聚合物混凝土-2-2014

聚合物改性混凝土研究进展

聚合物改性混凝土研究进展摘要：介绍了聚合物改性混凝土的种类、改性机理和研究现状，并对其应用前景作了展望。和普通混凝土相比，聚合物改性混凝土有良好的性能：高的抗折、抗拉强度、好的柔韧性，高的密实度和抗渗性等，当前聚合物改性混凝土主要有 3 种, 即: 聚合物浸渍混凝土, 聚合物混凝土, 聚合物改性混凝土。聚合物改性混凝土学科的发展前景广阔。关键词：聚合物改性混凝土；种类；改性机理；研究现状；前景 0 引言聚合物改性混凝土是指一类聚合物与混凝土复合的材料，是用有机高分子材料来代替或改善水泥胶凝材料所得到的高强、高质混凝土。聚合物改性混凝土的发展已有多年历史，并得到了越来越广泛的应用。目前，聚合物改性混凝土的性能已经得到广泛认可。普通混凝土虽然抗压强度高，但也存在着较多缺点，比如抗拉和抗折强度较低，干燥收缩大，脆性大。在水泥混凝土中加入少量有机高分子聚合物，可以使混凝土获得高密实度，改变混凝土的脆性，拓宽了混凝土的使用领域，能带来较大的社会效益及经济效益[1]。 1 聚合物改性混凝土的分类聚合物改性混凝土按照制备方式，可分为聚合物浸渍水泥混凝土（PIC），聚合物胶结混凝土（PC）和聚合物水泥混凝土（PCC）三种。 1.1 聚合物浸渍混凝土聚合物浸渍混凝土（PIC）是将已经水化的混凝土用聚合物单体浸渍, 随后单体在混凝土内部进行聚合生成的复合材料。聚合物浸渍混凝土有良好的力学性能、耐久性及侵蚀能力。用于浸渍混凝土的聚合物单体主要有丙烯酸或甲基丙烯酸酯、苯乙烯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯腈等。这种混凝土适用于要求高强度、高耐久性的特殊构件，特别适用于输运液体的有筋管、无筋管、坑道等。聚合物浸渍混凝土因其实际操作和催化复杂，目前多用于重要工程。国外已用于耐高压的容器，如原子反应堆、液化天然气贮罐等。 1.2 聚合物胶结混凝土聚合物胶结混凝土（PC）是以聚合物为唯一胶结材料的混凝土，又称之为树脂混凝土。大部分情况下是把聚合物单体与骨料拌和，把骨料结合在一起，形成整体。聚合物混凝土所用的聚合物主要有环氧树脂、甲基丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、沥青等，混凝土的胶结完全靠聚合物，聚合物的用量约占混凝土重量的8%左右，这种混凝土具有高强、耐腐蚀等优点，但目前成本较高，工艺复杂, 经济适用性和工程实用性均很差[2]，只能用于特殊工程（如耐腐蚀工程）。 1.3 聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土（PCC）是将水泥和骨料混合后，与分散在水中或者可以在水中分散的有机聚合物材料结合所生成的复合材料。制备的方式主要有两种：一是先将聚合物用水分散后，以乳液或聚合物水溶液的形式加入，聚合物胶乳在混凝土水化过程中影响混凝土水化过程及混凝土的结构，从而对水泥砂浆或混凝土的性能起到改善作用。另一种是先将聚合物与水泥或其他分散介质进行预分散，以干拌砂浆的形式使用。混合料与水拌和时，聚合物遇水变为乳液，在混凝土凝结硬化过程中，乳液脱水，形成聚合物固体结构[3]。此外，聚合物还可以纤维或者纤维增强塑料的形式，或者起外加剂的作用在混凝土中获得了应用。聚合物水泥混凝土由于操作简单，改性效果明显，成本较低（相当其他两种聚合物混凝土成本的1/10），因而在实际应用中得到了广泛的应用。 2 聚合物对水泥混凝土的改性机理国内外用于水泥混凝土改性的聚合物品种繁多，但基本上是三种类型：即乳液（乳胶、分散体）、液体树脂和水溶性聚合物。其中乳胶是使用最广的，主要分为三类： 1)橡胶乳液类。主要有天然乳胶(NR)、丁苯乳胶(SBR)和氯丁乳胶(CR) 甲基丙烯酸甲脂

