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科普丨什么是地聚物胶凝材料？
来源: | 作者:business-101 | 发布时间: 2024-08-30 | 129 次浏览 | 分享到:

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地聚物的研究背景

混凝土是目前世界上应用最广泛的建筑材料。现在生产和使用的水泥95%以上都来自于硅酸盐水泥，而硅酸盐水泥在制备的过程中要消耗大量的资源和能源，排放出很多污染环境的粉尘和废气（CO2、SO2）。且水泥在配制高性能混凝土等方面也存在着一定的局限性。因此，人们开始探索采用矿物掺合料研制新型胶凝材料代替水泥。
与普通水泥相比，地质聚合物是具有更为优异的力学性能和耐久性能的新型激发胶凝材料，并且地聚物在原料来源、生产能耗、性能及耐久性能等方面存在诸多优点。可以说，地聚物胶凝材料是一种“绿色环保”型水泥，有望成为21世纪重要的生态建筑材料。

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什么是地聚物？

1. 地聚物的定义
     (1) 地质聚合物是天然的或人工的含硅、铝材料，在碱性介质条件下，通过地质聚合作用，形成具有很高的强度、良好的化学稳定性和耐久性的胶凝材料。
     (2) 地聚物胶凝材料是一种不同于普通硅酸盐水泥的新型碱激发胶凝材料，相对于硅酸盐水泥，具有丰富的原料资源，能耗低，几乎无污染，而且不消耗石灰石资源，是一种环保型绿色建筑材料。
     (3) 从制备原料及过程等考虑，地聚物可定义为以偏高岭土或粉煤灰等硅铝质材料，以及碱激发剂为原料，经过适当工艺处理，通过化学反应得到的具有与陶瓷性能相似的一种新材料，其化学组成与某些天然火山灰接近。
     (4) 从空间结构和性能考虑，地聚物是一类新型的具有三维氧化物网络结构的高性能无机聚合材料。
     (5) 从内部化学键连接考虑，地聚物是由Si、Al等以共价键连接成骨架的无机聚合物。

▼表1 地聚物胶凝材料与火山灰化学成分对比/%

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2. 地聚物的结构
     地聚合物的基体相为非晶质至半晶质三维铝硅酸盐聚合物。地聚合物具有有机高聚物的链接结构，但其基本结构为无机的硅氧四面体和铝氧四面体。
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▲图1 地聚合物结构示意图


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地聚物的制备

1. 主要原材料
      (1) 高岭土，经适当温度煅烧可形成偏高岭石。
     (2) 矿渣、粉煤灰、磷渣、赤泥、煤矸石，含铝硅酸盐的无定形物质。
     (3) 钾长石尾矿，和偏高岭石相似，含少量钙。