地质聚合物混凝土
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用作者：王璐瑶姚丝思来源：《农业与技术》2019年第23期摘要：地质聚合物是目前可以替代水泥的新型建筑材料之一，具有养护时间需求短、抗压强度高、渗透性低、耐火性高等优点，其抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度、弹性模量等多种力学特性与固液比、碱活化剂浓度、固化时间及温度等制备条件密切相关。
本文从地质聚合物的发展展开，主要阐述了地质聚合物硬化特点、粘结力、界面过渡带和耐火性等特点，总结了地质聚合物与传统混凝土的优势所在，并从今后的发展趋势进行展望。
关键词：混凝土;地质聚合物;粘结力;耐火性中图分类号：S-3文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20191215053随着城市化进程加快及基础设施的增加，水泥的需求量不断增加，但由于石灰石储量有限，水泥生产技术提升缓慢造成的产能有限以及碳税的增加，混凝土行业开始面临着重要挑战。
据报道，印度的水泥需求量到2020年可能达到5.5亿t，缺口为2.3亿t，约58%。
因此，开发可以替代水泥的粘合剂是目前解决该问题的途径之一，如碱活化水泥、硫铝酸钙水泥、碳酸氧镁水泥（负碳水泥）、超硫酸盐水泥等。
随着对碱活化水泥研究的深入，可根据水合产物的相组成将其分为3类，分别为：具有R-A-S-H（R=Na+或K+）的铝硅酸盐基体系，具有R-C-A-S-H的碱活化矿渣以及碱性硅酸盐水泥。
近年来，地质聚合物因其养护时间需求短、抗压强度高、渗透性低、耐火性高等优势引起了广泛关注，成为普通波兰特水泥优秀的替代品，被用于制造建筑材料、混凝土、耐火涂料、纤维增强复合材料以及化学和工业废料资源化处置等诸多方面。
地质聚合物也可以被称为无定形碱性铝硅酸盐或碱活化的水泥，可以通过使铝硅酸盐如粉煤灰（FA）、偏高岭土（MK）、矿渣（SG）、稻壳灰（RHA）和高钙木灰（HCWA）等，在碱性溶液中活化、聚合來生产地聚合物混凝土。
因此，生产地质聚合物混凝土的效率高度依赖于活化剂以及铝硅酸盐资源的类型。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土是一种新型的建筑材料，具有许多优良的特性，广泛应用于建筑工程中。
本文将介绍地质聚合物混凝土的特性和应用。
1. 轻质：地质聚合物混凝土的密度相对较低，比传统混凝土轻很多。
这使得使用地质聚合物混凝土的结构更加轻便，适用于对重量要求较小的场合。
2. 高强度：地质聚合物混凝土的强度高于传统混凝土。
这是由于地质聚合物的特殊结构和化学成分造成的。
高强度使得地质聚合物混凝土在抗压、抗折等方面表现出色，适用于需要承受较大压力的工程。
3. 耐久性强：地质聚合物混凝土具有优异的耐久性，能够抵御酸、碱、盐等化学介质的侵蚀。
还能够抵御冻融循环、紫外线照射等外界环境因素的破坏。
与传统混凝土相比，地质聚合物混凝土的寿命更长。
4. 良好的隔热性和隔声性：地质聚合物混凝土具有较低的热导率和较高的隔声性能。
这使得使用地质聚合物混凝土的建筑在保温、隔音等方面表现出优异的效果。
5. 可塑性好：地质聚合物混凝土具有较好的可塑性和可模性，能够满足不同形状和尺寸的建筑需求。
与传统混凝土相比，地质聚合物混凝土更容易施工，节省时间和劳动力。
地质聚合物混凝土的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 建筑结构：地质聚合物混凝土可以用于建筑结构的制造，如楼板、墙体、梁柱等。
其轻量化和高强度的特性使得建筑结构变得更加牢固和稳定。
2. 道路和桥梁：地质聚合物混凝土可以用于道路和桥梁的修建。
由于其耐久性强和抗压强度高的特性，使得道路和桥梁更加耐久和安全。
4. 隔音隔热材料：地质聚合物混凝土因其较低的热导率和较高的隔声性能，可用作隔音隔热材料。
可以用于住宅、商业建筑等场所的隔音隔热装饰。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用摘要：随着城市化进程的发展，对于水泥的需求量不断的增加。
但是，由于石灰石的储量有限，水泥的生产技术进步的不足，目前供需矛盾增加。
同时，在可持续发展的背景下，水泥的生产和制作也提出了更高的要求。
地质聚合物混凝土作为一种替代水泥的建筑材料，具有固化的时间短、抗压能力强，耐火性高的特点。
基于此，本文根据地质聚合物混凝土的发展，阐述了固化兴趣、粘结强度等内容，对地质聚合物混凝土展开了研究和讨论，丰富了相关理论。
关键词：混凝土；地质聚合物；耐火性近年来，地质聚合物由于凝固期短、抗压强度高、渗透性低、阻燃性强，已成为普通抛光水泥的优良替代品，并用于建筑材料、阻燃涂料、纤维复合材料，以及处理各类化学和工业生产产生的废物。
地质聚合物的处理原理是基于碱性溶液中份子反应以此来激活和聚合铝硅酸盐，因此，聚合物混凝土的生产效率在很大程度上取决于硅酸铝的基型和资源。
与普通硅酸盐水泥（OPC）或石灰水泥不同，地质聚合物采用高碱性冷凝法获得抗压强度。
1.地质聚合物的硬化性能首先，地质聚合物的抗压强度非常好，弹性等力学的性能相比活化剂强度、固化时间等等都会对其强度产生一定的影响。
目前的研究表明了地质聚合物的抗压强度在30-80帕之间，粘结强度为100--250mm。
其次，如果是在900度左右的高温背景下，液体的固化时间在0.18h左右。
此时的地质聚合物混凝的强度就会有所降低，保温的温度在24小时左右。
针对地质聚合物的混凝土而言，抗压的强度是能够根据寿命的使用情况来进行判定的。
综合各类的强度目标，一般都是在80mpa以内。
再次，粉煤聚合物的断裂强度高于OPS水泥，因为聚合物填料和泥形成紧密界面，弹性模量随地质聚合物抗压强度的提高而增大。
2.地质聚合物界面过渡带一般来说，在地质聚合物混凝土中，填料与基质之间的过渡带最小，在荷载作用下通常会出现微裂缝，因此有必要对过渡区进行检查。
地质聚合物的显微结构与固化污泥不同.普通混凝土边界过渡区的高孔隙度有利于氯化物、氧、硫酸盐等物质渗入其结构。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土是一种特殊的混凝土材料，它以地质聚合物为主要成分，通过添加适量的水泥和骨料来形成。
地质聚合物混凝土具有许多独特的特性，使得它在一些特殊领域有广泛的应用。
地质聚合物混凝土具有良好的流动性和可塑性。
由于地质聚合物具有较低的粘度，混凝土可在一定时间内保持良好的流动性，有利于施工和成型。
在坍落度不变的情况下，地质聚合物混凝土的抗坍落性能优于传统混凝土，可以减少坍落度的损失。
地质聚合物混凝土具有良好的耐久性。
地质聚合物具有优异的抗氧化、耐酸碱和耐盐蚀性能，使得混凝土在潮湿、酸碱等恶劣环境下能够长时间保持稳定性能，延长使用寿命。
地质聚合物混凝土具有优异的抗渗性能。
地质聚合物能够通过填充混凝土内部微孔，形成致密的结构，减少渗透介质的渗透，提高混凝土的抗渗性能。
这种特性使得地质聚合物混凝土在水工、地下综合管廊等防渗领域有广泛的应用。
地质聚合物混凝土还具有优良的抗冻性能、较低的热收缩性能和良好的抗裂性能。
这些特性使得地质聚合物混凝土在寒冷地区和高温地区均能够保持稳定的力学性能和形状稳定性。
在水工工程中，地质聚合物混凝土可应用于防渗帷幕、护坡防浪、堤坝和港口码头等建筑物的施工。
地质聚合物混凝土的抗渗性能和耐盐蚀性能能够保障水利设施的长期稳定性。
地质聚合物混凝土还可应用于道路和桥梁的建设。
地质聚合物混凝土具有较低的热收缩性能，能够减少因热胀冷缩引起的裂缝和损坏，提高道路和桥梁的使用寿命。
地质聚合物混凝土是一种具有独特特性和广泛应用前景的混凝土材料。
随着科学技术的不断进步，地质聚合物混凝土将在更多领域得到应用并发挥更大的潜力。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土是一种新型的混凝土材料，它采用了地质聚合物作为掺合材料，具有优异的耐久性、环保性和力学性能，可以广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。
本文将从地质聚合物混凝土的特性、制备方法和应用领域等方面对其进行介绍。
一、地质聚合物混凝土的特性地质聚合物混凝土是一种利用地质聚合物作为掺合材料的混凝土材料，具有以下特性：1.优异的耐久性地质聚合物混凝土在抗硫酸盐侵蚀、氯离子渗透和碱性侵蚀等方面具有较好的耐久性，能够有效延长混凝土结构的使用寿命。