碱激发地质聚合物的研究进展

碱激发地质聚合物的研究进展指导老师：学生姓名：专业班级：材料工程801 摘要碱激发胶凝材料是近年来发展的新型胶凝材料．许多固体废弃物均可作为它的原料．这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。本文主要介绍了碱激发胶凝材料的制备、应用及研究现状。从国内、国外两方面了介绍了碱激发胶凝材料的发展现状及理论科研成果。阐述了碱激发地质聚合物胶凝材料的优点，同时指出在该领域中存在的问题以及对未来的展望。关键词：碱激发，地质聚合物，胶凝材料

Research progress on Alkali stimulate geological polymer Name: Longtao chen Instructor : Xiping lei Abstract Alkali stimulate cementitious material is the recent development of new cementious material. Many solid waste could be used as its raw material. It will to make full use of industrial solid wastes opened up a new way. This article mainly introduced the alkali stimulate cementitious material preparation, application and research actuality. Both from domestic and overseas are introduced alkali stimulate cementitious material development present situation and the theory of scientific research. Expounds the alkali stimulate geological polymer cementitious material advantages, in this field is also pointed out the existing problems and outlook for the future. Keywords: alkali inspired, geological polymer, gelled material

什么是聚合物水泥混凝土

聚合物水泥混凝土介绍早在1920年，国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆，后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂，对水泥砂浆及混凝土进行改性。1974年第六届国际水泥化学会议首次讨论了关于聚合物水泥的化学作用过程。1981年在日本召开的第三届聚合物水泥的国际会议上将聚合物水泥列为独立研究方向。我国采用聚合物研制化学注浆材料始于20世纪50年代，当时开发的品种有甲凝、丙凝、酚醛树脂、环氧树脂，以及不饱和聚酯等，并于60年代在水电、交通、煤炭、建筑等方面进行工程实践，取得了成功。70年代我国开发聚合物水泥材料无论从品种上、还是数量上均有大幅度提高，相继有聚乙烯醇缩甲醛（107胶）、聚醋酸乙烯乳液（白乳胶）、氯丁橡胶、丙烯酸醋等问世。随着我国高分子化学工业的发展，80年代末期至90年代初期，我国在聚合物水泥方面的研究和实践有更大发展，聚合物混凝土及聚合物水泥砂浆在建筑工程中被大量采用，并获得优异效果。聚合物加入混凝土或砂浆中，其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞，并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度，从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度，还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高，增强混凝土和砂浆的密实度，减少了裂缝，因而使抗渗性获显著提高，且增加了适应变形的能力，适用于地下建（构）筑物防水，以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。如直接接触饮用水，例如贮水池，应选用符合要求的聚合物。从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看，其潜能和作用不可低估。 1．材料要求（1）水泥按本章17-1-1-2节的要求选用水泥。（2）聚合物用于水泥材料的聚合物分为三类： 1）水溶性聚合物分散体，包括：橡胶胶乳——天然橡胶胶乳、合成橡胶胶乳；树脂乳液——热塑性及热固性树脂乳液、沥青质乳液；混合分散体——混合橡胶、混合乳胶。

地质聚合物的性能与应用发展前景

地质聚合物的性能与应用发展前景摘要地质聚合物是一种新型高性能胶凝材料。由于其特殊的缩聚三维网络结构，使其在众多方面具有高分子材料、水泥和陶瓷等材料的特征。综述了国内外地质聚合物的制备研究及聚合反应机理，概述了地质聚合物具备的性能特点及其在土木工程、快速修补和有毒废料及放射性废料处理等领域广阔的应用发展前景。关键词：地质聚合物聚合反应机理应用发展前景

目录 1 绪论 (3) 1.1地质聚合物的简介 (3) 1.1.1地质聚合物的概念 (3) 1.1.2地质聚合物的结构 (3) 1.1.2地质聚合反应机理 (4) 2 地质聚合物的性能特点 (5) 2.1高强度 (5) 2.2强的耐腐蚀性和较好的耐久性 (5) 2.3快硬早强 (5) 2.4耐高温 (6) 2.5渗透率低，耐冻融循环 (6) 2.6良好的界面结合能力 (6) 3 地质聚合物的应用发展前景 (6) 3.1 开发土木工程材料和快速修补材料 (6) 3.2 开发优质地质聚合物基涂料 (7) 3.3 开发工业有毒废渣和核废料固封材料 (7) 3.4 开发化学键合陶瓷 (7) 3.5 开发地质聚合物复合材料 (7) 3.6 开发防火和耐高温材料 (8) 4 结语 (8)

