｏ Ｏ的比例 以及养护温度对地聚合物早期性能的影响。 结果表 明， 在合适的碱性条件 下， 加入适量 的矿渣 后， 由矿渣 中活性 ｃ 形成 的水化硅酸钙 （ Ｓ ） ａ Ｃ Ｈ 可在地 聚合物 结构 中起到微集料填充 的作用 ， 从而提高地聚合物 的早期 强度 。 当活化 钒尾矿和矿渣 的质量 比为 ６ ： ， 发剂中 Ｓ ： Ｎ ２ ０ ０激 ４ ｉ 和 ａ Ｏ ０的摩尔 比为 ２ ． 在 ６ ０时， ５℃下养 护 ２ ， ４ｈ 再在室温条件下放置 ３ 后地聚合 ｄ 物样 品的抗压强度可达到 ３ ． Ｍ ａ 随着矿渣所 占比例 的增大 ， ５ Ｐ。 １ 凝结时 间先缩短后延长； 随着 激发剂中 Ｓ ： Ｎ ２ ｉ 和 ａ Ｏ ０比例 的减小 ， 凝
ｌ ａｉｅ ｏ ｄｉｏ ａ ｍｏ ｅａｅ ａ ｄｔ ｎ ｆ ＧＧＢＳ Ｃ ｉ ｏ ｅ ｈ ｅ ｒｙ ｓｒ ｎ ｔ ｆ ｇ ｏ ｏｙ ｒ．Ｔ ｉ ｉ ｕ ｔ ｔｅ ａｃｕ ａｋ ｌｎ ｃ ｎ ｔ ｎ， ｄ ｒｔ ｄ ｉｏ ｏ ｉ ｉ ａ ｍｐｒｖ ｔｅ ａｌ ｔｅ ｇｈ ｏ ｅ ｐ ｌｍｅｓ ｈ ｓ ｓ ｄ ｅ ｏ ｈ ｃ ｌｉｍ ｓｌ ａｅ ｎ ｉｃ ｔ ｉ
偏高岭土-粉煤灰基地质聚合物的制备与性能研究
关键词：地质聚合物；偏高岭土；粉煤灰；工作性能；凝结时间
Abstract
Geopolymer is a new gelledmaterial which attracted lots of attentions, both at home and abroad in recent years, for its excellent properties.In this thesis,geopolymer has been synthesizedfrom raw materials what are metakaoliniteand fly ashunder activation of NaOH solution andsodium silicate solution.We discuss that how fineness of the metakaolinete, content of fly ash and modulus of sodium silicate affect themechanical propertiesof Flyash-Metakaolinite based geopolymer by using orthogonal experimental design.Meanwhile，theworking performance and setting time of geoploymer are studied.Research shows: (1)Flyash-Metakaolinite based geopolymer has been synthesized at room temperature from metakaolinite under activation of NaOH solution and sodium silicate solution.We get metakaolinite with high activity from kaolinite which has been calcined at 850℃,and holds 2 hours.(2)Metakaolinite-based geoploymer has good performance in the development of the early strength.The reaction process is regulated by mixing the flyash and hence the workability is improved.The content of flyash in the total raw materials increased,the flowability of the slurry of Flyash-Metakaolinite based geopolymer is getiing better.(3)We know thatfineness of the metakaolinete, content of fly ash and modulusof sodium silicateare threinfluencing factors. The best formulaisthe finenest metakaolinite,flyash accounted for 25% of the total raw materials and modulus of modified water glass was 1.3.(4)When the raw materials with the same content of flyash getted activated by sodium silicate with different modulus,the setting time getting longer along with the increase of the modulusof thesodium silicate.