2.环保性地质聚合物是一种天然无机物，采用地质聚合物作为混凝土掺合材料可以减少对天然资源的开采，降低对环境的影响，符合可持续发展的要求。
3.良好的力学性能地质聚合物混凝土在抗压强度、抗折强度等力学性能方面表现出色，能够满足各类工程对混凝土材料强度的要求。
4.优异的渗透性能地质聚合物混凝土对水的渗透性能较好，能够有效防止水分的渗透，降低混凝土结构的渗漏风险。
以上特性使地质聚合物混凝土成为一种具有广泛应用前景的新型混凝土材料。
二、地质聚合物混凝土的制备方法地质聚合物混凝土的制备方法主要包括材料选用、配合比设计、搅拌和养护等步骤。
1.材料选用地质聚合物混凝土的主要原材料包括水泥、粉煤灰、骨料和地质聚合物。
其中地质聚合物作为掺合材料，可取代部分水泥，起到优化混凝土微观结构、提高混凝土性能的作用。
2.配合比设计地质聚合物混凝土的配合比设计需要考虑地质聚合物掺合量、水灰比、粉煤灰掺量等因素，以保证混凝土的力学性能和耐久性能。
3.搅拌搅拌是地质聚合物混凝土制备过程中的关键环节，搅拌质量直接影响混凝土的性能。
在搅拌过程中，需保证地质聚合物与水泥、粉煤灰等材料的充分混合，以提高混凝土的均匀性和稳定性。
4.养护地质聚合物混凝土在初凝后需要进行养护，以保证混凝土的早期强度和抗渗性能。
养护过程中需要注意控制水泥水化速率，避免过快或过慢的水化反应对混凝土性能的影响。
聚合物混凝土地面施工工艺标准
聚合物混凝土地面施工工艺标准
1. 施工准备
- 检查施工场地，确保地面平整、无明显的缺陷和障碍物。
- 聚合物混凝土施工所需材料应符合相关标准要求，并进行检查和验收。
2. 地面处理
- 清洁地面，去除灰尘、油污和其他杂物。
- 如有需要，进行地面修复和平整化工作。
3. 聚合物混凝土施工
- 准备聚合物混凝土材料，按照生产厂家提供的配比和工艺要求进行混合。
- 将聚合物混凝土均匀地倒在地面上，使用振动器进行均匀压实。
- 对施工过程中出现的气泡和裂缝进行修复和处理。
4. 养护和保护
- 在混凝土浇筑完成后，对地面进行养护，防止过快干燥和龟裂。
- 可根据需要，对聚合物混凝土地面进行防水、防腐和漆膜等保护处理。
5. 竣工验收
- 施工完成后，进行地面质量检查，确保施工质量符合标准要求。
- 进行相应的测试和试验，检验地面的强度、平整度和耐久性等性能指标。
以上是聚合物混凝土地面施工工艺标准的基本内容。
在实际施工中，应根据具体情况和需求进行调整和补充，确保施工质量和效果的达到设计要求。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土是一种以聚合物为主要成分的混凝土材料，其具有许多独特的特性
和广泛的应用。
地质聚合物混凝土具有良好的耐久性。
相比于传统的水泥混凝土，地质聚合物混凝土
的耐久性更好，能够抵抗化学侵蚀和物理磨损。
由于聚合物的特殊结构，它们能够与水泥
颗粒形成更紧密的结合，从而增加混凝土的抗压强度和疲劳性能。
地质聚合物混凝土具有较低的热收缩性。
聚合物在水泥基体中起着填充和包裹作用，
减少了水泥水化过程中的体积变化。
这种特性能够降低混凝土的热应力，从而减少开裂和
变形的风险。
地质聚合物混凝土具有较高的抗冻融性能。
聚合物的非晶态结构和高分子量使得地质
聚合物混凝土能够更好地抵抗冻融循环引起的损伤。
这种材料能够吸收和释放冻结的水分，并通过其柔韧的性能来减少冻融应力。
地质聚合物混凝土还具有良好的抗渗性能。
由于聚合物分子链的柔韧性和与水泥基体
的相容性，地质聚合物混凝土能够有效地阻止水分的渗透。
它在地下水污染防治、水利工
程和地下管道等方面的应用非常广泛。
地质聚合物混凝土还可用于隔热和隔音。
该材料能够通过减少热传导和声波传播来提
供良好的隔热和隔音效果。
这使其在建筑和交通运输等领域的使用变得更加广泛。
地质聚合物混凝土具有许多独特的特性，包括良好的耐久性、较低的热收缩性、较高
的抗冻融性能、良好的抗渗性能以及优异的隔热和隔音效果。
这些特性使得地质聚合物混
凝土在建筑、水利工程和交通运输等领域具有广泛的应用前景。
地聚物混凝土
混凝土拌合物和易性
研究发现,对硅酸盐水泥具有良好减水作用的减水剂 对碱激发胶凝材料效果往往很差。 此外，随NaOH和水玻璃浓度增加,碱激发粉煤灰砂浆流 动度下降。
碱激发胶凝材料-集料界面特性
在硅酸盐系列水泥混凝土中,通常集料与水泥石 间存在界面过渡区,对强度和耐久性影响较大,但碱 激发胶凝材料与集料间不存在类似界面过渡区。
混凝土变形性能
1）化学变形
一般认为,碱激发偏高岭土和粉煤灰材料化学减缩变形 较小,但相关研究很少。廖佳庆研究发现,激发碱矿渣水 泥化学减缩与硅酸盐水泥相当,水玻璃激发试样化学减 缩略小于硅酸盐水泥。
2）干缩变形
碱激发偏高岭土材料和碱激发粉煤灰材料的干缩变 形都小于硅酸盐水泥，而碱矿渣水泥干缩较大，其干 缩与激发剂种类和用量有关,水玻璃和 NaOH激发试样 干缩分别达
抗化学侵蚀性研究表明虽然矿渣含钙量较高但与硅酸盐系列水泥相比碱矿渣水泥仍具有良好的抗化学侵蚀性能且其抗化学侵蚀性能似乎优于碱激发粉煤灰材料其原因可能与碱激发材料孔结构有关水玻璃激发粉煤灰试样平均孔径约628nm水玻璃激发矿渣试样大部分孔均为10nm以下的凝胶孔因此水玻璃激发矿渣混凝土抗化学侵蚀性优于水玻璃激发粉煤灰混凝土
原因：石灰石砂与胶凝材料间存在化学作用,石英砂 和花岗岩砂中铝硅成分则在碱激发作用下,也参与 聚合反应,从而在碱激发胶凝材料与集料之间不存 在界面过渡区。
抗化学侵蚀性
研究表明,虽然矿渣含钙量较高,但与硅酸盐系列水泥相比, 碱矿渣水泥仍具有良好的抗化学侵蚀性能 且其抗化学侵 蚀性能似乎优于碱激发粉煤灰材料,
混凝土变形能力
硅酸盐水泥干缩的6 倍和 3倍,且随激发剂用量增加而增大, 而碳酸钠激发试样干缩比硅酸盐水泥略低或相当,加入减 缩剂可有效减小水玻璃激发矿渣砂浆干缩,但相对湿度较 低时,干缩仍远高于硅酸盐水泥砂浆。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土是一种由水泥和聚合物化合物组成的复合材料，其具有很多特殊的物理和化学性质。
这种材料结合了聚合物和混凝土的优点，显示出了先进的机械和化学特性，因此被广泛应用于地基加固、岩土工程、建筑结构加固等领域。
地质聚合物混凝土不同于传统的混凝土，其灵活性高，因此具有更好的抗震能力。
同时，由于其良好的耐腐蚀性和化学稳定性，能够有效延长材料的使用寿命。
此外，地质聚合物混凝土可以减少材料的使用量，同时提高强度和韧性，节约成本和减少施工时间。
地质聚合物混凝土主要由水泥、常规混凝土骨料、聚合物纤维增强材料和其他添加剂组成。
聚合物纤维增加材料可以帮助混凝土抵御裂缝的形成，并增加其强度和韧性。
其他添加剂可以按照需要调整混凝土的附着力和硬度等特性。
地质聚合物混凝土可以广泛应用于建筑、道路、桥梁、船舶、地基加固等领域。
其应用可有效增强建筑结构的抗震性能，提高建筑物的使用寿命，降低维护成本。
同时，地质聚合物混凝土还能在恶劣的海洋环境和钢筋混凝土爆炸下保持稳定。
总之，地质聚合物混凝土在其特殊的物理和化学性质方面具有许多优点，可应用于多个领域，成为一种重要的先进材料。
地质聚合物混凝土
有学者提出，引入有机聚合物与地质聚合物中的活性物质反应来增强和增韧， 初步试验结果表明这种方法可行，值得进一步研究。
反应机理
Reaction
地质聚合物混凝土
反应机理4
李化建等研究提出利用改性硅酸钠溶液作为成岩剂，研制煤矸石质硅铝基胶凝材 料的水化机理：焊接原理(铝硅酸盐之间的缩聚)和包裹原理(硅凝胶、C-S-H凝胶以 及铝硅酸盐之间的交织)的综合。煤矸石质硅铝基胶凝材料的硬化成岩分为3个阶段， 即成岩剂的水解、迁移，原位键合以及包裹胶结。
4
NaOH 和Na2SiO3 等碱性激发剂资源有限、价格较贵，其生产与应用给环境带来的负面 影响，也影响了这种材料的推广应用。激发剂方面需要考虑替代品或采用复合激发的方
式，降低成本,减少生产、应用对环境的污染。
参考文献
地质聚合物混凝土
[1]Davidovits J. The ancient egyptian pyramids-concrete or rock[J]. Concrint, 1987, 9(12):28
目录
Catalogue
基本概述
Basic overview
反应机理
Reaction
应用
Application
展望
Expectation
01
基本概述
Basic overview
地质聚合物混凝土的相关 概念、分类及特点
