室溫堿激發(fā)低鈣粉煤灰地質聚合物配比試驗研究

魏 威，高彥斌，陳忠清,3，朱文韜，朱澤威

(1.紹興文理學院土木工程學院，紹興 312000; 2.同濟大學地下建筑與工程系，上海 200092;3. 華匯工程設計集團股份有限公司，紹興 312000)

0 引 言

隨著環(huán)保問題越來越受到重視，工業(yè)廢渣的綜合利用成為亟須解決的問題之一。粉煤灰是電廠熔爐燃燒后的煙灰中沉淀的細小顆粒，近年來，粉煤灰的產量逐年增加，預計2020年，我國粉煤灰總量能達到30多億噸[1]。粉煤灰的堆放，不僅占用了大量的土地，而且容易造成揚塵，污染環(huán)境。地質聚合物的概念最早由Joseph Davidovits于20世紀70年代提出，是由鋁硅酸鹽氧化物和堿金屬硅酸鹽溶液在高堿性條件下發(fā)生化學反應生成的一種非晶到半晶的三維網狀聚合物結構[2-3]。Joseph Davidovits在對地質聚合物內部結構研究的基礎上將其長鏈結構分為三種類型，用分子式表示為：Mn{-(SiO2)z-AlO2-}n，其中z為1、2或者3，M為堿金屬離子(如Na+、K+等)，n為聚合度[4]。地質聚合物的應用可大量降低二氧化碳的排放，有研究表明，生產地質聚合物比生產普通硅酸鹽水泥的碳排放量減少了26%～45%，因此地質聚合物的生產和使用被廣泛接受[5-6]。

粉煤灰的主要成分是硅和鋁，是合成地質聚合物的理想原料。粉煤灰地質聚合物的主要反應過程為：粉煤灰在堿性環(huán)境下開始溶解，溶出鋁酸鹽和硅酸鹽等凝膠體，經過體系內的遷移，發(fā)生聚合、縮聚反應，形成新的無定型硅鋁酸鹽凝膠相，最終使整個體系硬化為固態(tài)地質聚合物結構[7]。需要指出的是，由于粉煤灰的煤源和生產工藝各不相同，化學成分上也有一定的差別，所以在其制備工藝和最佳配比上并不固定，近些年來這方面的研究成果也在不斷積累中。……