硅铝基胶凝材料及其产业化.
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及各龄期强度均类同于普通水泥，适用于《GB 175-2007 通用硅酸盐 水泥》国家标准。 硅铝基绿色胶凝材料B：不含有水泥（熟料）成分，完全不同于 普通水泥，具有凝结时间快、各龄期强度高、耐海水腐蚀等特点。
一、仿地成岩理论
硅铝基绿色胶凝材料是以仿地成岩理论为指导，利用自然界最丰富 的硅铝质物料为主要原料配以少量的由多种矿物复合成的成岩剂， 制备而成的不同于传统水泥高钙体系的高性能硅铝基胶凝材料。 与传统水泥生产工艺相比，硅铝基绿色胶凝材料的生产制备不需要 煅烧工艺，也不需要消耗石灰石等矿产资源。因此，能够节约能源 减少CO2排放。
图1 硅铝基绿色胶凝材料技术的仿地成岩理论
二、耐腐蚀原理
硅铝基绿色胶凝材料配制的混凝土之所以具有优异的耐腐蚀性 能，其本源在于该种混凝土是以仿地成岩思想为指导，所用胶凝材料 为硅铝体系，而不同于传统水泥的高钙体系。硅铝基绿色混凝土中胶 凝物与骨料之间的界面与岩石中界面类似，胶凝物和骨料“焊接”在
由硅铝基绿色胶凝材料、骨料、外加剂和水搅拌而成的混凝土。 硅铝基绿色混凝土 A：采用硅铝基绿色胶凝材料 A配制而成，原材料 选择、制备方法和物理性能均类同于传统混凝土，完全符合混凝土现 行国家相关标准要求。 硅铝基绿色混凝土 B：采用硅铝基绿色胶凝材料 B配制而成，不同于 传统混凝土，具有快凝早强特性及花岗岩特点，与专用装备体系相结 合可快速施工，符合国家军用标准GJB 8231-2014《军用机场无机聚
揭示了硅铝基绿色混凝土的耐腐蚀
原理。Biblioteka Baidu
图3 硅的四配位同构效应示意图
三、技术成果
硅铝基绿色胶凝材料技术是由孙恒虎教授发明的具有我国自主 知识产权、国际一流的绿色胶凝材料清洁制备技术。已获得美国、 日本、澳大利亚、俄罗斯、印度、中国六个国家专利授权，该技术
是二十一世纪胶凝材料科学的重大创新。
四、硅铝基绿色耐久混凝土定义
合物混凝土道面施工及验收规范》和GJB 8236-2014《抢修抢建用无
机聚合物胶凝材料技术要求》。
五、硅铝基绿色胶凝材料B与普通硅酸盐水泥的区别
1、主要原料
普通硅酸盐水泥的主要原料：石灰石、粘土、铁粉； 硅铝基绿色胶凝材料B原料：火山灰、粉煤灰、矿渣、钢渣等工业废渣。
2、生产工艺
普通硅酸盐水泥生产工艺为“两磨一烧”，即：粉磨—煅烧（1450℃） —再粉磨； 硅铝基绿色胶凝材料B生产工艺只需要一次粉磨。
采用海砂、珊瑚礁为集料加以海水拌养制备硅铝基耐侵蚀海工混凝土 响应《关键材料升级换代工程实施方案》中岛礁建设用海水拌养型混凝 土的号召。 目前，清华大学建筑设计研究院有限公司与海南微晶海工材料股份有 限公司共同开发的"硅铝基耐侵蚀海工混凝土"已完成中试工作。
一起，形成致密的整体结构，而普通水泥混凝土中胶凝物只是将骨料
“包裹”在一起。
图2 硅铝基绿色混凝土、砾岩、普通水泥混凝土的界面SEM分析
化学元素周期表中的四价元素硅在无机铝硅酸盐材料中的作用就如
同碳在有机材料中的作用一样起到“中心连接”及“骨架稳定”作用，
以硅为骨架形成稳定的架状结构是天然岩石坚硬耐久稳定的本源。 硅铝基胶凝材料水化硬化过程中，硅铝体系结构重组，四价硅的四 配位特性使硅氧四面体形成架状结构的同时，带动三价和五价元素形成 四配位，并共同形成架状结构。这种作用在使整个体系形成具有岩石架 状结构的耐久、稳定特性的同时，也使体系形成了电性不平衡。
这种电荷不平衡产生强烈的吸 引活泼一价离子（如 Na+ 、 K+ 、 Cl- 、 F-、OH-等）和二价离子（如Ca2+、 Mg2+ 、 SO42-等）的场效应，使这些 活泼的离子进入网络体空隙中平衡 电荷，并被固定下来，从而使整个
系统处于电平衡稳定状态，进而也
起到控制一、二价元素的破坏及腐 蚀作用，即“控碱吸酸包盐”作用。 硅的四配位同构效应从科学层面上
