土聚水泥的应用前景

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1、土聚水泥的应用前景引言土聚水泥是近年发展起来的新型无机凝胶材料。它以含高岭石的粘土为原料，经低温煆烧，转变为无定形结构的变高岭石，而具有较高的火山灰活性。经碱性激活剂和促进剂的作用，硅铝氧化物经历了一个巾解聚到再聚合的过程，形成类似地壳中一些天然矿物的硅酸盐网络状结构。一般条件下，土聚水泥聚合反应后生成无定形的规律酸盐化合物；在较高温条件下，可生成类沸石型的微晶体结构，如方钠石、方沸石等，形成独特的笼形结构。土聚水泥的主要力学性能指标优于玻璃和水泥，可与陶瓷、钢等金属材料相媲美，且具有较强的耐磨性能与

2、良好的耐久性。其耐火性能优于传统水泥，隔热效果好。且与集料界面结合紧密，不会岀现硅酸盐水泥与集料之间的高含Ca(OH)2等粗大结晶的过渡区，体积稳定性好，化学收缩小，水化热低，生成能耗低。特别是土聚水泥能有效同定儿乎所有有毒离子，有利于处理和领用各种工业废弃物详细介绍土壤聚合物水泥简称土聚水泥，也称作地聚合物水泥或无机矿物聚合材料，最早是巾法国的Davidovits教授在研究古建筑材料的基础上于1978发明的，它是一种性能优越的碱激活水泥。土壤聚合作川的化学原理是基于地质成因，故可以把地聚合物看成力合

3、成岩石。土聚水泥主要是由无定形矿物组成：偏高岭石、碱性激发剂、混合材和外加剂(主要调节凝结时间)。将高岭石经500〜900°C锻烧后/变成高活性、不穂定的偏高岭石结构，反应式如下：Zn[Si205,AI2(OH)4]—2(Si205,A1202)n+4nH20该反应使AI的配位数从6转化为4或5，高岭石转化为无定型结构的偏高岭石，其处于介稳状态，具有较高的火山灰活性。偏高岭石等无定型硅铝化合物在碱的作用下，硅2氧、铝2氧链断裂，土聚水泥聚合过程中，硅铝氧化物经历了巾解聚到再聚合的过程，最终形成类似地壳

4、屮一些天然矿物的铝硅酸盐网络状结构的土聚水泥，其具有有机岛聚物的链接结构，但其基本结构为无机的硅氧四面体和铝氧四面体。与高分子聚合物相比，土聚反应开始前，不存在绝对意义上的单体。最终产物是以离子键和共价键为主，范德平键为辅，由共用氧交替键合的[SiO4]4-和[AIO4j5-四面体组成的聚合铝2氧2硅酸盐网络结构。正是氧桥连接的四而体构成三维背架的孔穴笼或空腔，而使土聚水泥成为一种稳同的结构。其屮的阳离子如碱金属、碱土金属离子和其它金属阳离子在构架的空腔内来平衡其中的负电荷。土聚反应的最终产物是一种复

5、杂的多晶、多相聚集体，分子式可为：MnSiO2AI2O3WH2O,其中M是金属离子，n是聚合度。随着研究的深入和原料的更新，土壤聚合物这一概念发展到现在则包拈了采用天然矿物或固体废弃物，或掺加各种高火山灰活性材料或潜在水硬性材料及其他活性材料制得的硅氧四而体和铝氧四而体聚合而成的具有晶态和准晶特征的铝硅酸盐三维网络凝胶体。其结构如图1。前人推测土聚反应产物网络的基本结构单元有三种，分别为硅铝氧链（PS）型（2Si2O2AI2O2>、硅铝硅氧链（PSS>型（2Si202A1202Si202｝、和硅铝二硅

6、氧链（PSDS>型（2Si202AI202Sj202Si202）等土聚水泥水化产物的独特结构决定其具有如下性能：①较高的早期强度，室温条件下养护4h其抗压强度可达15〜20MPa,并达到最终强度的70%,其后期强度也不会下降。国外已有包装的粉状土聚水泥产品，这种产品只需加水便可生成稳定的、速凝早强的土聚水泥制品，已应用于抢修混凝土机场跑道、停机坪、高速路以及桥梁、码头和需要较高早期强度的建筑上。②良好的施工性能，土聚水泥混凝土制备工艺简单，并能在室温下快速硬化③节能环保，土聚水泥不依赖于石灰石作原料，

7、比传统波特兰水泥生产中排放二氧化碳少90%。④耐久性好，土聚水泥制得的浞凝土硬化后结构致密，抗滲性、抗冻性好；在酸性条件下质量损失小，表现出良好的抗腐蚀性能。发展前景传统水泥工业依靠“两磨一烧”的工艺，能源消耗大，废气污染严重。是受国家宏观政策严格限制的“三高”产业。己建成或在建工程主要为普通硅酸盐水泥混凝土结构，普遍寿命只有50〜100年。而具有较岛强度和良好的耐久性能的土聚水泥生产原料来源广泛，凡富含高岭石或者富含铝硅酸盐矿物的废渣，如低品位的高岭石矿、普通粘土，煤矸石、矿渣、粉煤灰都可用于生产土

8、聚水泥。废渣的利用既为广大企业解决了废物堆放占川场地和污染M题，又有效地突破了传统水泥石灰石原料紧缺的瓶颈问题。土聚水泥的良好性能预示着巨大的发展潜力。对土聚水泥性能及其工程应用进行广泛深入地研究并逐步探索实现产业化、规模化，有利于我国水泥工业节能降粍、利废环保，促进社会经济的可持续发展。性能耐久性能有人认为土聚水泥在高温下具有优异的热稳定性，但Rahier用DSC对SiO2:Na2O=1.4的土聚水泥分析发现，在950〜1100°C之间，有霞石的结晶放