碱激发胶凝材料原理及应用

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1、碱激发胶凝材料原理及应用姓名：梁止水学号：05507117日期：2008年12月6日凝石的定义：以经过高温过程的固体废物或火山灰类物质为主要原材料（掺量大于90%，可不需要烧制水泥熟料），模仿火山灰大地成岩过程，经配方设计，配料计算制备而成的硅铝基水硬性胶材料称为凝石。凝石是一类可以在许多场合取代水泥，但又有着许多与传统水泥不同的优异特性的硅铝基胶凝材料体系。技术原理：   普通水泥的生产由于要以石灰石为主要原料煅烧水泥熟料，正在引起严重的环境污染、生态破坏＼能源浪费、资源枯竭等一系列问题。凝石的生产与使用过程是火山成岩过程的仿

2、真。凝石生产的能耗只有普通硅酸盐水泥的30％一50％，几乎不产生污染物，是21世纪最具发展潜力的绿色胶凝材料。凝石是根据火山成岩原理，以循环经济思想为指导，运用地球化学＼岩石矿物学理论、分子设计理论以及材料仿地设计原则等手段，对工业固体排放物(如煤矸石、尾砂、粉煤灰以及冶金渣等)进行匹配设计，所获得的能够在常温常压下聚合成类天然岩石的生态胶凝材料。凝石的硬化体是以硅氧四面体和铝氧四面体以顶角相连而形成的具有非晶态和半晶态特征的三维网络状固体材料。阳离子填充在网络的空隙中以平衡由铝的四次配位而形成的负电价。共价键结合是凝石网络体及

3、其与骨料边界结合的本质特征。凝石在各个领域的应用·建筑领域   建筑凝石除了具有普通水泥所不具有的一些特殊优异性能外，完全满足目前建筑常用水泥的各项性能指标，因此技术上可替代水泥应用于所有的建筑领域，如现浇混凝土、预制件、砌筑、抹面、地基处理，以及适应于普通水泥的所有墙体材料和屋面材料。交通领域   道路凝石与目前常用的道路水泥相对应，特别适合于制备凝石混凝土路面。道路凝石除了具备道路水泥的全部性能外，还具有明显的高抗折强度、高耐磨性、快硬早强和充足的后期强度增长空间。土工凝石与各类粘土颗粒、粉砂颗粒、各种沙砾及岩石都具有天然的

4、亲合性，将土工凝石用于软弱地基土层的处理(GBJT一89)，当加入量为6％时，其7天抗压强度可达8—1OMpa，因此可应用于路基处理。凝石特有的远远高于普通水泥制品的耐久性，抗碱、酸、盐及其它环境污染物侵蚀的能力使得凝石特别适合于制备超交通负荷条件下的混凝土桥梁及其它交通设施。工业建设安装领域   凝石类胶凝材料所具有的耐酸、耐碱、耐高温、快硬早强、高强等综合性能，使其特别适合于各类工业安装工程。如可用于各种设备基础的快速浇注、快速安装，特别是各种高温设备的耐热混凝土基础工程。在电力行业，60万千瓦大型机组所配套的锅炉烟囱，每根

5、造价约3OOO万元，其中花在防酸耐热工程部分的费用就占整体造价的50％，如果用凝石作为胶凝材料直接浇注耐酸混凝土，不但整体造价可下降50％以上，还能大幅度缩短工期，延长使用寿命。耐酸凝石可用于工业领域各种强酸、强碱的容器及管道建设。海洋工程领域   用凝石类胶凝材料制备海洋工程混凝土要比现有的水泥混凝土具有更好的耐久性，并可直接用海水拌和。岩土工程领域   基于凝石类胶凝材料的高粘结性、高强度和速凝快硬等特点，使凝石类胶凝材料比水泥类胶凝材料更适合于岩土工程领域用于高强度锚固灌浆。利用凝石类胶凝材料优良的固土性能可将凝石用于各种

6、桩基工程、路基加固、深基坑处理、塌方的防治、以及地下溶洞的充填等。矿业工程领域   凝石在矿业工程领域的应用是本材料最具挑战性也最具成熟经验的应用领域。结合充填采矿方法将其应用于有色、黄金、煤田及其他矿种的高效可持续开采及“三下”开采，可以大幅度降低充填成本（与使用普通水泥相比），同时有助于解决开采、运输技术上的许多难题。水利工程及农业领域  凝石类胶凝材料特有的拉近于零的水化热、超强的抗溶出能力及其固化体优良的体积稳定性使得凝石类胶凝材料特别适合于建设超大体积的温凝土大坝及其它水利工程和农业基本设施。利用凝石类胶凝材料速凝材料

7、速凝快硬的特点可应用于抗洪抢险工程。凝石技术促进循环经济的发展1．环境生态意义    据了解，我国2004年水泥总产量约1O亿吨，位居世界第一。10亿吨水泥的生产要消耗11亿吨的石灰石资源，排放约8亿吨的CO2，80万吨的SO3，160万吨的NOx和800万吨的粉尘。同时我国煤矸石有34亿吨的堆存量，占地20万亩；粉煤灰有14亿吨堆存量，占地60万亩；冶金废渣及其它化工废渣有12亿吨的堆存量，占地30万亩以上。上述这些固体排放物每年还以10亿吨的产量在产出。此外金属、非金属矿山的尾矿的堆存量已超过40亿吨，并且每年还以3亿吨的速

8、度在增长。另一方面煤矿并采所造成的地表塌陷已超过600万亩，每年还以20万亩的速度在增加。[4-10]   凝石的生产具有接近于零的污染物排放。因此凝石生产技术的推广一方面可以使水泥工业的污染大幅度降低，直至全部消除。另一方面，上述粉煤灰、煤矸石、冶金渣、化工渣