海水亲和性：海水对普通硅酸盐水泥侵蚀严重，普通硅酸盐水 泥配制混凝土严禁使用海水拌养和海沙做骨料；硅铝基绿色胶 凝材料与海水亲和，用海水拌养、海沙做骨料配制的硅铝基绿 色耐久混凝土无任何不利影响。 耐久性：硅铝基绿色胶凝材料配制的混凝土具有优异的耐腐蚀
性能和抗Cl-渗透性能，用于海洋建设工程，水下耐久性可以达
硅铝基胶凝材料 及其产业化应用
硅铝基绿色胶凝材料定义
利用自然界丰富的硅铝质物料和工业固体废弃物为主要原料配以少量
的由多种矿物复合成的成岩剂，模仿大地成岩过程制备而成的不同于
传统水泥高钙体系的高性能胶凝材料。 硅铝基绿色胶凝材料分为两种：
硅铝基绿色胶凝材料A：含有少量水泥（熟料）成分，其和易性
3、主要性能
强度：硅铝基绿色胶凝材料B各龄期的抗压强度均高于普通水泥，一 般为水泥的两倍以上。 凝结时间：水泥初凝大于 45min ，终凝小于 12h ；硅铝基绿色胶凝材 料B凝结快，初凝15min左右，终凝可调。
耐腐蚀性：水泥的主要成分为CaO体系，硅铝基绿色胶凝材料主要成
分为SiO2和Al2O3体系。因此，硅铝基绿色胶凝材料配制的混凝土耐酸 、耐碱和抗硫酸盐腐蚀性能大大优于普通硅酸盐水泥混凝土。
固结特性，可广泛应用于建筑工程、交通工程、水利工程和海洋工程等领域。
硅铝基绿色胶凝材料的硅铝成分特点使其具备极为优异的耐酸、碱、盐 侵蚀特性，在岛礁、海上石油钻井平台、港口深水航道、防波堤、跨海桥隧和
海底线路管道等重大海洋工程建设领域具有广阔的应用前景。此外，硅铝基绿
色混凝土技术可就近利用海水、海砂、珊瑚礁等进行海洋工程建设，不但能够 大幅降低工程造价，还能节约大量陆地砂石资源和大幅度提高工程的服役寿命 ，尤其在南海岛礁建设方面具有重要的国防用途。
到100年以上。 抗渗性：硅铝基绿色胶凝材料配制的C40混凝土，其抗渗性能 等级可达到S39级 。
六、硅铝基胶凝材料在海洋工程中的应用
三 部 列委 入将 科海 技水 攻拌 关养 工型 程混 凝 土
三 部 列委 入将 科海 技水 攻拌 关养 工型 程混 凝 土
硅铝基绿色混凝土 A和 B具有良好的力学性能、优异的耐久性能和优良的
一、仿地成岩理论
硅铝基绿色胶凝材料是以仿地成岩理论为指导，利用自然界最丰富 的硅铝质物料为主要原料配以少量的由多种矿物复合成的成岩剂， 制备而成的不同于传统水泥高钙体系的高性能硅铝基胶凝材料。 与传统水泥生产工艺相比，硅铝基绿色胶凝材料的生产制备不需要 煅烧工艺，也不需要消耗石灰石等矿产资源。因此，能够节约能源 减少CO2排放。
图1 硅铝基绿色胶凝材料技术的仿地成岩理论
二、耐腐蚀原理
硅铝基绿色胶凝材料配制的混凝土之所以具有优异的耐腐蚀性 能，其本源在于该种混凝土是以仿地成岩思想为指导，所用胶凝材料 为硅铝体系，而不同于传统水泥的高钙体系。硅铝基绿色混凝土中胶 凝物与骨料之间的界面与岩石中界面类似，胶凝物和骨料“焊接”在
由硅铝基绿色胶凝材料、骨料、外加剂和水搅拌而成的混凝土。 硅铝基绿色混凝土 A：采用硅铝基绿色胶凝材料 A配制而成，原材料 选择、制备方法和物理性能均类同于传统混凝土，完全符合混凝土现 行国家相关标准要求。 硅铝基绿色混凝土 B：采用硅铝基绿色胶凝材料 B配制而成，不同于 传统混凝土，具有快凝早强特性及花岗岩特点，与专用装备体系相结 合可快速施工，符合国家军用标准GJB 8231-2014《军用机场无机聚
揭示了硅铝基绿色混凝土的耐腐蚀
原理。Biblioteka Baidu
图3 硅的四配位同构效应示意图
三、技术成果
硅铝基绿色胶凝材料技术是由孙恒虎教授发明的具有我国自主 知识产权、国际一流的绿色胶凝材料清洁制备技术。已获得美国、 日本、澳大利亚、俄罗斯、印度、中国六个国家专利授权，该技术
是二十一世纪胶凝材料科学的重大创新。
四、硅铝基绿色耐久混凝土定义
合物混凝土道面施工及验收规范》和GJB 8236-2014《抢修抢建用无
机聚合物胶凝材料技术要求》。