概述
Summary
地质聚合物混凝土
地质聚合 物混凝土
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用1. 引言1.1 地质聚合物混凝土特性及应用概述地质聚合物混凝土是一种新型的混凝土材料，具有许多独特的特性及广泛的应用前景。
它是通过在混凝土中添加一定比例的地质聚合物（如天然胶黏土、矿物纤维等）而形成的。
地质聚合物混凝土相比传统混凝土具有更高的耐久性、抗压强度更高、更好的抗裂性能等优点。
在工程实践中，地质聚合物混凝土已经被广泛应用于高速公路、桥梁、隧道等领域。
其独特的环保特性也受到了越来越多的关注，符合当今社会可持续发展的要求。
未来，地质聚合物混凝土有望在建筑领域大放异彩，其应用前景广阔。
为了更好地推广其应用，我们需要深入研究其成分与制备工艺、力学性能分析等方面，以及与传统混凝土的比较，从而找到更加有效的推广策略。
地质聚合物混凝土在建筑领域的潜力巨大，我们应积极探索其在不同领域的应用，推动其发展壮大。
2. 正文2.1 地质聚合物混凝土的成分与制备工艺地质聚合物混凝土是一种独特的建筑材料，其成分和制备工艺对其性能和应用具有重要影响。
地质聚合物混凝土的主要成分包括水泥、细集料、粗集料、水和地质聚合物添加剂。
地质聚合物添加剂是地质聚合物混凝土的关键组成部分，它能够改善混凝土的力学性能、耐久性和工作性，提高混凝土的抗裂性和抗渗性。
地质聚合物混凝土的制备工艺包括原材料的筛选、搅拌和浇筑工艺。
在原材料筛选过程中，要根据工程需求选择适当的水泥、集料和地质聚合物添加剂。
在搅拌过程中，要控制好水灰比，保证混凝土的流动性和坍落度。
在浇筑过程中，要注意保证混凝土的均匀性和密实性，避免出现气孔和裂缝。
通过优化地质聚合物混凝土的成分和制备工艺，可以提高混凝土的质量和性能，拓展其在工程中的应用范围，推动地质聚合物混凝土的发展和促进建筑产业可持续发展。
2.2 地质聚合物混凝土的力学性能分析地质聚合物混凝土的力学性能分析是评价该材料在工程中可靠性和稳定性的重要指标之一。
力学性能分析主要包括其抗压强度、抗拉强度、抗折强度、抗冻性能等参数的测试和评估。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土（Geopolymer Concrete）是一种新型的混凝土材料，它采用地质聚合物作为主要的水泥替代材料。
这种新型混凝土具有较高的强度、耐蚀性、耐高温性和耐化学腐蚀性，因此在工程建筑和基础设施建设中具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍地质聚合物混凝土的特性及其在工程领域的应用。
地质聚合物混凝土是一种由无机材料形成的具有结晶性的硬化材料，其主要原料是粉煤灰和硅酸盐。
地质聚合物混凝土与传统的水泥混凝土相比，具有以下显著的特点：1. 环保性：地质聚合物混凝土采用无机材料作为主要原料，不需要烧结，生产过程中不会产生大量的二氧化碳，因此具有较低的碳排放。
由于地质聚合物混凝土可以利用废弃材料作为原料，能够有效减少资源浪费，具有较好的环保性。
2. 高强度：地质聚合物混凝土在28天龄期内的抗压强度可以达到60MPa以上，远高于传统水泥混凝土。
这种高强度使得地质聚合物混凝土在承担大型工程和重要基础设施的建设时具有很大的优势。
3. 耐久性：地质聚合物混凝土具有较好的抗蚀性能，能够很好地抵抗盐渍土、酸雨、高温等环境的侵蚀。
地质聚合物混凝土中的硅酸盐基体可以有效抵抗碳化和氯离子侵蚀，延长混凝土的使用寿命。
4. 耐高温性：地质聚合物混凝土可以在高温环境下保持较好的强度和稳定性，具有抵抗火灾的能力。
这使得地质聚合物混凝土在建筑物的防火结构、高温场所的建设等方面具有重要应用价值。
由于以上特点，地质聚合物混凝土在工程建筑、交通基础设施、水利工程、海洋工程等领域具有广泛的应用前景。
在特殊环境下的建筑物（如盐碱地区、酸雨较为严重的地区等），地质聚合物混凝土能够有效抵御腐蚀，提高建筑物的使用寿命；在高速铁路、桥梁、隧道等交通基础设施建设中，地质聚合物混凝土可以提供更为安全、稳定的基础设施支撑；在水利工程和海洋工程中，地质聚合物混凝土能够很好地抵抗水的侵蚀和冲击，保障工程的安全和稳定。
除了以上应用领域外，地质聚合物混凝土还具有很大的推广空间。
地质聚合物混凝土
地质聚合物混凝土地质聚合物混凝土是一种新型的建筑材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
地质聚合物是一种通过地球化学和地质学研究所发现的天然高分子聚合物，其在混凝土中的应用可以显著提升混凝土的强度、耐久性和抗裂性能。
本文将介绍地质聚合物混凝土的特点、优势以及在建筑领域的应用。
一、地质聚合物混凝土的特点地质聚合物混凝土具有独特的特点，使其成为一种理想的建筑材料。
1. 高强度：地质聚合物混凝土相比传统混凝土具有更高的强度，能够承受更大的荷载和压力。
2. 耐久性：地质聚合物混凝土在恶劣的环境条件下表现出优秀的耐久性，能够抵抗腐蚀、酸碱侵蚀等。
3. 抗裂性能：地质聚合物混凝土具有较好的抗裂性能，能够有效防止混凝土裂缝的发生，提高结构的稳定性。
4. 绿色环保：地质聚合物是一种天然的高分子材料，与环境无害，符合可持续发展的要求。
二、地质聚合物混凝土的优势地质聚合物混凝土相较于传统混凝土具有以下几个方面的优势。
1. 节约资源：地质聚合物是一种天然存在的聚合物，与传统的水泥相比，不需要消耗过多的原材料。
2. 降低能耗：由于地质聚合物混凝土的制备与传统混凝土相比更简单，可以降低能耗和制备过程中的环境污染。
3. 提高施工效率：地质聚合物混凝土的性能可调，容易施工，使得施工过程更加高效。
4. 增加建筑物寿命：地质聚合物混凝土的耐久性能较高，可以有效延长建筑物的使用寿命。
三、地质聚合物混凝土在建筑领域的应用地质聚合物混凝土广泛应用于建筑领域，其应用范围涵盖了各种建筑结构和构件。
1. 耐久性要求高的建筑结构：地质聚合物混凝土在一些耐久性要求较高的建筑结构中得到了广泛应用，例如大型水坝、高楼大厦等。
2. 港口、码头工程：地质聚合物混凝土在港口、码头工程中的应用可以提供良好的耐水性和抗冻性，能够承受海洋环境的侵蚀。
3. 隧道和地下工程：地质聚合物混凝土的高强度和耐久性使其成为隧道和地下工程中的理想材料，能够提供更好的工程保障。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土是一种以地质聚合物为主要成分的混凝土材料。
它采用聚合物作为基础材料，加入水泥、矿粉、珍珠岩和矿物掺合料等辅料，形成一种高性能的混凝土材料。
地质聚合物混凝土具有独特的特性和优势，可以用于建筑、道路、桥梁、渠道、电力设施和环保设施等领域。
1. 轻质性：地质聚合物混凝土的密度很低，比普通混凝土轻，因此在建筑上使用，可以减轻单位面积的重量，降低建筑物的重量负荷，是一种很好的节约能源、材料和财务资源的材料。
2. 耐久性：由于该材料具有较高的强度和耐久性，能够承担较大的荷载和压力，同时其具有耐腐蚀性和耐火性，能够在不同的环境和条件下运用。
3. 环保性：地质聚合物混凝土不仅可以减轻建筑物本身的负荷，还可以减轻对环境的污染。
该材料不含有对环境有害的成分，较早达到绿色环保的标准。
4. 透气性：该材料具有很好的透气性，可以有效地降低室内的氧气浓度，改善室内的空气质量，同时还可以减小建筑物污染物的释放，提高环境质量。
应用领域1. 建筑：地质聚合物混凝土可以用于建筑物的外墙保温和隔音层，以及建筑物内部隔墙等部分，也可以用于地面、屋面和楼板等建筑材料的使用，替代传统的混凝土材料，增强建筑材料的质量和使用寿命。
2. 道路：地质聚合物混凝土可以用于路面、桥梁和隧道等建设领域，以提高公路的耐久性和减少维护费用。
其良好的特性使其可以在各种不同的道路条件下使用，例如在极端条件下，如高山、沙漠或水域等。
3. 渠道：地质聚合物混凝土可以用于河道、渠道、水库和水资源处理等领域。
其优异的耐腐蚀性和耐水性使其成为一种理想的选材。
4. 环保设施：地质聚合物混凝土可以用于处理污水、垃圾等环境保护领域，大大提高环保设施的效率和效果。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土是一种以地质聚合物为主要成分的混凝土，与传统混凝土相比，具有更优异的性能。
地质聚合物是一种天然高分子化合物，具有优异的物理化学性质和生物活性，能够为混凝土赋予优异的耐久性和机械性能。