新型地质聚合物的试验研究
唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：新型地质聚合物的试验研究系 别：_________________________班 级：_________________________姓 名：_________________________指 导 教 师：_________________________2012年6月8 日刘进强 施红菊 08无机非金属材料（1）班 环境与化学工程系新型地质聚合物的试验研究摘要对工业固体废弃物进行资源化利用，不仅能减少环境污染，还可为建材原料开辟出一条新的途径。
本文以高炉矿渣和粉煤灰为主要原料，改性水玻璃作为碱性激发剂，在适当的水灰比下，制备出高性能的新型地质聚合物。
研究表明：高炉矿渣掺加量为80%，粉煤灰掺加量为20%，添加15%经过加入氢氧化钠调整的模数为1的改性水玻璃，在标准条件下养护制备的新型地质聚合物性能最佳。
其3天抗压强度可达39.38MPa，抗折强度达5.79MPa；7天抗压强度可达51.56MPa，抗折强度达7.02MPa；28天抗压强度可达52.75MPa，抗折强度达7.31MPa；初凝时间为66分钟，终凝时间为332分钟；并且安定性良好。
关键词：高炉矿渣粉煤灰水玻璃碱性激发剂新型地质聚合物Experimental Study of the New GeopolymerAbstractUtilization of industrial solid waste, not only can reduce environmental pollution, but also open up a new avenue for building materials. In this paper, blast furnace slag and fly ash as the main raw materials, modified sodium silicate as the activating agent, prepared in a appropriate water-cement ratio, high-performance new geopolymer is made up. Studies in this paper have shown that: blast furnace slag adds 80%, fly ash adds 20%, and adds 15% by adding sodium hydroxide to adjust the modulus of the modified sodium silicate, and curing under the standard conditions, we will get a new geopolymer, which performances best. Three days compressive strength is up to 39.38MPa, flexural strength can reach to 5.79 MPa; 7 days compressive strength is up to 51.56MPa, flexural strength can reach to 7.02 MPa; 28 days compressive strength is up to 52.75 MPa, and flexural strength can reach to 7.31MPa; initial setting time is 66 minutes and final setting time is 332 minutes; and stability is good.Key words: blast furnace slag; fly ash; sodium silicate; activating agent; newgeopolymer目录1综述 (1)1.1地质聚合物的简介 (1)1.1.1 地质聚合物的发展 (1)1.1.2地质聚合物的反应机理 (2)1.1.3 地质聚合物的性能及应用领域 (3)1.2研究地质聚合物的意义及其存在的问题 (5)1.2.1地质聚合物的研究意义 (5)1.2.2地质聚合物的研究中存在的问题 (6)1.3本文的研究内容 (7)2 试验 (8)2.1 试验原材料 (8)2.1.1矿渣微粉 (8)2.1.2 粉煤灰 (10)2.1.3 碱性激发剂 (12)2.1.4其它原材料 (14)2.2试验方案 (14)2.2.1试验方法 (14)2.2.2水泥胶砂强度的测定 (16)2.2.3标准稠度的测定 (18)2.2.4凝结时间的测定 (19)2.2.5水泥体积安定性的测定 (20)2.3试验结果 (21)2.4数据分析 (23)3 结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)外文文献 (26)1 综述1.1 地质聚合物的简介地质聚合物（Geopolymer）的概念最早是在上个世纪70年代由法国科学家Joseph Davidovits提出的[1]。