1 绪论 1.1地质聚合物的简介 1.1.1地质聚合物的概念地质聚合物（Geopolymer）原意指由地球化学作用或人工模仿地质合成作用而制造出的铝硅酸盐矿物聚合物，其基本结构是由硅氧四面体和铝氧四面体聚合的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体。 1.1.2地质聚合物的结构地质聚合物具有以硅氧四面体和铝氧四面体为骨架组成的三维网状凝胶结构，其经验化学式为Mn［-(SiO2)Z-AlO2］n·wH2O。其中M为碱金属和金属阳离子等，n为聚合度数，Z为1、2、3等整数。同时，地质聚合物具有类沸石笼状结构，地质聚合物与沸石在结构上的主要区别在于地质聚合物是一种无定形体，而沸石是一种结晶态物质。因为有着与沸石类似的结构和制备方法，许多文献报道了在地质聚合物样品中出现了一定量的沸石相。依据Z值的不同地质聚合物可以分为PS、PSS和PSDS型，它们的结构如图1所示。图1地质聚合物PS、PSS和PSDS结构图通过投射电镜分析（TEM）可知地质聚合物具有孔径分布较宽的多孔结构。地质聚合物凝胶体是由直径为5-10nm的一次凝胶颗粒构成，而这些颗粒又围成

聚合物在混凝土中的应用现状及机理分析

第9卷第3期徐州建筑职业技术学院学报 Vol.9№.32009年9月 JOURNAL OF XUZHOU INSTITU TE OF ARCHITECTURAL TECHNOLO GY Sep.2009 聚合物在混凝土中的应用现状及机理分析程丽,曹洪吉 (徐州建筑职业技术学院土木工程学院,江苏徐州221116) 摘　要:基于聚合物改性混凝土的应用现状,讨论了用于改性混凝土的聚合物种类、聚合物改性混凝土的机理、聚合物改性混凝土的性能,指出目前主要的研究方向为聚合物改性的机理、聚合物与水泥水化结构、聚合物改性混凝土的性能与工艺参数的关系.关键词:聚合物;混凝土;应用现状中图分类号:TU 528.41文献标识码:A 文章编号:100928992(2009)0320023203 Application Status and Mech anism A nalysis of Polym er in C oncrete C H EN G L i ,CA O Hon g 2j i (School of Civil Engi neeri ng ,Xuzhou I nstit ute of A rchitect ural Tec h nology , Xuzhou ,J ia ngsu 221116,China ) Abstract :Based on t he current application stat us of polymer modified concrete ,t his paper dis 2cusses t he varieties of polymers and it s mechanism and performance ,and demonst rates t hat t he p resent primary research t rends are t he mechanism of polymer modification ,t he polymer 2cement hydration st ruct ure and t he relationship between t he performances and technological parameters of polymer modified concrete. K ey w ords :polymer ;concrete ;application stat us. 收稿日期:2009205223 作者简介:程丽(1974-),女,宁夏石嘴山人,讲师,硕士. 聚合物改性水泥砂浆和混凝土已得到了有效的发展,广泛应用于工程建设中,如做地面和路面材料、自防水材料和防水薄膜、做胶粘剂、装饰涂层、修补材料等[1].由于聚合物的大分子链结构以及分子中的链节或链段的自旋转性,使其具有与无机非金属材料不同的性质———弹性和塑性[2],所以在水泥混凝土中加入少量有机高分子聚合物,可以改善混凝土或水泥砂浆的性能,提高混凝土或水泥砂浆的粘结、抗裂、抗渗、防腐蚀、抗冻融等性能,进一步拓宽了混凝土的使用领域[324].本文拟就聚合物在混凝土和砂浆的种类、机理和性能等方面进行一些相关的阐述. 1　聚合物在混凝土中应用的种类混凝土中水泥与聚合物有效结合,形成的聚合物混凝土(PMC ),以其特有的性能为混凝土应用领域所关注.聚合物材料的种类、混凝土与聚合物之间的结合方式等因素对聚合物混凝土的特性有很大的影响[5].目前,应用在混凝土中的聚合物材料主要有三类.1.1　聚合物乳液研究和应用比较广泛的乳液有苯乙烯2丁二烯橡胶(SBR )、聚丙烯酸酯(PAE )、苯丙乳液、纯丙乳液、乙丙乳液、硅丙乳液、醋酸乙烯2V AE 乳液、水性环氧和橡胶沥青[6],其中V AE 类产品使用量最大[7].聚合物乳液应用于水泥砂浆或混凝土中主要是利用乳液的成膜性能,改善混凝土内部的孔隙.