1.力学性能：地质聚合物混凝土的强度和韧性均高于传统混凝土，其压缩强度和剪切强度均具有显著的提高。
通过改变地质聚合物的化学结构和比例，可以调控混凝土的力学性能，以满足不同工程需求。
2.防水性能：地质聚合物混凝土的防水性能更为优秀，水渗透系数远低于传统混凝土，具有更好的防渗和防渗漏效果。
并且，地质聚合物本身具有较强的耐酸碱性，为混凝土提供了更好的耐化性和耐腐蚀性。
4.环保性：地质聚合物混凝土的原料主要来自于天然无毒的材料，减少了环境污染和资源浪费。
并且，地质聚合物本身具有良好的可生物降解性，能够有效降低混凝土的对环境的影响。
1.地下建筑：地质聚合物混凝土具有优异的耐水、耐冻融和耐久性，适用于地下水利工程、地下停车场、地下储存等地下建筑。
2.海洋工程：地质聚合物混凝土具有优异的抗海水侵蚀、耐酸碱腐蚀和耐候性能，适用于海洋工程中的港口码头、海底隧道、海上风电等建筑。
3.环保工程：地质聚合物混凝土环保性能优良，适用于处理危险废物、污水处理工程和环境保护工程。
4.工业建筑：地质聚合物混凝土的力学性能优异，适用于工业建筑中的大型厂房、桥梁和特殊设施。
5.文化建筑：地质聚合物混凝土可以通过色彩、纹理等方式实现多样化的建筑风格，适用于文化场馆、历史建筑等。
三、总结地质聚合物混凝土以其优异的性能而逐渐应用到更多的工程中。
未来，地质聚合物混凝土的应用将会更加广泛，同时也会面临更多的挑战。
因此，需要我们通过不断地研究和创新，不断提高地质聚合物混凝土技术水平，为建筑行业的可持续发展做出贡献。
地质聚合物混凝土实验报告
地质聚合物混凝土实验报告一、引言地质聚合物混凝土是一种新型的建筑材料，具有高强度、耐久性、抗裂性等优点。
本实验旨在探究地质聚合物混凝土的制备方法及其力学性能。
二、实验原理地质聚合物混凝土是将地质聚合物与水泥、砂、碎石等原料混合而成的一种材料。
其中，地质聚合物作为主要成分，其特点是具有高强度和良好的耐久性。
三、实验步骤1.准备工作：按比例称取水泥、砂、碎石和地质聚合物；2.制备混凝土：将水泥和砂拌匀后加入碎石，再加入适量的地质聚合物，搅拌均匀；3.模具制备：在模具内涂上脱模剂；4.浇注混凝土：将制备好的混凝土倒入模具中，并用震动器震动2-3分钟；5.养护：放置在室温下养护24小时后取出样品进行测试。
四、实验结果通过实验测试，得到了以下结果：1.地质聚合物混凝土的抗压强度为XX MPa；2.地质聚合物混凝土的抗拉强度为XX MPa；3.地质聚合物混凝土的抗弯强度为XX MPa。
五、实验分析从实验结果可以看出，地质聚合物混凝土具有较高的抗压、抗拉和抗弯强度，说明其在建筑中具有广泛应用前景。
同时，由于地质聚合物具有良好的耐久性和环保性，因此该材料在可持续建筑领域也有着重要的应用。
六、实验结论本实验成功制备了地质聚合物混凝土，并测试了其力学性能。
结果表明，该材料具有高强度和良好的耐久性，适用于建筑领域和可持续建筑领域。
七、参考文献1.王明等. 地质聚合物混凝土制备及其力学性能研究[J]. 建筑材料, 2019, 23(2): 10-15.2.Song Y, et al. Preparation and properties of geopolymer concrete with recycled aggregates[J]. Construction and Building Materials, 2016, 106: 469-478.。
什么是聚合物混凝土(一)2024
什么是聚合物混凝土（一）引言：聚合物混凝土是一种特殊的混凝土，它通过添加聚合物改性剂来改善传统混凝土的性能。
在建筑和工程领域，聚合物混凝土被广泛应用于地基、路面、墙体等结构中。
本文将从基本概念、材料成分、制备方法、性能特点以及应用领域等方面，详细介绍聚合物混凝土。
概述：1. 聚合物混凝土的定义- 聚合物混凝土是指将聚合物改性剂与水泥、砂、骨料等常规混凝土材料混合，并通过浇注、振捣等工艺制成的一种特殊混凝土。
- 聚合物混凝土可以改变传统混凝土的物理、化学和力学性能。
2. 聚合物混凝土的组成- 聚合物改性剂：常用的聚合物改性剂包括聚丙烯酰胺、苯乙烯酸酯共聚物、环氧树脂等。
- 水泥：作为聚合物混凝土的主要胶结材料。
- 砂和骨料：提供聚合物混凝土均匀性和力学强度。
正文：1. 制备方法- 混合法：将聚合物改性剂与水泥、砂、骨料等常规混凝土材料一同投入搅拌机中进行混合。
- 后加法法：将混凝土浇筑到模具中，然后在浇筑完成后，将聚合物改性剂喷洒或浸泡到混凝土中。
- 架桥法：将聚合物改性剂分散在水中，与水泥形成聚合物胶体，通过架桥效应提高混凝土的强度和耐久性。
2. 性能特点- 抗裂性：聚合物改性剂的添加改善了混凝土的抗拉强度和韧性，提高了混凝土的抗裂性能。
- 抗渗性：聚合物混凝土具有较低的渗透性，能够有效防止水分的渗入。
- 抗冻融性：聚合物改性剂的添加提高了混凝土的抗冻融性，减少了冻融循环对混凝土的损害。
- 耐化学侵蚀性：聚合物混凝土对酸碱、盐类等化学腐蚀具有较好的抵抗能力。
3. 应用领域- 地基工程：聚合物混凝土可以用于地基加固、防止土壤沉降。
- 路面工程：聚合物混凝土可以用于路面修复、提高道路的耐久性。
- 建筑墙体：聚合物混凝土可以用于建筑墙体的施工，提高墙体的强度和耐久性。
- 桥梁工程：聚合物混凝土可以用于桥梁建设，提高桥梁的承载能力和抗震性能。
4. 相关研究进展- 聚合物混凝土的耐久性研究：针对聚合物混凝土的耐久性进行深入研究，探索其在恶劣环境中的应用前景。
高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为
第43卷第3期2024年3月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.3March,2024高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为冷玲倻1,张鹏飞2,3,梁文文1(1.江西科技学院城市建设学院,南昌㊀330098;2.江西省灌溉排水发展中心,南昌㊀330013;3.江西水利职业技术学院建筑工程系,南昌㊀330013)摘要:为研究高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(BFRGC)的动态压缩力学行为,本文制备了纤维体积掺量为0%㊁0.1%㊁0.2%㊁0.3%的BFRGC 试件,并对其进行了不同温度(20㊁200㊁400㊁600㊁800ħ)下的动态冲击试验㊂结果表明:BFRGC 试件静态抗压强度㊁动态抗压强度和比能量吸收具有明显的温度强化效应和高温损伤效应,峰值应变表现出显著的温度塑化效应㊂BFRGC 试件的静态抗压强度㊁动态抗压强度的温度阀值为400ħ㊂随着温度的升高,BFRGC 试件的静态抗压强度㊁动态抗压强度和比能量吸收均先增大后减小,峰值应变不断增大㊂掺加适量的玄武岩纤维可以提高常温及高温下地质聚合物混凝土的静态抗压强度和动态力学性能,且其最佳掺量为0.1%㊂关键词:地质聚合物混凝土;玄武岩纤维;动态力学性能;高温;分离式霍普金森压杆(SHPB)中图分类号:TU528㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)03-0914-08Dynamic Compressive Mechanical Behavior of Basalt Fiber Reinforced Geopolymer Concrete under High TemperatureLENG Lingye 1,ZHANG Pengfei 2,3,LIANG Wenwen 1(1.College of Urban Construction,Jiangxi University of Technology,Nanchang 330098,China;2.Irrigation and Drainage Center in Jiangxi Province,Nanchang 330013,China;3.Department of Construction Engineering,Jiangxi Water Resources Institute,Nanchang 330013,China)Abstract :In order to study the dynamic compressive mechanical behavior of basalt fiber reinforced geopolymer concrete (BFRGC)after high temperature,BFRGC specimens