地质聚合物的研究现状
摘要近年来，人们相比之前更重视环境上的问题，普通硅酸盐水泥逐渐已经满足不了环保要求，它们优良的品质受到很多学者的重视。
地质聚合物是一种新型环保材料，广泛应用于建筑材料中。
与传统水泥相比，其生产工艺具有低能耗、低碳排放的优点，可以成为水泥的良好的代替品，它是材料领域的研究热点之一。
地质聚合物在早期阶段具有强度高、快速硬化、耐高温、耐酸碱性腐蚀等性能，其原料广泛应用于偏高岭土、粉煤灰、矿渣、污泥等工业废弃物的原料，其原材料来源比较广泛，制备工艺简单。
地质聚合物还应用在许多方面，比如可以作为水泥路面上的修补材料、处理有毒废渣，还可以作为新型陶瓷材料的开发。
总结不同原材料制成的地质聚合物的特性与应用，展望地质聚合物的行业发展现状。
关键词：地质聚合物碱激发偏高岭土矿渣基粉煤灰第一章地质聚合物的概述1.1课题的背景和意义自从改革开放以来，从我国经济建设快速发展的角度，建筑业的能源消耗占总能源消耗的35%左右，而且这一比例每年都在增加，因此，建筑业的能源消耗是阻碍我国经济发展的主要因素。
根据“十二五”计划提出的建设资源节约型社会的要求，国家出台了一系列节能政策。
未来节能建材必将主导国内新型建材市场。
因此，高性能、环保型轻质保温建筑材料的应用在近几十年来越来越受到人们的青睐，并且成为人们共同关注的焦点。
地质聚合物是符合国家“十二五”规划标准的节约性材料。
它是一种新型的环保材料，可以替代水泥材料。
它不只可以缓解当前的能源危机，减少温室气体的排放，而且可以减少中国的能源消耗问题，改善人类的生活环境具有及其长远的意义。
与传统水泥相比，地质聚合物生产工艺具有能耗低、碳排放低等优点。
它可以成为水泥的优良代替品，是材料领域的研究热点之一。
近年来，人们对环境问题越来越重视，普通硅酸盐水泥已逐渐难以满足环保要求，而地质聚合物以其优异的性能越来越受到研究者的关注。
研究的意义在于利用大量的固体废料可以变废为宝，化害为利，有利于可持续发展，提高经济效益、社会效益和环境效益。
3D打印地质聚合物的研究进展和应用探索
1.2.5 浆料的可塑造性 由于地质聚合物具有剪切稀化特性，其粘度在挤出这 一动态过程中通常表现出下降趋势，但地质聚合物浆料在 挤出后粘度的恢复速度不够快，这导致挤出后的前一层浆 料无法支撑后续层的重量而出现坍塌现象。针对此问题， 可在地质聚合物浆料中添加如凹凸棒石或纤维[24]等材料来 提高浆料的可塑造性。 1.3 挤出成型地质聚合物力学性能 Biranchi Panda等[14]的研究表明，3D打印地质聚合物的 样品力学强度存在各向异性，如图 4 所示，同时分析得出， 3D打印地质聚合物的机械强度主要取决于层之间的打印 时间间隔，一旦打印速度过慢，后一层会与前一层不能形 成较好的融合。具体而言，力学性质的各向异性和样品的 大小及打印速度有关。因此，打印参数的设置（打印速度、 模型大小等）和浆料配比（碱性、固液比等）需要相互配合才 能打印出理想的地质聚合物模型。
图 2 浆料挤出成型地质聚合物示意图[17] Fig.2 Direct ink writing of geopolymer
schematic diagram[17] 1.2 地质聚合物浆料挤出成型的关键因素 1.2.1 浆料的配置 地质聚合物的原材料配合比是其能否进行 3D打印的 关键。由于地质聚合物的挤出打印成型过程中没有使用传 统铸模方法中的模板，因此需要控制材料的流变性能，即 地质聚合物浆料需要既能顺利挤出，又具有一定塑性，挤 出后能保持形状不坍塌 。 [13,18] Jing Zhong等[19]将氧化石墨烯添加于地质聚合物中，
碱激发地质聚合物的研究进展
