地聚合物微观结构研究进展.pdf

1、2 0 1 6N O 2粉煤灰综合利用F L YA S HC o M P R E H E N S I、1 EU T。I Z A T I o N地聚合物微观结构研究进展米T h eS t u d i e so nM i c r o s t r u c t u r eo fG e o p o l y m e r叶雄伟1，马骁2，何巨鹏2，朱杰2(1 桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林5 4 1 0 0 4；2 桂林电子科技大学建筑与交通工程学院，广西桂林5 4 1 0 0 4)摘要：地聚合物是一种新型的高性能无机聚合物材料，它是由硅氧四面体和铝氧四面体通过氧原子连接构成的一种三维网络结构的聚合

2、物。地聚合物具有优异的性能和节能环保的优势，成为了当前研究的热点。本文从地聚合物的结构和性能特点出发，阐述了地聚合物的反应机理，重点介绍了地聚合物微观结构的研究现状。最后，指出了地聚合物微观结构研究存在的问题。关键词：地聚合物；三维网络结构；微观结构中图分类号：T U 5 2 8文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 8 2 4 9(2 0 1 6)0 2-0 0 4 4 0 5近年来，随着社会工业化的不断发展，世界各国对硅酸盐水泥的需求量越来越大，硅酸盐水泥成为目前世界上使用最广泛的建筑材料之一。硅酸盐水泥的大量生产，不仅严重地污染着大气，导致全球环境日益恶化，大量消耗矿物原料资源及不可再生

3、的能源，并且硅酸盐水泥的耐久性有限，在技术经济上具有很大的不足和局限性。由于工业的快速发展，钢渣、粉煤灰、矿渣、高炉渣和煤矸石等工业废弃物也逐渐增多。这就带来了许多亟待解决的环境保护和可持续发展的问题。基于此，目前人们正积极开展研究和开发各种与生态环境和谐共存并有利于人类可持续发展的性能优良的新型绿色胶凝材料。地聚合物(G e o p o l y m e r)是近年国际上研究比较活跃的一种新型绿色环保胶凝材料。这一概念最早是由法国科学家J D a v i d o v i t s 在1 9 7 8 年对古罗马建筑的研究中提出来的，现在已经被世界上多数的材料研究者关注和研究。地聚合物材料具有多方面

4、的优异性+基金项目：国家自然科学基金 5 1 4 6 8 0 0 9)；广西高校一般科研项目资助(Y B 2 0 1 4 1 2 6)；桂林电子科技大学科研启动项目(U F l 3 0 11 Y)第一作者：叶雄伟(1 9 9 1)。男。硕士研究生，从事新型绿色胶凝材料及其混凝土研究。通讯作者：马骁。男，博士，教授。从事新型绿色胶凝材料及其混凝土研究oE m a i l：m a x i a 0 6 6 s o h u c o r n收稿日期：2 0 1 5-1 0 0 84 4 能：早强快硬、耐高温、抗渗性好、耐久性好、可自调温调湿、固封废材料等。制造地聚合物材料在1 5 0。C 以下就可以进行

5、，生产能耗和C O：排放量很低，在生产过程中几乎没有N O x、S O x 和C O 产生。可以替代水泥和陶瓷，也可以替代有机复合材料及复杂制品。可以广泛应用在冶金、矿山、汽车及航空航天、化工、建材和环保等领域，具有极大的发展前景旧1。因此，开展地聚合物的研究，特别是展开地聚合物的微观结构的研究，探讨地聚合物微观结构与宏观性能的关系，将地聚合物应用于实际工程中，实现资源的可持续发展，具有重要的经济和社会意义。1 地聚合物的组成1 9 7 8 年，J D a v i d o v i t s 利用活性低钙S i-A 1 质材料与高碱溶液反应，首次制备出一种新型无机s i A l 质胶凝材料。这种胶

6、凝材料具有有机高分子聚合物空间三维网状键接结构，即为地聚合物(G e o p o l y m e r)。地聚合物是一种含有多种非晶质至半晶质相的三维铝硅酸盐的矿物聚合物j。地聚合物的愿意是指由地球化学作用(G e o c h m i s t r y)或人工模仿地质合成作用(G e o s y n t h e s i s)而制造出的硅铝酸盐地质胶凝材料聚合材料MJ。即包括以硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体聚粉煤灰综合利用F L YA S HC O M P R E H E N S EI 胍I Z A T I o N2 0 1 6N O 2合材料J。在国内又把地聚合物称为：地质聚合物、土聚水泥、矿物聚合物、人造矿物聚合物、矿物聚合材料、矿物键合材料和无机聚合水泥等M。9J。地聚合物材料的原料来源广，成本低，主要由固体硅铝酸盐和激发剂组成。其中固体铝硅酸盐可采用工业固体废弃物和各种硅铝质矿物，如高岭土、粉煤灰、矿渣、煤矸石、火山灰、石英砂和建筑废弃物等。激发剂主要有碱金属氧氧化物、碱土金属氧氧化物、磷酸盐、硫酸盐、氟化物、铵的碱性物质特别是季铵组成硅酸盐与