with fiber volume content of 0%,0.1%,0.2%and 0.3%were prepared,and dynamic impact tests of BFRGC specimens at 20,200,400,600and 800ħwere carried out.The results show that the static compressive strength,dynamic compressive strength and specific energy absorption of BFRGC specimens have obvious temperature enhancement effect and high temperature damage effect,and the peak strain shows a significant temperature plasticization effect.The temperature threshold of static compressive strength and dynamic compressive strength of BFRGC specimens is 400ħ.With the increase of temperature,the static compressive strength,dynamic compressive strength and specific energy absorption of BFRGC specimens increase first and then decrease,and the peak strain increases continuously.The static compressive strength and dynamic mechanical properties of geopolymer concrete at room temperature and high temperature can be improved by adding appropriate content of basalt fiber,and the optimal content of basalt fiber is 0.1%.Key words :geopolymer concrete;basalt fiber;dynamic mechanical property;high temperature;split Hopkinson pressure bar (SHPB)收稿日期:2023-11-03;修订日期:2023-12-06基金项目:江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ202020)作者简介:冷玲倻(1986 ),女,讲师㊂主要从事土木工程材料的研究㊂E-mail:lenglingyejxkjxy@0㊀引㊀言与普通硅酸盐水泥混凝土相比,地质聚合物混凝土(geopolymer concrete,GC)不仅表现出更好的力学性㊀第3期冷玲倻等:高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为915能和耐化学侵蚀性,还具有绿色环保㊁低能耗㊁低碳排放等优点[1-2],是一种具有广阔应用前景的建筑材料㊂近年来,随着火灾事故不断发生,混凝土材料的高温力学性能受到了人们越来越多的关注㊂由于地质聚合物胶凝体的特殊网络结构,GC通常被认为比普通硅酸盐水泥混凝土具有更好的耐火性能,其高温力学性能也得到了大量研究[3-4]㊂然而,在实际使用过程中,建筑物在承受高温作用的同时还可能承受冲击荷载,例如火灾中上层建筑物对下部结构的撞击以及火灾中化学物质引起的爆炸等㊂因此,GC在高温-冲击耦合作用下的力学性能还需进一步研究㊂GC与普通硅酸盐水泥混凝土同属准脆性材料,其在受力过程中表现出较大的脆性[5]㊂纤维掺入后有明显的增强增韧作用,为了提高GC的变形性能和韧性,国内外就纤维增强地质聚合物混凝土(fiber reinforced geopolymer concrete,FRGC)的力学性能也做了大量研究[6-7]㊂研究[8-9]发现,掺加纤维是提高GC 变形性能和韧性的有效途径㊂玄武岩纤维不仅力学性能优异,且具有良好的热稳定性㊂因此,本文考虑使用玄武岩纤维来改善混凝土的脆性和耐高温性能㊂鉴于此,本文制备了玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(basalt fiber reinforced geopolymer concrete, BFRGC),并采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置和电阻式箱式加热炉对BFRGC进行了20~800ħ下的动态冲击试验㊂本文通过分析不同玄武岩纤维掺量㊁不同温度下BFRGC的动态抗压强度㊁动态强度增长因子(dynamic strength increase factor,DIF)㊁峰值应变和比能量吸收,研究了高温后BFRGC的动态压缩力学行为㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料原材料包括粉煤灰㊁矿渣㊁NaOH㊁硅酸钠㊁碎石㊁砂㊁水和玄武岩纤维㊂粉煤灰和矿渣为胶凝材料,NaOH 和硅酸钠为碱性激发剂㊂粉煤灰为一级粉煤灰,密度为2.05g/cm3,购自华能金陵电厂㊂矿渣为水淬高炉矿渣,密度为2.97g/cm3,购自津西新材料矿渣粉厂㊂粉煤灰和矿渣的主要化学组成如表1所示㊂NaOH为片状固体,分析纯,购自昊信化工有限公司㊂硅酸钠为液体,模数为3.1~3.4,购自昊信化工有限公司㊂碎石为石灰岩碎石,粒径为5~20mm㊂砂为中砂,细度模数为2.8㊂水为洁净的自来水㊂玄武岩纤维直径为15μm且长度为9mm,密度为2.65g/cm3,购自博超工程材料有限公司㊂表1㊀粉煤灰和矿渣的主要化学组成Table1㊀Main chemical composition of fly ash and slagComposition Mass fraction/%SiO2Al2O3CaO Fe2O3Na2O TiO2MgO K2O P2O5SO3MnO Cl-Firing loss Fly ash45.8021.4013.7012.60 1.100.20 1.30 1.800.10 1.90 0.10 Slag29.4419.5738.55 10.00 3.00 2.770.010.361.2㊀试件制备BFRGC的配合比如表2所示,其中GC㊁BFRGC1㊁BFRGC2㊁BFRGC3分别表示玄武岩纤维体积掺量为0%㊁0.1%㊁0.2%㊁0.3%的BFRGC试件㊂BFRGC的具体制备步骤为:1)将碎石和砂加入混凝土搅拌机的搅拌锅中,边搅拌边添加玄武岩纤维,搅拌30s;2)将粉煤灰㊁矿渣混合均匀加入搅拌锅中,搅拌30s;3)将NaOH㊁硅酸钠和水混合搅拌均匀制成碱性激发剂,再将碱性激发剂加入搅拌锅中,搅拌2min;4)将拌合物从搅拌锅倒出,再装入模具中振捣㊁成型,室内养护1d后拆模,标养至28d龄期㊂BFRGC试件尺寸为100mmˑ100mmˑ100mm和ϕ100mmˑ50mm,前者用于静态压缩试验,后者用于动态冲击试验㊂1.3㊀试验方法高温试验:采用电阻式箱式加热炉加热试件,加热速率为10ħ/min,加热至200㊁400㊁600㊁800ħ后,恒温4h以保证试件内外的温度均匀㊂试件加热完毕后,立刻进行静态压缩试验和动态冲击试验㊂静态压缩试验:采用3000KN混凝土全自动压力试验机进行静态压缩试验,每组至少测试3个有效试件,试验结果取平均值㊂916㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷表2㊀BFRGC 的配合比Table 2㊀Mix ratio of BFRGCSpecimen Mix ratio /(kg㊃m -3)Fly ash Slag NaOH Sodium silicate Gravel Sand Water Basalt fiber GC 1003003010510336711050BFRGC1100300301051033671105 2.65BFRGC2100300301051033671105 5.30BFRGC31003003010510336711057.95动态冲击试验:采用ϕ100mm 的SHPB 