五、硅铝基绿色胶凝材料B与普通硅酸盐水泥的区别
1、主要原料
普通硅酸盐水泥的主要原料：石灰石、粘土、铁粉； 硅铝基绿色胶凝材料B原料：火山灰、粉煤灰、矿渣、钢渣等工业废渣。
2、生产工艺
普通硅酸盐水泥生产工艺为“两磨一烧”，即：粉磨—煅烧（1450℃） —再粉磨； 硅铝基绿色胶凝材料B生产工艺只需要一次粉磨。
采用海砂、珊瑚礁为集料加以海水拌养制备硅铝基耐侵蚀海工混凝土 响应《关键材料升级换代工程实施方案》中岛礁建设用海水拌养型混凝 土的号召。 目前，清华大学建筑设计研究院有限公司与海南微晶海工材料股份有 限公司共同开发的"硅铝基耐侵蚀海工混凝土"已完成中试工作。
一起，形成致密的整体结构，而普通水泥混凝土中胶凝物只是将骨料
“包裹”在一起。
图2 硅铝基绿色混凝土、砾岩、普通水泥混凝土的界面SEM分析
化学元素周期表中的四价元素硅在无机铝硅酸盐材料中的作用就如
同碳在有机材料中的作用一样起到“中心连接”及“骨架稳定”作用，
以硅为骨架形成稳定的架状结构是天然岩石坚硬耐久稳定的本源。 硅铝基胶凝材料水化硬化过程中，硅铝体系结构重组，四价硅的四 配位特性使硅氧四面体形成架状结构的同时，带动三价和五价元素形成 四配位，并共同形成架状结构。这种作用在使整个体系形成具有岩石架 状结构的耐久、稳定特性的同时，也使体系形成了电性不平衡。
这种电荷不平衡产生强烈的吸 引活泼一价离子（如 Na+ 、 K+ 、 Cl- 、 F-、OH-等）和二价离子（如Ca2+、 Mg2+ 、 SO42-等）的场效应，使这些 活泼的离子进入网络体空隙中平衡 电荷，并被固定下来，从而使整个
系统处于电平衡稳定状态，进而也
起到控制一、二价元素的破坏及腐 蚀作用，即“控碱吸酸包盐”作用。 硅的四配位同构效应从科学层面上
海水亲和性：海水对普通硅酸盐水泥侵蚀严重，普通硅酸盐水 泥配制混凝土严禁使用海水拌养和海沙做骨料；硅铝基绿色胶 凝材料与海水亲和，用海水拌养、海沙做骨料配制的硅铝基绿 色耐久混凝土无任何不利影响。 耐久性：硅铝基绿色胶凝材料配制的混凝土具有优异的耐腐蚀
性能和抗Cl-渗透性能，用于海洋建设工程，水下耐久性可以达
硅铝基胶凝材料 及其产业化应用
硅铝基绿色胶凝材料定义
利用自然界丰富的硅铝质物料和工业固体废弃物为主要原料配以少量
的由多种矿物复合成的成岩剂，模仿大地成岩过程制备而成的不同于
传统水泥高钙体系的高性能胶凝材料。 硅铝基绿色胶凝材料分为两种：
硅铝基绿色胶凝材料A：含有少量水泥（熟料）成分，其和易性
3、主要性能
强度：硅铝基绿色胶凝材料B各龄期的抗压强度均高于普通水泥，一 般为水泥的两倍以上。 凝结时间：水泥初凝大于 45min ，终凝小于 12h ；硅铝基绿色胶凝材 料B凝结快，初凝15min左右，终凝可调。
耐腐蚀性：水泥的主要成分为CaO体系，硅铝基绿色胶凝材料主要成
分为SiO2和Al2O3体系。因此，硅铝基绿色胶凝材料配制的混凝土耐酸 、耐碱和抗硫酸盐腐蚀性能大大优于普通硅酸盐水泥混凝土。
固结特性，可广泛应用于建筑工程、交通工程、水利工程和海洋工程等领域。
硅铝基绿色胶凝材料的硅铝成分特点使其具备极为优异的耐酸、碱、盐 侵蚀特性，在岛礁、海上石油钻井平台、港口深水航道、防波堤、跨海桥隧和
海底线路管道等重大海洋工程建设领域具有广阔的应用前景。此外，硅铝基绿
色混凝土技术可就近利用海水、海砂、珊瑚礁等进行海洋工程建设，不但能够 大幅降低工程造价，还能节约大量陆地砂石资源和大幅度提高工程的服役寿命 ，尤其在南海岛礁建设方面具有重要的国防用途。
到100年以上。 抗渗性：硅铝基绿色胶凝材料配制的C40混凝土，其抗渗性能 等级可达到S39级 。
六、硅铝基胶凝材料在海洋工程中的应用
三 部 列委 入将 科海 技水 攻拌 关养 工型 程混 凝 土
三 部 列委 入将 科海 技水 攻拌 关养 工型 程混 凝 土
硅铝基绿色混凝土 A和 B具有良好的力学性能、优异的耐久性能和优良的