對“堿激發膠凝材料耐高溫性能”的文獻綜述

摘? 要：火災已經稱為日常生活中的發生頻率最高的災種之一。其中，建筑結構火災約占80%，嚴重威脅著人民的生命和財產安全，火災造成的巨大損失，促使世界各個國家開始重視建筑防火。在建筑結構中常用的混凝土材料耐高溫性能極差，即便是在短時間的火災作用下，其結構性能也會遭受重大破壞，當環境溫度超過600攝氏度時，混凝土的抗拉強度基本喪失，人們迫切需要一種新型的耐高溫的建筑材料來解決建筑結構的耐高溫性能。堿激發膠凝材料具有硬化速度快、早期 強度高、耐腐蝕、耐高溫、生產能耗低等優點，已引起建筑防火領域的廣泛關注。

關鍵詞：建筑防火;堿激發膠凝材料;文獻綜述

引言

2015年8月12日23：30左右，位于天津濱海新區塘沽開發區的天津東疆保稅港區瑞海國際物流有限公司所屬危險品倉庫發生爆炸，進而引發了超過12個小時的大火。事故造成了165人罹難，房屋建筑等的損失數以億計，類似的事故不計其數，火災已經稱為日常生活中的發生頻率最高的災種之一。其中，建筑結構火災約占80%，嚴重威脅著人民的生命和財產安全，全世界每年因為火災造成的直接或間接經濟損失高達2000億美元。我國火災造成的損失也十分嚴重，據公安部的統計數據顯示，每10年火災直接造成的財產損失是近10年的2倍以上。火災造成的巨大損失，促使世界各個國家開始重視建筑防火。

火災在發生時，其環境溫度高達數百攝氏度甚至上千攝氏度，這就對建筑結構和建筑材料在耐高溫方面的性能提出了要求。在建筑結構中常用的混凝土材料耐高溫性能極差，即便是在短時間的火災作用下，其結構性能也會遭受重大破壞，當環境溫度超過600攝氏度時，混凝土的抗拉強度基本喪失，人們迫切需要一種新型的耐高溫的建筑材料來解決建筑結構的耐高溫性能。

堿激發膠凝材料具有硬化速度快、早期 強度高、耐腐蝕、耐高溫、生產能耗低等優點，已引起建筑防火領域的廣泛關注。堿激發膠凝材料是近年來新發展起來的一種新型無機非金屬膠凝材料。堿激發膠凝材料是指由具有火山灰活性或潛在水硬性原料與堿性激活劑反應而成的一類膠凝材料，這類材料多以鋁硅酸鹽類礦物為主要原材料。常用的工業固體廢棄物有：礦渣、鋼渣、粉煤灰和煤矸石等，主要礦物成分均為硅酸鹽或鋁硅酸鹽類。因此，可以考慮利用堿激發膠凝材料來替代混凝土，與受力筋一道，提高建筑結構的耐高溫性能。

一、研究現狀

2006年，捷克技術大學Zuda等人，對堿激發礦渣膠凝材料砂漿試件進行了抗火試驗，考察其齡期28d經歷25℃～1200℃高溫的力學性能（抗壓強度、抗折強度）。

從表1可以看出堿激發礦渣膠凝材料砂漿在800℃高溫下強度下降明顯，但隨著溫度升高抗壓強度和抗折強度又逐漸增大。

2009年，澳大利亞Guerrier等人研究了28d的堿激發礦渣膠凝材料砂漿的力學性能以及200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃高溫作用后的殘余力學性能，發現堿激發礦渣膠凝材料砂漿的殘余抗壓強度分別為常溫時的76%、73%、46%、10%、5%、2%。

2012年，韓國Won等人，采用無水偏硅酸鈉激發礦渣制成堿激發礦渣膠凝材料砂漿，并摻加聚丙烯纖維、瓷粉、珍珠巖、硅粉等材料，得到28d的堿激發礦渣膠凝材料砂漿的殘余抗壓強度為57.4Mpa，當經過1200℃高溫后，堿激發礦渣膠凝材料砂漿的殘余抗壓強度為20.9Mpa，殘余率是常溫時的21.8%。