试验装置进行动态冲击试验,如图1所示,加载气压为0.60MPa㊂试验波形如图2所示,采用 三波法 ,根据应变片测得的入射波应变εi 和透射波应变εt 可计算得到试件的应力σ㊁应变率εᶄ和应变ε,如式(1)~(3)所示㊂σ(t )=EA 0A s εt(t )(1)εᶄ(t )=2l s C 0εi (t )(2)ε(t )=2l s C 0ʏεi (t )(3)式中:E ㊁A 0㊁C 0分别为压杆的弹性模量㊁横截面面积和弹性波速,A s ㊁l s 分别为试件端面面积和厚度,t 为时间㊂每组至少测试3个有效试件,动态应力-应变曲线选取其中一组,其余性能指标取平均值㊂图1㊀SHPB 试验装置示意图Fig.1㊀Schematic diagram of SHPB testdevice 图2㊀SHPB 试验波形Fig.2㊀Waveform of SHPB test 2㊀结果与讨论2.1㊀静态抗压强度温度和纤维掺量对BFRGC 静态抗压强度的影响如图3所示㊂由图3可知,随着温度的升高,BFRGC的静态抗压强度先增大后减小㊂在200ħ时,BFRGC的静态抗压强度最大,GC㊁BFRGC1㊁BFRGC2㊁BFRGC3的静态抗压强度分别较20ħ时增加了8.69%㊁8.40%㊁10.57%㊁10.20%㊂随着温度的升高,BFRGC 的静态抗压强度不断减小㊂在400ħ时,BFRGC 的静态抗压强度与20ħ时接近㊂在600ħ时,BFRGC 静态抗压强度较20ħ时有所减小,GC㊁BFRGC1㊁BFRGC2㊁BFRGC3的静态抗压强度分别较20ħ时减小了18.79%㊁14.10%㊁18.96%㊁27.19%㊂在800ħ时,BFRGC 静态抗压强度显著降低,GC㊁BFRGC1㊁BFRGC2㊁BFRGC3的静态抗压强度分别为20ħ时的39.36%㊁45.32%㊁36.07%㊁31.13%㊂400ħ为BFRGC 的温度阀值,当温度低于400ħ时,BFRGC 的静态抗第3期冷玲倻等:高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为917㊀压强度较20ħ时有所提高;当温度高于400ħ时,BFRGC 的静态抗压强度较20ħ时有所减小㊂随着玄武岩纤维掺量的增大,BFRGC 的静态抗压强度先增大后减小㊂当玄武岩纤维掺量为0.1%时,BFRGC 的静态抗压强度最大㊂在20㊁200㊁400㊁600㊁800ħ时,BFRGC1的静态抗压强度分别较GC 增大了11.88%㊁11.58%㊁10.69%㊁18.34%㊁28.83%㊂图3㊀温度和纤维掺量对BFRGC 静态抗压强度的影响Fig.3㊀Effects of temperature and fiber content on static compressive strength of BFRGC 2.2㊀动态抗压强度BFRGC 的动态冲击试验结果如表3所示,温度和纤维掺量对BFRGC 动态抗压强度的影响如图4所示㊂由图4可知,当玄武岩纤维掺量相同时,随着温度由20ħ升高至800ħ,BFRGC 的动态抗压强度均先增大后减小㊂在200ħ时,BFRGC 的动态抗压强度最大,且较20ħ时大㊂在200ħ时,GC㊁BFRGC1㊁BFRGC2和BFRGC3的动态抗压强度分别较20ħ时增大了25.63%㊁28.37%㊁28.45%㊁26.03%,而后随着温度的升高,BFRGC 的动态抗压强度不断减小;在400ħ时,BFRGC 的动态抗压强度与20ħ时相近;在600ħ时,BFRGC 的动态抗压强度较20ħ时有所减小;在800ħ时,BFRGC 的动态抗压强度显著减小,GC㊁BFRGC1㊁BFRGC2和BFRGC3的动态抗压强度分别为20ħ时的44.88%㊁54.53%㊁42.97%㊁36.92%㊂温度对BFRGC 的动态抗压强度既有强化效应又有损伤效应,且BFRGC 的温度阈值为400ħ㊂当温度小于400ħ时,温度的强化效应占据主导地位,从而使得BFRGC 的动态抗压强度较常温时增大㊂当温度大于400ħ时,高温损伤效应占据主导地位,从而使得BFRGC 的动态抗压强度较常温时减小㊂温度相同时,随着玄武岩纤维掺量的增大,BFRGC 的动态抗压强度先增大后减小㊂不同温度下,掺加适量的玄武岩纤维均可以提高GC 的动态抗压强度㊂当纤维掺量为0.1%时,BFRGC 的动态抗压强度最大㊂在20㊁200㊁400㊁600㊁800ħ时,BFRGC1的动态抗压强度分别较GC 增大了13.25%㊁15.72%㊁14.46%㊁20.60%㊁37.60%㊂由此可见,在600和800ħ时,玄武岩纤维对GC 动态抗压强度的提高幅度更大㊂高温下,玄武岩纤维对GC 的增强效果更佳㊂表3㊀BFRGC 的动态冲击试验结果Table 3㊀Results of dynamic impact test of BFRGCSpecimen Temperature /ħStatic compressive strength /MPa Strain rate /s -1Dynamic compressive strength /MPa Dynamic strength increase factor Peak strain /10-3Specific energy absorption /(kJ㊃m -3)GC2056.490.680.0 1.4210.71785.420061.393.7100.5 1.6415.841077.040058.192.583.0 1.4318.881055.160045.894.063.6 1.3821.23689.380022.293.535.9 1.6226.14383.3BFRGC12063.190.290.6 1.4314.34917.720068.492.9116.3 1.7021.951381.240062.192.595.0 1.5224.901287.760054.293.976.7 1.4127.28988.180028.693.749.4 1.7328.59609.5918㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷续表Specimen Temperature/ħStatic compressivestrength/MPaStrainrate/s-1Dynamic compressivestrength/MPaDynamic strengthincrease factorPeak strain/10-3Specific energyabsorption/(kJ㊃m-3)BFRGC22059.691.984.0 1.4112.65882.0 20065.991.7107.9 1.6419.451307.7 40058.293.886.9 1.4921.591189.9 60048.393.266.4 1.3825.01873.5 80021.592.936.1 1.6827.09539.7BFRGC32055.994.978.0 1.3911.19823.2 20061.694.498.3 1.6018.011216.8 40056.392.478.7 1.4020.071134.7 60040.793.756.3 1.3823.29810.8 80017.490.728.8 1.6626.40459.8图4㊀温度和纤维掺量对BFRGC动态抗压强度的影响Fig.4㊀Effects of temperature and fiber content on dynamic compressive strength of BFRGC2.3㊀动态强度增长因子动态强度增长因子DIF是指BFRGC的动态抗压强度和静态抗压强度的比值,反映了BFRGC强度的应变率敏感性[10]㊂温度和纤维掺量对BFRGC DIF的影响如图5所示㊂由图5可知,温度对BFRGC的DIF有较大影响,在20~600ħ,BFRGC的DIF随着温度的升高先增大后减小㊂在200ħ时,BFRGC的DIF最大,且较20ħ时大,此时BFRGC强度的应变率敏感性最强㊂在800ħ时,BFRGC的DIF显著增大,且较20ħ时更大,强度的应变率效应明显㊂在200ħ时,由于地质聚合物的聚合反应进一步发生,BFRGC的整体结构更加致密,因此其强度应变率敏感性增强[11]㊂在800ħ时,石灰石开始分解,BFRGC的内部结构已经破坏,存在大量的裂缝,强度大幅度降低[12]㊂根据DIF的定义,800ħ时BFRGC的静态强度显著减小,且减小幅度显著大于动态抗压强度的减小幅度,因此在800ħ时BFRGC的DIF显著增大㊂随着玄武岩纤维掺量的增大,BFRGC的DIF均先增大后减小,且BFRGC1的DIF最大㊂由此可见,掺加适量的玄武岩纤维可以提高GC强度的应变率敏感性,且纤维掺量为0.1%时提高效果最佳㊂玄武岩纤维与地质聚合物具有较强的相容性,形成了相互交错的网络结构,构筑了良好的界面特性㊂同时玄武岩纤维具有优异特性,例如 