堿激發(fā)粉煤灰-硅灰基地質(zhì)聚合物的性能及表征

孫大全，顧澤宇，孫 碩，鞏鑫宇，田清波

(山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250101)

0 引 言

堿激發(fā)地質(zhì)聚合物[1]是以無(wú)機(jī)鋁硅酸鹽天然礦物或固體廢棄物為原材料，在化學(xué)激發(fā)條件下制備的三維網(wǎng)狀膠凝體。該膠凝體具有橋氧連接的硅氧四面體和鋁氧四面體的沸石類(lèi)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥材料相比，堿激發(fā)地質(zhì)聚合物材料二氧化碳排放量低，僅為普通硅酸鹽水泥的1/5[2-4]，制備便捷，在機(jī)械性能、耐酸堿化學(xué)侵蝕等方面表現(xiàn)出更加優(yōu)良的性能，有望替代硅酸鹽水泥成為一種新的膠凝材料，在工業(yè)廢棄物排放量巨大的背景下，具有廣闊的應(yīng)用前景[5-7]。

20世紀(jì)70年代，法國(guó)學(xué)者Davidovits[8]首次提出地質(zhì)聚合物的概念，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者[9-12]對(duì)地質(zhì)聚合物進(jìn)行了大量的研究，尤其是在地質(zhì)聚合物原料組成、制備技術(shù)、反應(yīng)機(jī)理和礦物形成的微觀機(jī)理[13]方面已經(jīng)形成了較為完整的研究體系，建立了相應(yīng)的理論模型。Fernández-Jiménez等[14]通過(guò)對(duì)堿活化和熱固化粉煤灰(FA)樣品的微觀研究，建立了FA受堿激發(fā)反應(yīng)的描述性機(jī)理模型，milauer等[15]通過(guò)數(shù)據(jù)模擬提出了堿激發(fā)材料體積分?jǐn)?shù)模型，聶軼苗等[16]以FA、高嶺石等原料制備出了力學(xué)性能和耐酸性?xún)?yōu)良的礦物聚合材料，提出了相關(guān)反應(yīng)機(jī)理。

目前，已有的研究[17-19]大多集中在化學(xué)激發(fā)條件下制備粉煤灰基、高嶺土基和礦渣基地質(zhì)聚合物材料，而對(duì)于粉煤灰-硅灰基復(fù)合體系地質(zhì)聚合物材料的研究較少。Dutta等[20]在粉煤灰地質(zhì)聚合物中摻入SF，通過(guò)ESEM、EDAX和MIP等測(cè)試手段研究了SF對(duì)粉煤灰基地質(zhì)聚合物孔隙率和抗壓強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)SF可以有效降低地質(zhì)聚合物的孔隙率，增大強(qiáng)度?！?br>