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 stimulategeological polymerName: Longtao chenInstructor : Xiping leiAbstractAlkali 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目录1.碱激发地质聚合物 (5)1.1 碱激发地质聚合物胶凝材料的由来 (5)1.2 碱激发地质聚合物的特点 (6)2.减激发地质聚合物的研究发展现状 (7)2.1 国外研究发展现状 (7)2.2国内研究发展现状 (8)2.3碱激发胶凝材料的理论研究成果 (8)2.4碱激发水泥存在的问题和研究中的不足之处 (10)2.4.1.碱矿渣水泥的快凝问题 (10)2.4.2.碱骨料反应问题重视不足 (10)2.4.3.表面泛霜 (10)2.4.4.收缩问题 (10)2.4.5碱矿渣水泥的强度波动问题 (11)3.碱激发胶凝材料的制备 (11)3.1.碱激发剂 (11)3.2.碱激发剂的催化原理 (11)3.3. 制备的理论基础 (14)3.4. 制备考虑的因素 (15)4. 碱激发胶凝材料的应用 (15)5.展望 (17)参考文献 (19)致谢 (21)1.碱激发地质聚合物1.1 碱激发地质聚合物胶凝材料由来碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，是由铝硅酸盐胶凝成分固结的化学键合的一种新型胶凝材料[1]。
在高温作用下碱激发胶凝材料矿物相的研究进展
低燃料的消耗和生产成本，并能提高建筑的耐久性。
遵循源头减量、能源转型、资源循环、负碳技术等脱碳减排实施路径，低碳无须焙烧的耐高温混凝土材料成为水泥领域和耐高温材料领域的共同需求。
碱激发胶凝材料是一类利用碱激发剂，与具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性和潜在水硬性的硅铝质矿物（通常为高温下骤冷的硅铝质天然矿物或工业废渣，如粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等）通过催化原理制得的，具有三维复杂网状结构的胶凝材料。
碱激发胶凝材料凝结硬化快、强度高、抗腐蚀能力强，并且相较于传统的胶凝材料，具有制备工艺简单、生产能耗低、可有效利用工业固废物等优势，已成为未来建筑领域实现“绿色”目标的有效手段。
国内外学者对于碱激发胶凝材料的耐高温性能进行了大量的研究。
在这些研究中，矿物相的研究为宏观性能、微观性能间的调控奠定了基础，对碱激发胶凝材料耐高温性能的优化具有指导意义。
因此，文章综合国内外的研究进展，综述了碱激发胶凝材料耐高温性能、矿物相转变历程，以及其影响因素等方面的研究进展。
1碱激发胶凝材料的高温性能与传统硅酸盐水泥不同，碱激发胶凝材料以低钙/无钙活性硅铝质矿物为原材料，可有效弱化因Ca(OH)2及CaCO 3分解所带来的高温破坏，具有优异的耐高温性。
碱激发粉煤灰胶凝材料由于富含架状硅酸盐、赤铁矿及磁铁矿等天然储热矿物和低钙富硅铝酸盐，在碱性激发剂的作用下会形成性能优异的耐高温产物[1-3]：①低钙摘要 随着国家“碳达峰与碳中和”目标的提出，碱激发胶凝材料作为一种无须高温制备的建筑材料，受到了广泛的关注。
文章结合国内外的研究进展，综述了碱激发胶凝材料的耐高温性能、矿物相转变历程，以及其调控机制等几方面的研究进展。
关键词 碱激发材料；矿物相；转变历程；高温中图分类号 TU521 文献标识码 ADOI 10.19892/ki.csjz.2023.20.45Abstract With the proposal of the national goal of “carbon peaking and carbon neutrality”, alkali-activated material, which is a kind of heat-resistant concrete without necessity to be fired, has attracted widespread attention. In this paper, the thermal properties, transformation process of mineral phase, and regulation mechanism of alkali-activated materials are discussed according to the research progress at home and abroad.Key words alkali-activated materials; mineral phase; transformation process; high temperature建筑业是国民经济的支柱产业之一，而建筑材料是其重要的物质基础。
NaOH碱激发矿渣地质聚合物的研究
第31卷第3期非金属矿V ol.31 No.3 2008年5月Non-Metallic Mines May, 2008地质聚合物具有快凝早强，抗压强度高，密度低，耐酸碱腐蚀，耐高温，低渗透性，优良的耐久性等优点，可用于交通及抢修工程、土木工程、固化核废料及有毒废料、防火材料等领域，有望成为未来绿色环保无熟料水泥的新型胶凝材料，为近年国际上胶凝材料研究的热点[1,2]。