加筋作用 [13-14],能将GC中的碎石和砂包络其中,形成相互联系的整体,从而提高GC的整体性,增强GC强度的应变率敏感性㊂2.4㊀峰值应变温度和纤维掺量对BFRGC峰值应变的影响如图6所示㊂由图6可知,随着温度的升高,BFRGC的峰值应变不断增大㊂BFRGC的峰值应变表现出显著的温度塑化效应,即BFRGC的峰值应变随温度增大而不断增大,800ħ时BFRGC的峰值应变最大㊂高温加热会导致BFRGC内水分的蒸发和胶凝材料以及粗骨料的分解,内部形成大量空隙,使得其变形能力提高[15],进而引起BFRGC峰值应变的增加㊂掺加玄武岩纤维可第3期冷玲倻等:高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为919㊀以提高GC 在高温下的变形性能㊂不同温度下BFRGC1㊁BFRGC2㊁BFRGC3试件的峰值应变均较GC 试件的大㊂相同温度下,随着玄武岩纤维掺量的增加,BFRGC 的峰值应变先增大后减小㊂当纤维掺量为0.1%时,BFRGC 的峰值应变最大㊂玄武岩纤维通过连接骨料和地质聚合物,使GC 的完整性增强,从而提高其变形性能㊂图5㊀温度和纤维掺量对BFRGC DIF 的影响Fig.5㊀Effects of temperature and fiber content on DIF ofBFRGC 图6㊀温度和纤维掺量对BFRGC 峰值应变的影响Fig.6㊀Effects of temperature and fiber content on peak strain of BFRGC 2.5㊀比能量吸收以比能量吸收SEA 来表征BFRGC 的吸能特性,SEA 的计算式如式(4)所示㊂SEA =AEc A s l s ʏT 0[εi (t )2-εr (t )2-εt (t )2]d t (4)式中:εr 为反射波应变,c 为压杆中的波速,T 为试件破坏的时间㊂温度和纤维掺量对BFRGC SEA 的影响如图7所示㊂由图7可知,BFRGC 的SEA 具有明显的温度强化效应和高温损伤效应㊂随着温度的升高,BFRGC 的SEA 先增大后减小,在200ħ时,BFRGC 的SEA 最大;在400ħ时,BFRGC 的SEA 仍较20ħ时大;在600ħ时,BFRGC 的SEA 与20ħ时相近;在800ħ时,BFRGC 的SEA 较20ħ时小㊂BFRGC 吸能特性主要取决于强度和变形能力两个因素,在20~600ħ时,BFRGC 的变形特性不断增大,强度特性先增大后减小,BFRGC 在20与400ħ时的强度特性相差不大,故在200~400ħ时BFRGC 的吸能特性较20ħ时优异,在600ħ时BFRGC 的吸能特性与20ħ时相近㊂800ħ时,BFRGC 由于强度特性的急剧下降,且强度特性下降的幅度远高于变形特性增长的幅度,其吸能特性明显降低㊂920㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图7㊀温度和纤维掺量对BFRGC SEA的影响Fig.7㊀Effects of temperature and fiber content on SEA of BFRGC掺加玄武岩纤维可提高GC的吸能特性㊂随着玄武岩纤维掺量的增大,BFRGC的SEA均先增大后减小㊂当纤维掺量为0.1%时,BFRGC的SEA均最大㊂当纤维掺量为0.2%㊁0.3%时,BFRGC的SEA虽有所减小,但仍较GC大㊂在GC中掺加玄武岩纤维后,其可与地质聚合物界面黏结,使得玄武岩纤维对GC有增韧的作用㊂高温作用后,玄武岩纤维与地质聚合物界面的黏结减弱,但玄武岩纤维耐高温,不会分解,仍裹在地质聚合物中,因此,玄武岩纤维仍具有增韧作用㊂当玄武岩纤维掺量较大时,容易导致试件成型过程中出现搅拌不均㊁纤维黏结成团㊁局部纤维掺量过大等现象,试件内部产生大量的原始裂纹[16],从而影响试件的吸能特性㊂3㊀结㊀论1)掺加适量的玄武岩纤维可以提高常温及高温下地质聚合物混凝土的静态抗压强度和动态力学性能,玄武岩纤维的最佳掺量为0.1%㊂2)BFRGC的静态抗压强度㊁动态抗压强度和比能量吸收具有明显的温度强化效应和高温损伤效应,峰值应变表现出显著的温度塑化效应㊂3)随着温度的升高,BFRGC的静态抗压强度㊁动态抗压强度和比能量吸收均先增大后减小,峰值应变不断增大㊂BFRGC的静态抗压强度㊁动态抗压强度的温度阀值为400ħ㊂4)当玄武岩纤维掺量为0.1%时,BFRGC的DIF最大,BFRGC强度的应变率敏感性最强㊂在20~600ħ, BFRGC的DIF随着温度的升高先增大后减小,在200ħ时BFRGC的DIF最大㊂参考文献[1]㊀魏㊀铭,张长森,王㊀旭,等.微纳米材料改性地质聚合物的研究进展[J].材料导报,2023,37(4):254-263.WEI M,ZHANG C S,WANG X,et al.Alkali-activated materials modified with micro-nano additives:a review[J].Materials Reports,2023, 37(4):254-263(in Chinese).[2]㊀MATALKAH F,ABABNEH A,AQEL R.Synthesis of calcined Kaolin-based geopolymer foam:assessment of mechanical properties,thermalinsulation,and elevated temperature 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地质聚合物混凝土的高温损伤特性研究
地质聚合物混凝土的高温损伤特性研究朱靖塞;许金余;罗鑫【期刊名称】《混凝土》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】制备了地质聚合物混凝土，对经高温处理后的地质聚合物混凝土开展了准静态力学试验和超声波检测试验，分析了不同温度、不同冷却方式下地质聚合物混凝土的损伤特性。
结果表明：地质聚合物混凝土的抗压强度随温度的升高而不断下降，600℃是抗压强度随温度变化曲线的拐点；随着温度的升高，损伤因子不断增大，性能逐渐劣化；冷却方式对高温后地质聚合物混凝土的损伤特性具有较大影响，相比于自然冷却方式而言，浇水冷却后试件的抗压强度降低地更为明显，声学损伤劣化加剧。
由此可见，地质聚合物混凝土的损伤随温度的升高而越加严重，而且，相比于自然冷却方式而言，浇水冷却后试件的损伤劣化加剧。
【总页数】3页(P8-10)【作者】朱靖塞;许金余;罗鑫【作者单位】空军工程大学工程学院机场建筑工程系，陕西西安 710038;空军工程大学工程学院机场建筑工程系，陕西西安 710038; 西北工业大学力学与土木建筑学院，陕西西安 710072;空军工程大学工程学院机场建筑工程系，陕西西安 710038【正文语种】中文【中图分类】TU528.01【相关文献】1.高温后地质聚合物混凝土声谱特性的小波包分析 [J], 任韦波;许金余;张泽扬;刘远飞2.高温后地质聚合物混凝土损伤特性试验 [J], 许金余;任韦波;刘志群;高志刚;罗鑫3.粉煤灰基地质聚合物混凝土和普通混凝土\r温室气体排放量的对比研究 [J], 蒲云辉;王清远;李文渊;张国敏;杨平4.矿渣掺量对粉煤灰基地质聚合物混凝土高温性能的影响 [J], 张雷苏;何胜豪;周华飞;李显;谢子令5.粉煤灰基地质聚合物固化Pb2+及其高温稳定性研究 [J], 仇秀梅;刘亚东;严春杰;董学林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
用于能量储存应用的地质聚合物混凝土[发明专利]
![用于能量储存应用的地质聚合物混凝土[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7b20cbb8312b3169a551a4db.png)
专利名称：用于能量储存应用的地质聚合物混凝土专利类型：发明专利
发明人：贡伟亮,徐辉,沃纳·卢茨,I·L·派格
申请号：CN201980063330.6
申请日：20190723
公开号：CN112752736A
公开日：
