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第卷第期硅酸盐通报. .
年月,
土聚水泥的研究现状与展望
张程博,石宗利,王顺花
.兰州交通大学机电工程学院材料系,兰州;.湖南大学材料科学与工程学院,长沙
摘要:土聚水泥是一种新型的高性能碱激活水泥,具有优异的工程性能与环保特性。本文介绍了土壤聚合反应的
机理,详细分析了土聚水泥的化学成分以及矿物组成;讨论了其水化产物的形态以及结构特点;概述了土聚水泥的
应用发展前景和当前国内外的研究现状,并提出了几个新的研究问题。
关键词:土聚水泥;土聚反应;碱激发剂
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:—

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引言
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,最早是由法国的
教授在研究古建筑材料的基础上于发明的,它是一种性能优越的碱激活水泥。
土壤聚合作用的化学原理是基于地质成因,故可以把地聚合物看成为合成岩石。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问。将高岭石经—℃煅
烧后,变成高活性、不稳定的偏高岭石结构,反应式如下:
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该反应使的配位数从转化为或,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,硅一氧、铝一氧链断裂,土聚水泥聚合过程
中,硅铝氧化物经历了由解聚到再聚合的过程,最终形成类似地壳中一些天然矿物的铝硅酸盐网络状结构的
土聚水泥,其具有有机高聚物的链接结构,但其基本结构为无机的硅氧四面体和铝氧四面体。
基金项目:兰州交大青蓝人才资助项目
作者简介:张程博一,男,.:.
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综合评述硅酸盐通报第卷
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,范德华键为辅,。正
是氧桥连接的四面体构成三维骨架的孔穴笼或空腔,而使土聚水泥成为一种稳固的结构。其中的阳离子如
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杂的多晶、多相聚
集体,分子式可为::,其中是金属
离子,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括了采用天然矿物
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面体和铝氧
四面体聚合而成的具有晶态和准晶特征的铝硅酸盐三图土聚水泥的结构
维网络凝胶体。其结构如图。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
型..一—一、硅铝硅氧链型一一—一一一、和硅铝二硅氧链型一一一一一一一一
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,室温条件下养护其抗压强
度可达~,并达到最终强度的% ,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