硅灰對新型地質聚合物膠凝材料力學性能影響的研究進展

高巧玲，范功端

1. 福建船政交通職業學院土木工程學院，福建 福州 350000；2. 福州大學土木工程學院，福建 福州350000

硅灰又稱微硅粉，是金屬硅和硅合金工業中最主要的固體廢棄物，每生產1 t 金屬硅至少產生0.2 t 硅灰。隨著我國經濟的飛速發展，對金屬硅的需求量也日益增加，這導致我國每年硅灰的排放量超過5×105t，且呈逐年遞增之勢。若這種固體廢棄物處置不當，將占用大量的土地及造成資源浪費［1-3］。由于硅灰是SiO2和Si 氣體與空氣中的氧氣反應并迅速冷凝而形成的一種超細固體顆粒，因此硅灰具有很高的火山灰活性?？紤]這一特性，硅灰被大量應用于混凝土制造行業。作為一種混凝土摻合料，硅灰能填充水泥顆粒間隙，與水化產物生成膠體，顯著提高混凝土抗壓強度和抗折強度，提升耐腐蝕性能，延長使用壽命［4］。

地質聚合物是一類新型膠凝材料，通常由偏高嶺土或低鈣固體廢棄物（如粉煤灰）為主要原料，在強堿性激發劑（如NaOH）的激發作用下，低溫（＜100 ℃）養護得到。地質聚合物是由［SiO4］4-和［AlO4］5-通過橋氧交替連接而成的空間網絡結構（N-A-S-H），根據網絡結構中的Si 和Al 的摩爾比及Si-Al 連接方式的不同，地質聚合物被分為單硅鋁地質聚合物（poly-sialate，PS）、雙硅鋁地質聚合物（poly-sialate-siloxo，PSS）和三硅鋁地質聚合物（poly-sialate-disiloxo，PSDS）三大類，不同的類別表現出不同的理化性質［5-7］。由于地質聚合物優異的力學性能，合成過程能耗低且無溫室氣體排放，被認為是傳統波特蘭水泥的替代品［8］。但是地質聚合物的發展也面臨一些難題，比如由純NaOH 激發所得地質聚合物的強度一般較低，需要借助Na2SiO3或者水玻璃與NaOH 混合激發來提升其力學性能［9］。……