堿激發(fā)膠凝材料原理及應(yīng)用

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1、堿激發(fā)膠凝材料原理及應(yīng)用姓名：梁止水學(xué)號(hào)：05507117日期：2008年12月6日凝石的定義：以經(jīng)過(guò)高溫過(guò)程的固體廢物或火山灰類(lèi)物質(zhì)為主要原材料（摻量大于90%，可不需要燒制水泥熟料），模仿火山灰大地成巖過(guò)程，經(jīng)配方設(shè)計(jì)，配料計(jì)算制備而成的硅鋁基水硬性膠材料稱(chēng)為凝石。凝石是一類(lèi)可以在許多場(chǎng)合取代水泥，但又有著許多與傳統(tǒng)水泥不同的優(yōu)異特性的硅鋁基膠凝材料體系。技術(shù)原理：???普通水泥的生產(chǎn)由于要以石灰石為主要原料煅燒水泥熟料，正在引起嚴(yán)重的環(huán)境污染、生態(tài)破壞＼能源浪費(fèi)、資源枯竭等一系列問(wèn)題。凝石的生產(chǎn)與使用過(guò)程是火山成巖過(guò)程的仿

2、真。凝石生產(chǎn)的能耗只有普通硅酸鹽水泥的30％一50％，幾乎不產(chǎn)生污染物，是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色膠凝材料。凝石是根據(jù)火山成巖原理，以循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想為指導(dǎo)，運(yùn)用地球化學(xué)＼巖石礦物學(xué)理論、分子設(shè)計(jì)理論以及材料仿地設(shè)計(jì)原則等手段，對(duì)工業(yè)固體排放物(如煤矸石、尾砂、粉煤灰以及冶金渣等)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，所獲得的能夠在常溫常壓下聚合成類(lèi)天然巖石的生態(tài)膠凝材料。凝石的硬化體是以硅氧四面體和鋁氧四面體以頂角相連而形成的具有非晶態(tài)和半晶態(tài)特征的三維網(wǎng)絡(luò)狀固體材料。陽(yáng)離子填充在網(wǎng)絡(luò)的空隙中以平衡由鋁的四次配位而形成的負(fù)電價(jià)。共價(jià)鍵結(jié)合是凝石網(wǎng)絡(luò)體及

3、其與骨料邊界結(jié)合的本質(zhì)特征。凝石在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用·建筑領(lǐng)域???建筑凝石除了具有普通水泥所不具有的一些特殊優(yōu)異性能外，完全滿(mǎn)足目前建筑常用水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)，因此技術(shù)上可替代水泥應(yīng)用于所有的建筑領(lǐng)域，如現(xiàn)澆混凝土、預(yù)制件、砌筑、抹面、地基處理，以及適應(yīng)于普通水泥的所有墻體材料和屋面材料。交通領(lǐng)域???道路凝石與目前常用的道路水泥相對(duì)應(yīng)，特別適合于制備凝石混凝土路面。道路凝石除了具備道路水泥的全部性能外，還具有明顯的高抗折強(qiáng)度、高耐磨性、快硬早強(qiáng)和充足的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)空間。土工凝石與各類(lèi)粘土顆粒、粉砂顆粒、各種沙礫及巖石都具有天然的

4、親合性，將土工凝石用于軟弱地基土層的處理(GBJT一89)，當(dāng)加入量為6％時(shí)，其7天抗壓強(qiáng)度可達(dá)8—1OMpa，因此可應(yīng)用于路基處理。凝石特有的遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通水泥制品的耐久性，抗堿、酸、鹽及其它環(huán)境污染物侵蝕的能力使得凝石特別適合于制備超交通負(fù)荷條件下的混凝土橋梁及其它交通設(shè)施。工業(yè)建設(shè)安裝領(lǐng)域???凝石類(lèi)膠凝材料所具有的耐酸、耐堿、耐高溫、快硬早強(qiáng)、高強(qiáng)等綜合性能，使其特別適合于各類(lèi)工業(yè)安裝工程。如可用于各種設(shè)備基礎(chǔ)的快速澆注、快速安裝，特別是各種高溫設(shè)備的耐熱混凝土基礎(chǔ)工程。在電力行業(yè)，60萬(wàn)千瓦大型機(jī)組所配套的鍋爐煙囪，每根