煤矸石地质聚合物的制备及研究

煤矸石地质聚合物的制备及研究摘要通过正交试验揭示自燃煤矸石、水玻璃及矿渣掺量对胶结料强度的影响关系。极差、方差分析显示，各因素影响程度大小顺序为煤矸石掺量>矿渣掺量>水玻璃掺量。试验结果表明：以阜新高德矿煤矸石、矿渣、粉煤灰为主要原料，水玻璃和氢氧化钾为激发剂，可以制备煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料。且当煤矸石：矿渣：粉煤灰=2:1:1，水玻璃：氢氧化钾=7:3，可以制备出满足42.5强度等级要求的水泥。本试验不仅拓宽了自燃煤矸石应用领域和掺混合材料硅酸盐水泥的品种，且可消纳大量的煤矸石，缓解堆积造成的环境污染，符合21世纪建材工业节约能源、减少污染、保护环境，且使其向高性能、绿色化等方向发展的先进理念。关键词自燃煤矸石；正交设计；方差分析；地质聚合物 1.引言地质聚合物作为新型绿色胶凝材料，可代替硅酸盐水泥制配出耐腐蚀性强、抗压强度高、凝结速度快的砂浆及混凝土。因此，被广泛应用于新型建筑材料、早强胶凝材料、替代金属陶瓷的高强结构材料。我国是一个以煤炭为主要能源的发展中国家。煤炭的开采导致大量煤矸石的堆积，占用耕地的增大，环境污染的越发严重，而且大多煤矸石含有粘土类矿物，具有和粘土相似的化学成分，若对其进行煅烧，可制得具有火山灰活性的煅烧煤矸石，能够作为地质聚合物的原料。以煤矸石为原材料制备地质聚合物是对固体废弃物资源化的利用。因此，针对我国丰富的原材料和设备条件，对煤矸石地质聚合物的制备工艺、形成机理等方面进行深入系统的研究，不但具有较高的学术价值，而且必将对我国的经济建设产生深远而有意的影响。 2.试验原材料（1）自燃煤矸石本试验所选用的煤矸石为辽宁省阜新市高德矿的自燃煤矸石，密度2.77g/cm3，比表面积为925m2/Kg，粒度分布见图1。化学成分分析见表1。图1 自燃煤矸石粉筛分析曲线 Fig1 The sieve analysis curve of spontaneous coal gangue powder

聚合物水泥混凝土

聚合物水泥混凝土引言：聚合物水泥混凝土，是在普通水泥混凝土拌和物中，再加入一种聚合物，以聚合物与水泥共同作胶结料黏结骨料配制而成。由于聚合物混凝土配制工艺比较简单，利用现有普通混凝土的生产设备即能生产，因而成本较低，实际应用较广。将聚合物搅拌在混凝土中，聚合物在混凝土内形成膜状体，填充水泥水化产物和骨料之间的空隙，与水泥水化产物结成一体，起到增强同骨料黏结的作用。聚合物混凝土与普通混凝土相比具有无与伦比的特点：不但提高了普通混凝土的密实度和强度，而且显著地增加抗拉、抗弯强度，不同程度地改善了耐化学腐蚀性能和减少收缩变形等。配制聚合物水泥混凝土时，可使用与普通水泥混凝土一样的设备。聚合物水泥混凝土应在拌和后1h内进行施工与使用。养护时，应先湿养护，待水泥水化后，再进行干养护，以使聚合物成膜。 1．原材料组成聚合物水泥混凝土主要由胶凝材料、骨料和水及助剂等组成。 (1)胶凝材料 ①水泥。对水泥的要求同普通水泥混凝土。除普通硅酸盐水泥外，尚可使用各种硅酸盐水泥、高铝水泥(矾土水泥)、快硬水泥等。 ②聚合物。与水泥掺和使用的聚合物可分为以下三类： a．分散体乳胶类，如橡胶乳胶、树脂乳液和混合分散体； b．水溶性聚合物，如甲基纤维素(Mc)、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐——聚丙烯酸钙和糠醇；

