地质聚合物混凝土研究现状
皂竺！廿ｍ…ｄａｒｙ………
一基金项目:
国家自然科学基金面上项目(５１５７２２９３);国家重点研发计划(２０１７Y F C ０５０５９０４)一张大旺:男,１９９１年生,博士研究生,主要从事３D 打印混凝土材料以及固体废弃物综合利用研究一E Ｇm a i l :z h a n g d a w a n g １３１４＠１６３．c o m一王栋民:通信作者,男,１９６５年生,博士,教授,主要从事现代高性能水泥混凝土材料及其化学外加剂的精细合成二矿业固废处理与生态环境建筑材料制备与应用一E Ｇm a i l :w a n g d o n g m i n Ｇ２００８＠１６３．c o m 地质聚合物混凝土研究现状张大旺,王栋民(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,混凝土与环境材料研究所,北京１０００８３)摘要一一地质聚合物混凝土是一种新型绿色建筑材料,以来源广泛的工业固体废弃物为原材料,能耗小二碳排放低二制备方便,并且抗压抗折强度二抗酸碱侵蚀性能二冻融性能二抗碳化性能优异,具有广阔的应用前景,是普通硅酸盐水泥基材料的最佳替代物之一.本文回顾了地质聚合物混凝土的国内外研究进展,综述了原材料组成二配合比设计二工作性二力学性能以及耐久性等几个方面
的发展状况,评述了地质聚合物混凝土技术所面临的问题.关键词一一地质聚合物混凝土一原材料一配合比设计一力学性能一工作性一耐久性中图分类号:T B ３９一一文献标识码:A一一D O I :１０ １１８９６/j
．i s s n １００５Ｇ０２３X ２０１８ ０９ ０１７R e s e a r c hS t a t u s o fG e o p o l y
m e rC o n c r e t e Z H A N G D a w a n g ,WA N G D o n g m i n (S c h o o l o fC h e m i c a l a n dE n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ,C h i n aU n i v e r s i t y o fM i n i n g a n dT e c h n o l o g y ,B e i j i n g ,I n s t i t u t e o nC o n c r e t e &E c o ＧM a t e r i a l s ,B e i j i n g １
０００８３)A b s t r a c t 一一G e o p o l y m e r c o n c r e t e ,a c l a s so f n e w l y e m e r g i n gg r e e nb u i l d i n g m a t e r i a l s p r e p a r e d f r o mt h e r e a d i l y o b t a i n a b l e i n Ｇd u s t r i a l s o l i d w a s t e ,p o s s e s sav a r i e t y o fa d v a n t a g e ss u c ha sl o w e n e r g y c o n s u m p t i o n &c a r b o ne m i s s i o na n df a c i l e p r o d u c t i o n p r o c e s s ,a sw e l l a s e x c e l l e n t c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ,a c i da n da l k a l i r e s i s t a n c e ,f r e e z i n g a n d t h a w i n gp
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f o r m a n c e a n d c a r b o n a t i o n r e Ｇs i s t a n c e ．I t h a s d i s p l a y e dn o t a b l e a p p l i c a t i o n p o t e n t i a l ,a n db e c o m eo n eo f t h em o s t p r o m i s i n
g a l t e r n a t i v e s t oo r d i n a r y P o r t l a n dc e Ｇm e n t ．T
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t i o n f o r t h e r a w m a t e r i a l s ,m i xd e s i g n ,m e c h a n i c a l p r o p e r t y ,w o r k a b i l i t y a n dd u r a b i l i t y o f g e o p o l y m e r c o n c r e t e ,a sw e l l a s a c r i t i c a l d i s c u s s i o nu p o n t h e t e c h n o Ｇl o g i c a l p r o b l e m s c o n f r o n t i n g t h i sn o v e l a n d p r o s p e c t i v e e n g i n e e r i n g m a t e r i a l ．K e y w
o r d s 一一g e o p o l y m e r c o n c r e t e ,r a w m a t e r i a l s ,m i xd e s i g n ,m e c h a n i c a l p r o p e r t y ,w o r k a b i l i t y ,d u r a b i l i t y ０一引言
硅酸盐水泥已成为现代化建设与社会发展进步不可或
缺的建筑材料之一.然而,普通硅酸盐水泥原材料煅烧过程
中C O ２的形成和释放造成了碳排放量增加.１k g 普通硅酸
盐水泥生产过程中产生０．６６~０．８２k g 碳排放[１],全球水泥生产产生的C O ２占人为二氧化碳排放的５％~７％[２].另一方面,生产过程中１４００?的高温条件消耗了大量的能量.因
此,低能耗高环保建筑材料的探索与研发已成为全球绿色建
筑材料研究工作的重点.D a v i d o v i t s [３]首次得出１k g 地质聚合物水泥制备过程中碳排放量为０．１８０k g ,仅为普通硅酸水泥的１/５.与普通硅酸盐水泥混凝土相比,地质聚合物混凝土制备过程中碳排放量减少２６％~４５％[４
Ｇ５].为了全面精确地对比普通混凝土碳排放,L o u i s e 等[６]以普通混凝土和地质
聚合物混凝土的制备过程的碳足迹为出发点,通过对原材料
生产二运输二制造以及最终混凝土的制备过程与运输的能源
消耗进行计算(如图１二图２所示),可知与普通混凝土相比,１m ３地质聚合物混凝土显著降低了碳足迹,
仅为普通混凝土碳排放的９％
.图１一１m ３普通混凝土碳排放系统[６]F i g ．１一C O ２e m i s s i o n s s y s t e mf o r t h e p r o d u c t i o n o f １m ３o r d i n a r y c o n c r e t e [６]
D a v i d o v i t s [７Ｇ８]于２０世纪７０年代首次提出地质聚合物的概念,并以无机铝硅酸盐天然矿物或固体废弃物为原材料,在化学激发剂条件下制备了性能优异的三维网状胶凝体.
９１５１ 地质聚合物混凝土研究现状/张大旺等万方数据