堿激活礦渣地聚物早期水化與碳化耦合作用過程研究

程小偉，趙 峰，梅開元，鄭友志，張春梅，郭小陽

(1.西南石油大學新能源與材料學院，成都 610500;2.西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都 610500; 3.中國石油西南油氣田分公司工程技術研究院，廣漢 618300)

0 引 言

地聚物作為一種具有前景的綠色膠凝材料，近年來一直廣受關注。地聚物由于本身獨特的三維網狀結構，使其具有諸多特性[1]。部分研究學者認為地聚物比硅酸鹽水泥具有更優異的力學性能[2]、耐久性[3]和耐高溫性能[4]，且制造成本和能耗低等[5]。因而，地聚物被認為是一種潛在的水泥替代材料。隨著對地聚物的不斷研究，有很多主要礦物成分為硅酸鹽或硅鋁酸鹽的工業固廢而被用作制備地聚物的材料，如粉煤灰[6]、偏高嶺土[7]、礦渣[8]、火山灰[9]等。

目前，對于地聚物的研究主要是針對其水化或碳化機理和產物進行研究。Song等[10]研究了控制pH條件下高爐礦渣25 ℃、養護28 d的水化過程，結果表明高爐礦渣的水化反應速率取決于初始溶液的pH值，而主要水化產物為C-S-H。Zhang等[11]對堿激活粉煤灰基地聚物的微觀結構和水化機理進行了研究，結果表明堿激活粉煤灰生產地聚物的水化機理是通過Si-O-Al鍵的斷裂、[SiO4]4-和[AlO4]5-四面體的縮聚反應生成鏈狀三維無機鋁硅酸鹽聚合物。還有一些學者[12-15]針對不同的激活劑種類和濃度對于地聚物抗碳化性能的影響進行研究。總的來說，以往的研究都集中在地聚物與常規條件或模擬條件(如常溫常壓)的單一反應(水化和碳化分為兩步反應)和數值模型上。……