c．液体聚合物，如不饱和聚酯和环氧树脂等。必须选用与水泥水化适应性好的有机高分子材料。因此，聚合物必须具备下列要求：①对水泥凝结硬化和胶结性能无不良影响； ②在水泥碱性介质中，不被水解或破坏；③对钢筋无锈蚀作用。 (2)骨料使用与普通水泥混凝土相同的粗骨料和细骨料，有时也可使用轻骨料。当用于防腐目的时，应使用硅质碎石和碎砂。 (3)拌和水与普通水泥混凝土用水相同。 (4)主要助剂 ①稳定剂。加入稳定剂是为了保证聚合物与水泥混合均匀，并能有效地结合起来。常用的稳定剂有OP型乳化剂、均染剂102、农乳600 等。 ②消泡剂。将胶乳与水泥拌和时，由于浮液中的乳化剂和稳定剂等表面活性剂的影响，通常会产生许多小泡，如不把这些小泡消除，势必会增加混凝土的孔隙率，使强度明显下降。因此，必须添加适量的消泡剂。常用的消泡剂有：a．醇类，有异丁烯醇、3辛醇等；b．磷酸酯类，有磷酸三丁酯等；c．有机硅类，有二烷基聚硅氧烷等。 2．聚合物水泥混凝土的应用聚合物水泥混凝土在基组织结构内具有耐化学侵蚀性的聚合物连续薄膜，一般抵抗各种化合物侵蚀的能力比普通水泥混凝土要强。一般主要用于以下诸方面。 (1)路面材料用于地面、路面、桥面等，具有较好的耐腐蚀性能，强度高，不易产生弯曲变形。

PBM聚合物砂浆或混凝土

PBM聚合物砂浆或混凝土 PBM系互穿网络高分子材料，拥有不同高分子的互补和协同效应，体现出高分子合金的性能。由它制备的聚合物砂浆或混凝土具有优越的性能，可用于混凝土结构的快速修复和制备特种性能的混凝土预制构件，也可用于水下混凝土的补强加固。特点： ·快速固化，早期强度高 ·收缩率小，粘结力强 ·优良的抗冲耐磨和耐腐蚀性能 ·可在水下或潮湿环境下施工主要性能指标：项目指标固化时间几分钟至几十分钟容重 1.9-2.2g/立方米抗渗性能>S10 固化条件干燥面水下 PBM种类PBM-5PBM-3 令期4hr1d30d1d3d30d 抗折强度（MPa）8-915-1620-2112-1315-1619-20抗压强度（MPa）28-3063-6597-9837-3847-4876-78适用范围：高速公路、机场、桥梁等工程的快速修复，修补后2-4小时即可投入运行。水工建筑的抗冲耐磨护面材料。水下混凝土如坝面、隧道、桥墩、码头等水下部位的快速补强处理。大型机器的底座，具有优越的抗震、抗裂、阻尼效果。制作高分子混凝土预制构件，如精密车床、磨床的机器座身。防腐蚀设备及排污管道。施工工艺： 1、PBM树脂由PBM-A、PBM-B、引发剂和促进剂组成，不同用途的PBM有不同的推荐配比。 2、引发剂和促进剂的用量根据固化时间的要求进行调节。如果在冬天施工，因气温低，则用量要酌情增加。 3、骨料要求干燥，含水率小于1%，不含妨碍树脂固化的杂质。细骨料采用粗砂或中粗砂。干燥条件拌制的粉料可用粉煤灰、碳酸钙、火山灰等，水下拌制的粉料要采用水泥。 4、PBM聚合物混凝土或砂浆拌制工艺（以PBM-5为例）