地质聚合物是一种由碱激发硅铝质材料而形成的胶凝材料，其制备是以高硅高铝质的天然黏土、无机非金属矿物及工业废渣（如粉煤灰、煤矸石以及矿渣等）为原料,在化学激发剂的作用下，通过玻璃体结构中的 -O-Si-O-Al-O- 链的解聚生成[SiO4]4-四面体和[AlO4]5-四面体,进而发生缩聚反应生成新的-O-Si-O-Al-O-的无机聚合物网络结构[3~8]胶凝材料，与Portland水泥胶凝材料的CSH、CH、AFm等无机小分子结构组成的硬化体有本质的区别。
粒化高炉矿渣具有潜在的水硬活性[9]，可作为制备地质聚合物的原材料，这对于固体废弃物资源化利用，节能减排，构建资源节约型、环境友好型的的绿色生产过程意义重大[10]。
本实验采用NaOH作为碱激发剂激发粒化高炉矿渣来制备地质聚合物，对其力学性能及水化程度等进行了较系统的研究，旨在对其进一步应用于工业提供依据。
1 原料及实验方法1.1 原料选用陕西龙钢粒化高炉矿渣，其化学成分(wt%)为：CaO，38.9；SiO2，32.7；Al2O3，15.1；MgO，6.23；Fe2O3，2.52；TiO2，1.10；其它，3.45。
激发剂为分析纯NaOH，天津化学试剂三厂生产。
1.2 实验方法将矿渣用FN101-A型鼓风干燥箱干燥3h，自然冷却后，把原料装入SYM Φ500×500水泥球磨机进行磨细，然后再干燥3h，自然冷却后，装入密封袋保存作为实验原料待用。
力学性能试验采用尺寸为3.16×3.16×5(cm)的净浆试件, 所有试件在成型1d后拆模, 并自然养护至各龄期进行测试；凝结时间根据GB1346-89进行实验。
碱激发矿渣地质聚合物的制备与力学性能
(7) 渗透率低,可固化有毒废物,地聚合物材料的渗透率与波 特兰水泥接近,可用于固封有毒金属及放射性核废料。
国内外研究发展历程及现状
谢谢
制备考虑的因素
地聚合物的主要成分Al2O3，SiO2 的摩尔比将决定地聚合 物的组成结构是PS（单硅铝），PSS（双硅铝）或PSDS （三硅铝），不同结构种类的地聚合物性能有较大差别， 因此Al2O3，SiO2 之间的摩尔比是制备地聚合物时要考虑 的重要因素之一。
其次，碱性介质在合成地聚合物胶凝材料时主要 起两个作用：
。
20 世纪20 年代：美国的Purdon 在研究添加矿渣对波 特兰水泥的作用时制得的一种胶凝材料。这种材料的特点 是，凝固时间快，强度高。南京工业大学杨南如教授认为 碱激发胶凝材料的由来可以追溯到1957 年乌克兰基辅建工 学院V.D.Glukhovsky 教授成功研制碱激发矿渣粉煤灰胶结 材，得到强度高达120MPa、稳定性好的胶凝材料，随后欧 美各国也开始进行对这种新型胶凝材料的研究。
国内研究发展现状
我国在这方面的研究不多。均为探索性研究．没有国 家级课题或地方政府莺点经费的支持，参与研究的单位有 中国地质大学、北京科技大学、马鞍山矿山研究院、苏州 混凝土水泥制品研究所，但均没有产业化的报道，也没有 申报专利和成果鉴定的报道，只有少量的论文发表。
碱激发胶凝材料的理论研究成果
主要以J．Davidovits等通过对矿物聚合物材料的硬化过程的研究提出 的反应机理为代表，他们把矿物聚合反应理解为“解聚·缩聚”过程， 认为矿物聚合材料的形成足在碱性催化剂作用下的硅氧键和铝氧键的 断裂,形成一系列的低聚硅(铝)四面体单元，这些低聚结构单元随着反 应进程的进行，逐渐脱水重组聚合反应过程懈。与普通硅酸盐水泥的 硬化机理不同。碱激发胶凝材料的硬化过程是碱性材料与矿渣材料的 反应过程,水主要起传质媒介作用。而水泥的硬化过程是熟料矿物与水 反应的过程。在这里,水是一种主要反应物。碱激发胶凝材料反应产物 一直是研究的热点,而且不同的学者的观点难以统一。究其原因，一是 反应产物结晶程度低，现有的测试手段难以准确地描述和测量；二是 不同学者研究手段和实验条件各异；另外，随着激发剂体系的不同， 反应产物也有所不同。
碱激发胶凝材料的研究现状综述
D0l:10.16767/ki.10-1213/tu.2019.11.010碱激发胶凝材料的研究现状综述孔令炜孙士成吉林建筑大学摘要：碱激发胶凝材料具有多种优良的使用性能，如强度高，能耗低，绿色环保等，符合社会可持续发展的要求，具有广阔的应用前景。
本文着重分析了碱激发胶凝材料的基本化学成分及其作用，并阐述了碱激发胶凝材料的激活方式及其应用现状。
关键词：减激发胶凝材料;化学组成；激发方式；应用1前言碱激发胶凝材料是使用自身具有火山灰活性或者水硬性材料与对应的碱性激活剂进行反应，从而得到的一种具有良好使用性能的胶结材料。
