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1、題目：堿激發(fā)礦渣膠凝材料的研究現狀姓名：孫延磊專業(yè)：材料工程學號：1324251429堿激發(fā)礦渣膠凝材料的研究現狀材料工程，孫延磊，1324251429一、堿礦渣膠凝材料的研究背景在當今時代的膠凝材料的發(fā)展中，資源消耗、CO2排放和耐久性不良是普通硅酸鹽水泥行業(yè)面臨的三大問題。解決這些問題的最佳途徑是走生態(tài)化膠凝材料的道路,這也是循環(huán)經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的必然要求。堿激發(fā)礦渣膠凝材料跟傳統(tǒng)水泥相比，具有較高的強度，較低的水化熱，以及較好的快硬性、抗腐蝕性，抗凍性、護筋性等優(yōu)異的性能，并且生產工藝簡單、投資少，能耗低，污染小、礦
2、渣的利用率高等優(yōu)點，目前成為膠凝材料研究領域的熱點。實踐證明,利用礦渣和粉煤灰等工業(yè)固體廢棄物通過堿激發(fā)作用可以制備具有高強、快硬、耐候性強等諸多優(yōu)點的膠凝材料。由于這種膠凝材料是以固體廢棄物為原料,對環(huán)境無副作用,因此屬于生態(tài)型膠凝材料。礦渣的摻入已經逐漸成為生產膠凝材料的主要方式，礦渣能優(yōu)化混凝土孔結構，提高抗?jié)B性能，降低氯離子擴散速度，減少體系內Ca(OH)2，抑制堿集料反應，提高抗硫酸鹽腐蝕能力，使混凝土耐久性得到較高改善。除此之外，這種做法也極大地節(jié)約了能源，加強了能源的循環(huán)再利用。二、堿礦渣膠凝材料的定義及水化機理
3、堿激發(fā)膠凝材料是堿礦渣膠凝材料是以礦渣粉與水玻璃、NaOH等堿激發(fā)劑為主要原料,通過化學反應得到的一種新型膠凝材料。如果在工業(yè)制備上通俗的講就是就是由堿金屬化合物和工業(yè)廢渣（如?；郀t礦渣或電爐磷渣）共同粉磨，或是將磨細渣用堿金屬化合物的溶液來調制所得的水硬性膠凝材料。堿礦渣膠凝材料的水化與硅酸鹽水泥一樣可根據水化放熱曲線把水化過程分為五個階段：初始水化期，誘導期，加速期，衰減期和緩慢期。三、堿礦渣膠凝材料的性能及應用堿礦渣膠凝材料是一種性能優(yōu)良的新型建筑膠凝材料，具有很多優(yōu)秀的性能：(1)早強快硬和高強度；(2)低需水性；(
4、3)良好的抗?jié)B性；(4)低水化熱；(5)高抗橙蝕性及抗凍性；(6)優(yōu)良的護筋性；(7)優(yōu)越的負溫硬化性能。此外堿礦渣膠凝材料的生產工藝簡單,設備投資少,能耗低,且可以有效的利用工業(yè)廢渣。其性能的評定很多依靠堿性系數，質量系數和活性系數三個指標來評定的。四、國內外發(fā)展現狀國內的發(fā)展現狀80年代中期以來,國內外出現了堿礦渣膠凝材料研究和應用的高潮。我國的鐘白茜和楊南如研究了礦渣在水玻瑞的作用下,其結構中[SO4]2-的變化,礦渣中的OH-作用的時候，是一個與[SO4]2-陰離子解聚一聚合的過程,總的是[SO4]2-單體量減少,高聚
5、物的量增多,雙聚體及其它低聚物列有從單體聚合、多聚體解聚生成以及自身又解聚的兩重反應。國外的發(fā)展現狀法國的Davidovits自1976年申請一項美國專利以來,在英、法、歐洲等國已獲專利30余項,內容廣及混凝土、耐火材料、涂料、堿品種以及其它建筑材料等。并已成功地用于預制構件、砌塊以及現場澆筑的民用和工業(yè)建筑、海港工程、道路工程、軍事工程等,這些工程經實踐考驗均效果良好。五、堿礦渣膠凝材料的幾方面性能1、堿礦渣膠凝材料的耐高溫性有關學者通過研究發(fā)現，堿礦渣膠凝材料在600~800oC的溫度區(qū)間內開始發(fā)生固相反應,生成鎂黃長石,
6、物相組成由非晶體相轉變?yōu)榫w相,堿礦渣膠凝材料結構有較多裂縫出現；800~1200oC的溫度區(qū)間內，沒有新物質生成。相同水灰質量比的堿礦渣膠凝材料的耐高溫性能優(yōu)于由普通硅酸鹽水泥制備的水泥石；堿礦渣膠凝材料經歷600oC高溫冷卻后的名義抗壓強度與常溫下的基本相當，而經歷800oC高溫后的名義抗壓強度僅為常溫下的45%，此后，隨著溫度的升高，堿礦渣膠凝材料的名義抗壓強度基本穩(wěn)定。2、堿礦渣膠凝材料的水化活化能水化活化能的研究，應根據Arrhenius公式：d(lnK)/dT=E/RT2,可得出一系列的結論：初始期活化能較低,對應
7、于較易進行的液相沉淀反應;加速期水化活化能大大高于硅酸鹽水泥PC,表明即使在堿的催化作用下,礦渣玻璃的水化也比水泥熟料的水化困難得多,從而也輔證了礦渣在過渡期的表面水化一定會擴展為有水空間的立體水化假說;而在衰減期,水份的擴散過程控制著水化,從而使水化活化能回復到硅酸鹽水泥的水平。發(fā)劑對堿一礦渣水化的影響不僅在于初始產物的不同,而是整個水化過程。如用sbZ激發(fā)時,水化活化能都低于ps(Na2SiO3·9H2O),特別是衰減期,活化能僅為9.3kJ/mol,遠低于Na2SiO3·9H2O與硅酸鹽水泥同時激發(fā)的水化活化能。這說明生
8、成的水化產物具有較好的網絡結構,輸水性能較好,因而更有利于礦渣后期的水化。3、對礦渣膠凝材料緩凝劑的研究緩凝劑的研究可依據以下兩點：①對緩凝物質的緩凝機理應進一步深入的研究，進一步明確堿組分與礦渣結構以及緩凝物質作用效果之間的關系；②目前應用在堿-礦渣水泥體系中的緩凝劑的作用