南京工業大學楊南如指出：堿激發膠凝材料的熔點約為1250 0C } 堿激發膠凝材料的導熱系數為0.24-0.38W/（m·K），可與輕質耐火粘[0.3-0.4W/（m·K）]相媲美。堿激發膠凝材料具有較高的耐高溫性能、水化熱低、收縮小，與硅酸鹽水泥相比，堿激發膠凝材料齡期7d，8d的收縮率分別為0.2%，0.5%，而硅酸鹽水泥卻分別為1.0%，3.3%，說明堿激發膠凝材料體積穩定性較好。

哈爾濱工業大學鄭文忠對20℃一1200℃高溫后AASCM（堿激發礦渣膠凝材料）和OPC（普通硅酸鹽水泥）的抗壓強度進行研究，選取試件尺寸為20mm X 20mm X 20mm，具體情AASCM殘余抗壓強度隨溫度的升高先增加后減小，600℃后的抗壓強度（99.1 Mpa）仍高于常溫時抗壓強度（94.6MPa）;與OPC試件相比，AASCM在800 ℃-1200℃高溫后，強度雖稍有降低，但己趨于穩定，至1200℃時仍有40%的強度剩余，而經1200 0C高溫后OPC強度己所剩無幾。由此可見，AASCM保持了較高的殘余抗壓強度，其抗火性能優于OPC，可用于建筑領域。

丁慶軍等制備了堿激發偏高嶺土基地質聚合物，并利用輕集料陶砂制備了地質聚合物基輕質混凝土，考察了其力學性能和耐高溫性能，結果表明：當膠砂比合適時，地質聚合物基輕質耐高溫混凝土具有較高的強度、良好的耐高溫性能和密度小等優良的性能特點。

寇德慧等制備了燒煤研石基地質聚合物膠凝材料，并考察了其耐久性。結果表明：燒煤研石基地質聚合物膠凝材料在700℃內抗壓強度隨溫度升高下降幅度很小，焙燒溫度為700℃時的抗壓強度損失僅為5.8%，其耐高溫性能高于硅酸鹽水泥。

綜合以上文獻的研究成果可以看出：堿激發膠凝材料的耐高溫性能較好，但是在800℃的時候會出現較為明顯的下降，而隨著溫度的升高其性能會逐漸上升;堿激發膠凝材料經過800℃-1200℃的高溫后，其殘余抗壓強度保持的較好。

二、問題與展望

上述文獻中的研究的成果只建立了的是堿激發膠凝材料的溫度與抗壓強度之間的關系，以及堿激發膠凝材料殘余抗壓強度隨溫度的變化關系。因此，本人認為堿激發膠凝材料的研究還存在以下幾個思路：

（1）堿激發膠凝材料抗壓強度和溫度曲線關系中，在800℃出現拐點的原因。

（2）堿激發膠凝材料的耐高溫情況下的各個成分的配合比研究，找出堿激發膠凝材料的滿足各種強度需要情況下的最優配合比。

（3）堿激發膠凝材料在高溫環境中軸向壓力作用下的應力應變關系曲線。

（4）堿激發膠凝材料過火高溫后的抗震性能研究。

（5）堿激發膠凝材料過火高溫后再次經受高溫的性能研究。

參考文獻

[1]? 楊勝多. 堿激發膠凝材料發展趨勢 [J]. 科技信息，2010年第17期：253-285頁

[2]? 李騰忠. 堿激發膠凝材料結構、組成與性能 [J]. 水泥與混凝土，2007年第12期：38-40頁

作者簡介：劉勁志，1982年3月出生，男，漢族，湖南醴陵，副教授，工程師.碩士，貴州電子信息職業技術學院，研究方向為建筑材料、工程造價。