当前各种碱激发胶凝材料种类较多，按制备的原材料分有以下几类:一是铝硅酸盐玻璃体类，主要来源于工业废渣，同时其来源很多;二是碱烧黏土类材料，这种碱激发胶凝材料的原料主要是高岭土;三是碱矿石尾矿类材料,主要原料是钾长石尾矿、铝土矿选尾矿，其特点是含钙比较少,与碱烧黏土类似；四是碱碳酸钙类物质.其中含有大量钙、镁。
碱激发胶凝材料具有很多优点,首先碱激发胶凝材料是一种低成本、低能耗的绿色材料，其次碱激发胶凝材料是一种可以循环使用的材料，因此这种材料在实际应用过程中可以实现三废的零排放,减少对周边自然环境的污染.达到良好的生态效益叫碱激发胶凝材料的这些优点使得其成为建筑材料的主要发展方向.具有广阔的使用前景。
2化学组成对碱激发胶凝材料性能的影响矿渣和粉煤灰是最早用于碱激发胶凝材料制作的原料，此后,相关研究者将各种废渣用于碱激发胶凝材料的生产,并取得显著成果。
根据相关统计，碱激发胶凝材料的主要化学组成是二氧化硅、氧化铝和氧化钙，这三种物质占到总材料的80%以±o现对各氧化物的作用做简要回顾。
2.1氧化钙碱激发胶凝材料在反应过程中，钙对早期强度具有关键性作用。
相关研究人员对矿渣中钙组分的作用进行研究.发现钙组分能有效增加反应结构的无序性，并有效降低原料的聚合程度。
原料中含钙多少会直接影响到反应程度，还会影响到反应过程中的水化产物,在实际操作过程中可以利用梯度酸溶法来区分高钙粉煤灰中的水化产物,如果原料中含钙较多，可以有效促进普通水化产物的产生，这里所说的水化产物,包括聚合物凝胶、类沸石无定形物以及水化硅酸钙凝胶等。
碱激发不同活性粉煤灰地质聚合物的研究
维普资讯
中 图分类 号 ： ７ ． ＴＱ１２ ９ 文献标 识 码 ： Ａ
地 质 聚合 物 （ ｅｐｌ ｒ 是 法 国 的 Ｊｓｐ ｇｏｏ ｍｅ） ｙ ｏｅｈ Ｄ ｖ ｏｉ 在 ２ 世纪 ８ ａｉ ｖ ｓ Ｏ ｄ ｔ Ｏ年代采用碱激发高岭土制 备的一类具有硅氧 四面体和铝氧四面体通过桥氧键 相连 接 的类 沸 石三 维 网状结 构 的新 型水 硬性 胶凝 材 料［Ｉ与 Ｐ ｒａｄ 硬性 胶凝 材料 相 比， 材料具 有 １． ｏｔｎ 水 ｌ 该 早强、 耐酸碱腐蚀、 耐高温、 耐久性好和 固核 固废等 特性［＿ ２． 粉煤灰是 由火力发电厂排放 的一种废弃物 ， 其 累积堆放不仅 占用大量耕 地， 而且造成严重 的环境 污染 ； 对废弃物 的资源化 ， 变废为宝 ， 是建立资源节 约型、 环境友好型 国家的具体措施之一 ． 近年来 ， 国 内外有关利用粉煤灰制备地质聚合物的研究时有报 道【 ］ ２． － 研究的热 点在于如何 提高粉煤灰 的碱 激发 ４ 活性 ， 以制备力学性能优异 的碱激发地质 聚合物新 型胶凝材料． 本研究采用材料化学方法 ， 对不同粒度 粉煤灰的活性进行了测定 ， 利用 Ｘ Ｄ和 Ｓ Ｍ 对合 Ｒ Ｅ 成的地质聚合物的结构及形貌进行 了表征 ， 探讨 了
１２ ２ 活性测定 ．．
将粉煤 灰通过煮 沸溶 出活性
２ ２ 地质聚 合物 的结构 、 貌及 抗压 强度 ． 形
Ｓ ｈ Ａ２ ３然后用氟硅酸钾滴定 法及 Ｅ Ｔ ｉ 和 １ ， Ｇ ０ Ｄ Ａ络
碱激发和地聚物
碱激发和地聚物
碱激发是指利用强碱的性质来促进聚合反应的进行。
在聚合反应中，碱可以作为催化剂或引发剂来加速反应的进行。
其中，引发剂是指能够通过引发自由基反应来启动聚合反应的物质，而催化剂则是指能够降低反应活化能，从而加速反应速率的物质。
地聚物是指由地球化学物质聚合而成的高分子化合物。
这些化合物常常是天然的有机化合物，具有很高的分子量和复杂的结构。
地聚物在地球生命起源和地质学过程中具有重要的作用。
在地球化学反应中，碱激发可以促进地聚物的生成。
例如，碳酸盐岩中的碱性水可以激发沉积物中有机质的聚合反应，从而形成天然气和石油等地聚物。
此外，地下水中的碱性离子也可以催化矿物质的聚合反应，形成矿物质的沉积物和矿床。
因此，碱激发和地聚物在地球化学过程中具有重要的作用，深入研究它们的相互关系，不仅有助于理解地球的演化历史，也能为新材料的制备和能源的开发提供重要的启示。
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碱激发和地聚物
碱激发和地聚物
碱激发和地聚物是与地球科学相关的两个重要概念。
碱激发是一
种造山作用，它是指在地球演化的过程中，岩石的结构和组成发生改
变的过程。
而地聚物是指由地球内部物质组成的一种大分子物质，它
对岩石的物理性质和化学性质产生了很大的影响。
碱激发的过程中，岩石的成分发生了改变，主要是由于碱性液体
或气体的侵入或注入。
这些液体或气体在高温高压的条件下使岩石结
构的分解，可能产生新的矿物质，进而导致岩浆的形成和火山的喷发。
碱激发是地壳发生变化和地质过程变化的重要原因之一。
与碱激发相关的地聚物主要是岩浆和岩石中的同位素。
岩浆是指