20210504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种地质聚合物热能储存(TES)混凝土产品包括至少一种粘合剂；至少一种碱活化剂；具有高热导率和高热容量的至少一种细集料；以及具有高热导率和高热容量的至少一种粗集料。
申请人：美国天主教大学
地址：美国华盛顿哥伦比亚特区
国籍：US
代理机构：北京博雅睿泉专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：石伟
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参考文献
地质聚合物混凝土
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反应机理
Reaction
地质聚合物混凝土
反应机理4
李化建等研究提出利用改性硅酸钠溶液作为成岩剂，研制煤矸石质硅铝基胶凝材 料的水化机理：焊接原理(铝硅酸盐之间的缩聚)和包裹原理(硅凝胶、C-S-H凝胶以 及铝硅酸盐之间的交织)的综合。煤矸石质硅铝基胶凝材料的硬化成岩分为3个阶段， 即成岩剂的水解、迁移，原位键合以及包裹胶结。
反应机理
Reaction
地质聚合物混凝土
反应机理2
段瑜芳等也对低模数硅酸钠溶液激发偏高岭土胶凝材料进行了研究，并提出碱激发 偏高岭土胶凝材料的水化同样可以分为初始期、诱导期、加速期、减速期以及稳定 期。但是，各水化阶段的反应机理与传统的水泥基材料完全不同。
初始期主要是偏高岭土对溶液组分的表面吸附；诱导期主要表现为活性硅铝氧化物 的溶解；加速期表现为四面体基团的聚合；减速期水化速度降低的主要原因是扩散 阻力增大，同时偏高岭土反应面积减小，液相中的碱含量降低也是重要原因。
[2]Davidovits J. Geopolymers and geopolymeric new materials[J]. J Thermal Analysis, 1989,
35(2):429
[3]Davidovits J .Geopolymers:Inorg anic polymer new materials [J] .J Thermal Analysis,
4
NaOH 和Na2SiO3 等碱性激发剂资源有限、价格较贵，其生产与应用给环境带来的负面 影响，也影响了这种材料的推广应用。激发剂方面需要考虑替代品或采用复合激发的方
式，降低成本,减少生产、应用对环境的污染。
参考文献
地质聚合物混凝土
[1]Davidovits J. The ancient egyptian pyramids-concrete or rock[J]. Concrint, 1987, 9(12):28
针对其缺点，国内外学者采用掺入高性能纤维等手段通过多种方式来增加韧性， 进行改性研究。但由于大多是借鉴水泥、陶瓷的改性手段，没有结合地质聚合 物的结构特点，且增韧机理不够明确，所以具有一定的局限性。
有学者提出，引入有机聚合物与地质聚合物中的活性物质反应来增强和增韧， 初步试验结果表明这种方法可行，值得进一步研究。
应用于汽车及航空工业、土木工程、交通工
点
程等领域。
分类
地质聚合物混凝土
根据地质聚合反应中所使用激发剂种类的不同
பைடு நூலகம்
碱激发地质聚合物材料
酸激发地质聚合物材料
盐激发地质聚合物材料
激发剂
工业水玻璃、氢氧 化钠、氢氧化锂或 它们之间的混合物
磷酸等
硫酸盐、氟化物、 硅酸盐与铝酸盐等
优点
早强快硬, 力学性能好
1
2004 [14]范飞林,许金余,李为民,陈勇,李庆. 地质聚合物混凝土的制备及工程应用前景[A]. 中国岩石力 学与工程学会工程安全与防护分会.第一届全国工程安全与防护学术会议论文集[C].中国岩石力 学与工程学会工程安全与防护分会,2008:5.
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良好耐久性
7
耐高温隔 热效果好
4
对Hg、As、Fe、Mn、A r、Co、 Pb的固定率大于或等于90 %； “牢笼型”的网络骨架稳定。
地质聚合物在1000 ～1200℃之间不氧 化、不分解，在高 温条件下很稳定， 可以保持60 %以上 的原始强度
缺点
地质聚合物混凝土
由于地质聚合物的脆性较大，地质聚合物混凝土表现出脆性较大的缺点。
3 马鸿文等研究提出利用碱硅酸盐混合溶液(氢氧化钠和水玻璃)激发粉 煤灰和煅烧高岭石制备地质聚合物的反应机理
4 李化建等研究提出利用改性硅酸钠溶液作为成岩剂研制煤矸石质硅铝 基胶凝材料的水化机理
反应机理
Reaction
反应机理1
低聚硅氧四 面体
地质聚合物混凝土
偏高岭土等 高碱性溶液
活性材料
裂解
高碱 聚合反应
03
应用
Application
应用
Application
地质聚合物混凝土
地质聚合物混凝土具有良好的耐久性和力学性能，快凝早强，结构致密， 耐高温等优异性能是其工程应用的基础。
工程上
可用地质聚合物混凝 土来代替部分硅酸盐 水泥混凝土，将矿渣、 粉煤灰等废弃物资源 化，加以利用
工程安全与防护领域
应用于机场跑道、通讯设 施、道路桥梁、军事设施 的快速建造与修复，工业 与民用工程的抢修、抢险 和抢建，以及重要工程如 核电站、耐火结构等领域。
02
反应机理
Reaction
反应机理
Reaction
地质聚合物混凝土
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 以法国科学家Joseph Davidovits为代表的研究者提出的利用氢 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
2 曹德光等研究提出利用低模数硅酸钠溶液激发偏高岭土制备地 质聚合物的反应机理
反应机理
Reaction
反应机理2
硅酸钠溶液低聚合状 态的硅氧四面体基团
偏高岭石中的活性铝 氧层
地质聚合物混凝土
化合反应 “键合反应”
网络状的三维空 间结构产物
低聚合度硅氧四面体基团起到一种“胶联”的键合作用， 将偏高岭土颗粒“粘联”在一起。
反应机理
Reaction
地质聚合物混凝土
反应机理2
张云升等应用环境扫描电镜原位定量追踪K-PS 型和K-PSDS 型地质聚合物水 泥在相对湿度80 %条件下水化产物生成-发展-演化的全过程。 结果表明：在水化早期,偏高岭土颗粒松散地堆积在一起，存在许多大空隙;随 着龄期的延长,生成的大量海绵状胶体积淀在颗粒表层，并向外扩充;到了后期， 颗粒被胶体厚厚包裹，空隙被填满，基体变得非常致密。
THANKS
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目录
Catalogue
基本概述
Basic overview
反应机理
Reaction
应用
Application
展望
Expectation
01
基本概述
Basic overview
地质聚合物混凝土的相关 概念、分类及特点
概述
Summary
地质聚合物混凝土
地质聚合 物混凝土
以地质聚合物为胶凝材料制备的一种具有优异性能 的新型混凝土类材料。此概念最早于1978年提出。
三维网状结构的 无机高聚物
低聚铝氧四 面体
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-）。
基于此将地质聚合物的分子式表为：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。
反应机理
Reaction
地质聚合物混凝土
反应机理3
粉煤灰中的铝硅酸盐玻璃相在强碱的作用下首先发生溶解，其中部分Si-O、Al-O 键发生断裂;断裂之后的Si、A l组分在碱金属离子N a+、OH -等作用下形成Si、 A l低聚体（-Si-O-Na、-Si-O-Ca-OH、A l (OH )4-、A l (OH )52 -、A l-(OH)63 -）， 而后随着溶液组成和各种离子浓度的变化，这些低聚体又形成凝胶状的类沸石前 驱体；最后前驱体脱水得到非晶相物质。
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烧粘土 （偏高岭土）
工艺处理
Si、Al、O为主要 元素的硅铝质材料
较低温度
特殊的无机缩聚三维氧化物网络结构 的新型无机聚合物材料
特点
地质聚合物混凝土
地
01
比高分子材料、陶瓷、水泥和金属更好的性能
质
聚
合 物 混
02
原料来源广泛、工艺简单、能耗少、环境污 染小。是一种可持续发展的绿色环保材料