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 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

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