地球内部物质熔融后形成的物质。
岩浆中存在大量的游离离子和气体。
通过测量岩浆中同位素的比例，可以了解地球内部的活动和变化。
例如，针对火山喷发过程中形成的岩浆，研究者可以通过测量其中的同
位素比例，了解火山岩浆的形成和演化过程。
与碱激发相关的另一个重要的地聚物是岩石中的矿物质。
矿物质
是由地球物质组成的天然无机化合物，它是地球内部物质的基本组成
部分之一。
不同种类的岩石中包含着不同种类和数量的矿物质。
当岩石发生碱激发时，可能会形成新的矿物质，这些新的矿物质可能比原有的矿物质具有更高的温度和压力适应性，它们也可能具有更为复杂的晶体结构和化学成分，对于科学家们研究地质过程和地球演化有着重要的意义。
总之，碱激发和地聚物是地球科学中两个相互关联的概念。
通过研究碱激发和地聚物的作用，可以深入了解地球的演化和成分变化的过程。
对于研究地质纪录和预测地球未来演化趋势有着重要的意义。
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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 stimulategeological polymerName: Longtao chenInstructor : Xiping leiAbstractAlkali 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目录1.碱激发地质聚合物 (5)1.1 碱激发地质聚合物胶凝材料的由来 (5)1.2 碱激发地质聚合物的特点 (6)2.减激发地质聚合物的研究发展现状 (7)2.1 国外研究发展现状 (7)2.2国内研究发展现状 (8)2.3碱激发胶凝材料的理论研究成果 (8)2.4碱激发水泥存在的问题和研究中的不足之处 (10)2.4.1.碱矿渣水泥的快凝问题 (10)2.4.2.碱骨料反应问题重视不足 (10)2.4.3.表面泛霜 (10)2.4.4.收缩问题 (10)2.4.5碱矿渣水泥的强度波动问题 (11)3.碱激发胶凝材料的制备 (11)3.1.碱激发剂 (11)3.2.碱激发剂的催化原理 (11)3.3. 制备的理论基础 (14)3.4. 制备考虑的因素 (15)4. 碱激发胶凝材料的应用 (15)5.展望 (17)参考文献 (19)致谢 (21)1.碱激发地质聚合物1.1 碱激发地质聚合物胶凝材料由来碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，是由铝硅酸盐胶凝成分固结的化学键合的一种新型胶凝材料[1]。
它是通过铝硅酸盐组分的溶解、分散、聚合和脱水硬化而成。
其矿物组成与沸石相近，物理形态上呈三维网络结构，因此其具有有机聚合物、陶瓷、水泥的优良性能。
碱激发胶凝材料在我国是近十年来提出的概念，对其由来还存在着一些分歧。
袁鸿昌教授认为，碱激发胶凝材料的由来可追溯到20 世纪20 年代：美国的Purdon 在研究添加矿渣对波特兰水泥的作用时制得的一种胶凝材料。
这种材料的特点是，凝固时间快，强度高。
南京工业大学杨南如教授认为碱激发胶凝材料的由来可以追溯到1957 年乌克兰基辅建工学院V.D.Glukhovsky教授成功研制碱激发矿渣粉煤灰胶结材，得到强度高达120MPa、稳定性好的胶凝材料，随后欧美各国也开始进行对这种新型胶凝材料的研究。
20 世纪70 年代，法国科学家Joseph Davsdovits通过用碱激发偏高岭土制得了一种新型的材料并申请专利。
1976 年，在国际理论和应用化学联合会(IUPAC) 的大分子会议上，J.Davidovits 提出对这类碱激发胶凝材料进行统一命名为：聚铝硅酸盐。
1978 年，他首先提出并采用了“Geoplymer( 地聚物)”。
自此，欧美各国对这种新型材料进行了各方面的研究，内容涉及混凝土、耐火材料、涂料、碱品种以及其它建筑材料等。
我国对碱激发胶凝材料的研究起步比较晚，一直到80 年代才开始这方面的研究。
史才军等分别对我国近年来在碱-矿渣、碱-磷渣、碱-矿渣-钢渣、碱-矿渣-粉煤灰、碱-矿渣-氧化镁体系的研究成果进行了论述。
孙家瑛、诸培南在提出矿渣中玻璃体是分相结构的同时，认为矿渣受碱激发下的水化反应，首先从玻璃体的表面开始，表面上的Ca2+，Mg2+吸附碱介质中的OH-，而O2-则吸附质子形成氢氧化物和水，使表面结构破坏。
在玻璃体中存在富钙的连续相，当表面受OH-作用后，有的Na+可能与Ca2+起交换作用，引起玻璃体解体、溶解。
杨南如教授也对碱激发胶凝材料进行了详细的研究，分析其形成机理：认为水化过程及形成胶凝性的硬化体是原料中铝硅酸盐玻璃体中高聚合度的Al-O-Si、Si-O-Si、Al-O-Al等共价键受OH-离子作用而断裂，产生了聚合度较小的离子团或者是单离子团，在一定的pH 值条件下它们又将聚合成与原料的铝硅酸盐结构不同的新结构产物，后者具有胶凝性和固化性，并有特殊性能。
