1、土聚水泥的研究與應(yīng)用展望土聚水泥的研究與應(yīng)用展望目錄1 1. .引言引言2 2. .土聚水泥的物理化學(xué)性能土聚水泥的物理化學(xué)性能3 3. .土聚水泥存在問題土聚水泥存在問題目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)4 4. .應(yīng)用前景應(yīng)用前景 引言引言1.引言引言土聚水泥是一種高性能的堿激活水泥，是一種不同于普通硅酸鹽水泥的新型膠凝材料。20世紀70年代末，法國Davidovits教授開發(fā)了一類新型的堿激活膠凝材料土聚水泥(Geopolymer Cement)，因其水化產(chǎn)物中含有大量與一些構(gòu)成地殼物質(zhì)相似的化合物含硅鋁鏈的“無機聚合物”而得名。反應(yīng)機理：Davidovits認為堿激發(fā)偏高嶺土的反應(yīng)是一種聚合模型，而這種

2、聚合產(chǎn)物是強度的主要來源，并提出堿激發(fā)偏高嶺土的最終產(chǎn)物有如下通用分式:Mn-(Si-O2)Z-Al-OnwH2O，式中的M代表堿原子，z取1、2或者3，而n代表了聚合反應(yīng)的程度。2nSi2O5,Al2(OH)4(Si2O5,Al2O2)n+4nH2O1.引言引言燒粘土水化漿體主要由一種類沸石的凝膠體產(chǎn)物組成,這種產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)接近于沸石結(jié)構(gòu),屬于沸石的前驅(qū)體,是一種非晶質(zhì)體。沸石中的鋁離子為四配位,它占據(jù)在硅離子的位置上,由于鋁離子為三價離子,在鋁離子的周圍帶負電荷。為了平衡電價,帶正電荷的鈉離子充填在凝膠體的通道中,從而獲得相對穩(wěn)定的凝膠體結(jié)構(gòu)。由于鈉離子的這種特殊結(jié)構(gòu),在鈉離子與其它離子

3、進行交換時,不至于因鈉離子的失去而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。因此,該水化產(chǎn)物形成后具有一定的強度和耐久性。1.引言引言 土聚水泥的結(jié)構(gòu)土聚水泥的結(jié)構(gòu)1.引言引言土聚反應(yīng)的最終產(chǎn)物是一種復(fù)雜的多晶、多相聚集體，分子式可為：MnSiO2 Al2O3WH2O，其中M是金屬離子，n是聚合度。隨著研究的深入和原料的更新，土壤聚合物這一概念發(fā)展到現(xiàn)在則包括了采用天然礦物或固體廢棄物，或摻加各種高火山灰活性材料或潛在水硬性材料及其他活性材料制得的硅氧四面體和鋁氧四面體聚合而成的具有晶態(tài)和準晶特征的鋁硅酸鹽三維網(wǎng)絡(luò)凝膠體。2.土聚水泥物理化學(xué)性能土聚水泥物理化學(xué)性能 (1) 力學(xué)性能好20下其凝結(jié)后4h的強度即可達152

4、0MPa，為其最終強度的70%左右。 (2) 具有較強的耐腐蝕性和良好的耐久性土聚水泥水化時不產(chǎn)生鈣礬石等硫鋁酸鹽礦物，因而能耐硫酸鹽侵蝕。(3) 耐高溫隔熱效果好土聚水泥在高溫條件下穩(wěn)定性好，顯示較好的高溫力學(xué)強度，其耐火耐熱性能優(yōu)于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥。其導(dǎo)熱系數(shù)為0.240.38W/(mK)，可與輕質(zhì)耐火粘土(0.30.4W/mK)相媲美，隔熱效果好。 (4) 土木工程土聚水泥是目前膠凝材料中快硬早強性能最為突出的一類材料，用于土木工程能縮短脫模時間，加快模板周轉(zhuǎn)，提高施工速度。土聚水泥具備的優(yōu)良耐久性也為土木建筑帶來了巨大的社會及經(jīng)濟效益。 (5) 有毒廢料及核廢料處理土聚水泥聚合后的終產(chǎn)物

5、具有牢籠型的結(jié)構(gòu)，能有效的固定幾乎所有重金屬離子；土聚水泥因具備優(yōu)良的耐水熱性能，在核廢料的水熱作用下能長期保持優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能，因而能長期的固定核廢料。2.土聚水泥物理化學(xué)性能土聚水泥物理化學(xué)性能3.土聚水泥存在問題土聚水泥存在問題1.是機理方面的問題2.是工程技術(shù)問題 3.土聚水泥存在問題土聚水泥存在問題機理方面的問題有：人們普遍認為用水量對土聚水泥硬化產(chǎn)物的力學(xué)性能影響很大，但水(包括堿離子)在土聚反應(yīng)中的作用機理尚待進一步研究。工程技術(shù)問題有：如何提高土聚水泥的性價比，主要是降低激發(fā)劑成本。如何減小或控制燒堿、水玻璃等激發(fā)劑生產(chǎn)、應(yīng)用給環(huán)境帶來的負面影響。比如考慮替代品或復(fù)合激發(fā)。 3.土聚水泥存在問題土聚水泥存在問題應(yīng)用前景海水淡化及廢水處理的關(guān)鍵是如何降低成本，由于有機膜化學(xué)穩(wěn)定性差、機械強度低等缺點，引導(dǎo)人們由原來的有機膜向無機膜轉(zhuǎn)變。 4.土聚水泥應(yīng)用前景土聚水泥應(yīng)用前景海水淡化土聚水泥因具備優(yōu)良的耐水熱性能，在核廢料的水熱作用下能長期保持優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能，因而能長期地固封核廢料。4.土聚水泥應(yīng)用前景土聚水泥應(yīng)用前景 固封廢核料利用其快凝早強特性用于機場跑道、通訊設(shè)施、道路橋梁、軍事設(shè)施的快速建造與修復(fù)；利用