5、造價(jià)約3OOO萬(wàn)元，其中花在防酸耐熱工程部分的費(fèi)用就占整體造價(jià)的50％，如果用凝石作為膠凝材料直接澆注耐酸混凝土，不但整體造價(jià)可下降50％以上，還能大幅度縮短工期，延長(zhǎng)使用壽命。耐酸凝石可用于工業(yè)領(lǐng)域各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的容器及管道建設(shè)。海洋工程領(lǐng)域???用凝石類(lèi)膠凝材料制備海洋工程混凝土要比現(xiàn)有的水泥混凝土具有更好的耐久性，并可直接用海水拌和。巖土工程領(lǐng)域???基于凝石類(lèi)膠凝材料的高粘結(jié)性、高強(qiáng)度和速凝快硬等特點(diǎn)，使凝石類(lèi)膠凝材料比水泥類(lèi)膠凝材料更適合于巖土工程領(lǐng)域用于高強(qiáng)度錨固灌漿。利用凝石類(lèi)膠凝材料優(yōu)良的固土性能可將凝石用于各種

6、樁基工程、路基加固、深基坑處理、塌方的防治、以及地下溶洞的充填等。礦業(yè)工程領(lǐng)域???凝石在礦業(yè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用是本材料最具挑戰(zhàn)性也最具成熟經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用領(lǐng)域。結(jié)合充填采礦方法將其應(yīng)用于有色、黃金、煤田及其他礦種的高效可持續(xù)開(kāi)采及“三下”開(kāi)采，可以大幅度降低充填成本（與使用普通水泥相比），同時(shí)有助于解決開(kāi)采、運(yùn)輸技術(shù)上的許多難題。水利工程及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域??凝石類(lèi)膠凝材料特有的拉近于零的水化熱、超強(qiáng)的抗溶出能力及其固化體優(yōu)良的體積穩(wěn)定性使得凝石類(lèi)膠凝材料特別適合于建設(shè)超大體積的溫凝土大壩及其它水利工程和農(nóng)業(yè)基本設(shè)施。利用凝石類(lèi)膠凝材料速凝材料

7、速凝快硬的特點(diǎn)可應(yīng)用于抗洪搶險(xiǎn)工程。凝石技術(shù)促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展1．環(huán)境生態(tài)意義????據(jù)了解，我國(guó)2004年水泥總產(chǎn)量約1O億噸，位居世界第一。10億噸水泥的生產(chǎn)要消耗11億噸的石灰石資源，排放約8億噸的CO2，80萬(wàn)噸的SO3，160萬(wàn)噸的NOx和800萬(wàn)噸的粉塵。同時(shí)我國(guó)煤矸石有34億噸的堆存量，占地20萬(wàn)畝；粉煤灰有14億噸堆存量，占地60萬(wàn)畝；冶金廢渣及其它化工廢渣有12億噸的堆存量，占地30萬(wàn)畝以上。上述這些固體排放物每年還以10億噸的產(chǎn)量在產(chǎn)出。此外金屬、非金屬礦山的尾礦的堆存量已超過(guò)40億噸，并且每年還以3億噸的速

8、度在增長(zhǎng)。另一方面煤礦并采所造成的地表塌陷已超過(guò)600萬(wàn)畝，每年還以20萬(wàn)畝的速度在增加。[4-10]???凝石的生產(chǎn)具有接近于零的污染物排放。因此凝石生產(chǎn)技術(shù)的推廣一方面可以使水泥工業(yè)的污染大幅度降低，直至全部消除。另一方面，上述粉煤灰、煤矸石、冶金渣、化工渣