周奂海等研究了碱矿渣水泥的水化过程，认为与硅酸盐水泥一样可根据水泥水化放热曲线把水( 反应) 过程分为五个阶段：初始水化、诱导期、加速期、衰减期和缓慢期。
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。
1.2 碱激发地质聚合物的特点地质聚合物的化学组成为铝硅酸盐, 其基体相呈非晶质至半晶质相, 具有[SiO4]和[AlO4]四面体随机分布的三维网络结构, 碱金属或碱土金属离子分布于网络空隙之间以平衡电价。
网络的基本结构单元为硅铝氧链(Si–O–Al–O–Si–O–Si–O–)等。
正是由于地聚合物材料具有类似有机聚合的链状结构,且能够与矿物颗粒表面的[SiO4] 和[AlO4]四面体通过脱羟作用形成化学键, 因而具有无机化合物和有机化合物的共同特点[2]。
(1) 强度高。
主要力学性能指标优于玻璃与水泥,可与陶瓷、铝、纲等金属材料相媲美。
(2) 具有较强的耐腐蚀性与较好的耐久性,大大优于传统水泥材料。
(3) 具有较好的快硬固化性。
(4) 材料耐高温,隔热效果好。
其导热系数好,可与轻质耐火粘土砖相媲美。
(5) 原料价格低廉,储量丰富,其主要构成元素硅、铝、氧在地壳中储量分别为27%、8%、47%。
(6) 增韧、增强外添加剂选择范围广,由于反应在较低温度下进行,避免了高温可能导致的添加物变质,添加物与基体的热失配与化学不相容,从而可采用多种外添加剂进行增强、增韧,提高材料性能。
(7) 渗透率低,可固化有毒废物,地聚合物材料的渗透率与波特兰水泥接近,可用于固封有毒金属及放射性核废料。
2.减激发地质聚合物的研究发展现状2.1 国外研究发展现状1957年格卢霍夫斯基教授、科列文科教授等人使用碎石、锅炉渣或高炉矿渣磨细，或石灰加高炉矿渣和硅酸盐水泥(或不加)混合后。
再用NaOH溶液或水玻璃溶液调制净浆。
得到强度高120MPa、稳定性好的胶凝材料。
到1959年，他们通过进一步研究证明这种水泥与硅酸盐水泥一样，既能在水中及自然条件下硬化。
也能在蒸汽养护处理条件下硬化。
上世纪70年代，可能足担心这种水泥的耐久性极易引起碱一集料反应。
人们对这种水泥逐渐失去了兴趣。
但是，80年代中期以来。
这种碱激发方法制备水泥又恢复了生命力。
认为它具有强度高、抗渗性、抗蚀性均特别优良，并具有成本低和节能等特点。
随着研究的深入，碱胶凝材料中的碱逐渐由液体发展到同体。
其原料则几乎不用熟料而全部利用工业废渣，且原料品种逐渐由矿渣和烧粘土不断扩展到钢渣、粉煤灰、磷渣、赤泥、尾矿等铝硅酸盐类工业废渣[3]。
2.2国内研究发展现状我国在这方面的研究不多。
均为探索性研究．没有国家级课题或地方政府莺点经费的支持，参与研究的单位有中国地质大学、北京科技大学、马鞍山矿山研究院、苏州混凝土水泥制品研究所，但均没有产业化的报道，也没有申报专利和成果鉴定的报道，只有少量的论文发表。
中国地质大学叶北京)的马鸿文教授领导的课题组利用富钾板岩提钾后的废渣35wt％，细粉煤灰60wt％和NaOH5wt％，制备出的地面砖样品平均抗压强度达到52．8MPa．单块最小抗压强度达到46．1MPa．其它性能符合jeff446—2000标准中“一等品”或“优等品”的指标要求。
该材料还具有优异的耐酸碱侵蚀性。
其耐酸性达到99．9wt％．达到了商品耐酸砖的国家标准(GB8488—87)；耐碱性为99．92wt％．达到了玻璃马赛克的耐碱性国家标准(GB7697—89)。
2.3碱激发胶凝材料的理论研究成果关于碱激发胶凝材料的反应机理仍然是一个尚未完全解决的问题，尤其是对组成相对复杂的体系更是如此。
对于碱激发胶凝材料系统存在含钙和无钙两种体系。
在初级阶段,各研究者主要是对含钙体系的研究。
其主要对象集中在碱矿渣水泥上，并提出了一些理沦，如Purdon出的最早的“碱激活”理论解释为少量的Na0H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。
在进一步与Ca(OH)反应形成2硅酸钙和铝酸钙矿物，使水泥硬化并且重新乍成NaOH冉重新催化下一轮反应。
前苏联的科学家提出的“碱液反应机理”其过程为富钙相的溶解,硅酸盐凝胶的形成,复杂晶态产物的形成，涉及的中间产物有雪硅钙石。
水化石榴子石，最终产物为类沸石结构物质富硅钙石。
上世纪80年代，Malone等的研究发现，碱激发炉渣水泥的硬化机理为：碱金属、碱土金属离子进入溶液，在炉渣颗粒表面形成胶状硅酸钠层；铝氧化物直接溶解于硅酸钠中，形成半晶态托蚍莫来石；水化铝酸钙生成并排出水分。