地质聚合物

地质聚合物姓名:黄宇文班级BG0906 摘要：地质聚合物是一类新发展起来的，兼有有机物、陶瓷、水泥的特点，又具有独特优异性能的新型胶凝材料。本文介绍了地质聚合物的反应机理、研究进展及开发应用。关键词：胶凝材料地质聚合物碱激活反应机理地质聚合物（Geopolymer）是近年来国际上研究非常活跃的非金属材料之一。它是以粘土、工业废渣或矿渣为主要原料，经适当的工艺处理，在较低温度条件下通过化学反应得到的一类新型无机聚合物材料。地质聚合物(Geopolymer)的概念在上个世纪70年代末首先由J.Davidovits提出。该材料是近年来新发展起来的、有可能在许多场合代替水泥，并有着比水泥更优异性能的新型材料。其英文的同义词还有Mineral Polymer，Geopolymeric Materials，Aluminosilicate Polymer，Inorganic Polymeric Materials等。中国地质大学的马鸿文教授建议将其译为“矿物聚合材料”。鉴于在国外Geopolymer一词使用最为广泛和我国早期介绍该材料的一些学者已将其称为“地质聚合物”，本文建议我国使用“地质聚合物”一词作为该材料的正式中文名称，并与Geopolymer 相对应。地质聚合物被认为是由地球化学作用(Geochemistry)或人工模仿地质合成作用(Geosynthesis)而制造出的、以无机聚合物为基体的、坚硬的人造岩石。这种人造岩石具有天然岩石一样的硬度、耐久性和热稳定性。地质聚合物具有强度高、硬化快、耐酸碱腐蚀等优于普通硅酸盐水泥的独特性能，同时具有材料丰富、工艺简单、价格低廉、节约能源等优点引起了国内外材料专家的极大兴趣。 1 地质聚合物的反应机理法国J. Davidovits提出的“解聚—缩聚”机理，他认为地质聚合物的形成过程为：铝硅酸盐聚合反应是一个放热脱水的过程，反应以水为传质，在碱性催化剂的作用下铝硅酸盐矿物的的硅氧键和铝氧键断裂，发生断裂—重组反应；形成一系列的低聚硅（铝）四面体单元，聚合后又将大部分水排除，少量水则以结构水的形式取代[SiO 4 ]中一个O的位置，最终生成Si—O—Al的网络结构。聚合作用过程即各种铝硅酸盐（Al 3+ 呈Ⅳ或Ⅴ次配位）与强碱性硅酸盐溶液之间的化学反应。以上聚合反应表明，任何硅铝物质都可作为制备人造矿物聚合物材料的原料。现在大多数的研究者的理论都以J. Davidovits的理论作为地质聚合物反应机理的基础。这些理论的共同点在于地质聚合物的形成是铝硅酸盐在碱性条件下生成水合物后，水合物在进行缩水聚合生成聚合物。当地质聚合物的添加成分较复杂时，则添加成分的离子在硅铝网络结构中所占据的位置不同而得到不同性质的地质聚合物。 2 地质聚合物研究进展 20世纪30年代，美国的Purdon在研究了波特兰水泥（普通硅酸盐水泥）的硬化机理时发现，少量的NaOH在水泥硬化过程中可以起催化剂的作用，使得水泥中的硅、铝化合物比较容易溶解而形成硅酸钠和偏铝酸钠，再进一步与Ca(OH) 2 反应形成硅酸钙和铝酸钙矿物，使水泥硬化并且重新生成Na(OH)再催化下一轮反应，因此他提出了所谓的“碱激活”理论。在这以后，前苏联投入了大量的人力、物力对碱激活材料进行了系统的研究。他们发现除了氢氧化钠以外，碱金属的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、硅酸盐和铝硅酸盐等都可以作为反应的激活剂。到了1972年，法国的J.Davidovits教授申请了地聚合物历

地质聚合物

摘要本论文以钢渣、矿渣、砂子为主要原料，采用压制成型的方法，制备钢/矿渣基地质聚合物试样。该试样消耗大量废渣，制备过程中不需要高温煅烧，几乎不排放CO2，是一种典型的绿色建筑材料。但是，限制地质聚合物材料应用的最主要因素是泛碱问题。因此，研究粉煤灰与沸石粉对地质聚合物材料泛碱的抑制作用至关重要。本论文采用正交试验和单因素变量法，研究了粉煤灰与沸石粉对钢/矿渣基地质聚合物的泛碱、力学性能及耐久性能的改善作用。得出以下结论：地质聚合物的最佳原料配比为：钢渣23.3%、矿渣23.3%、砂子33.3%、粉煤灰15%、沸石粉5%；加水量10%；激发剂为5%NaOH；成型压力20MPa；在恒温(20℃)恒湿(相对湿度为90%)的养护室进行养护。在此配比下，其试样浸出液的的pH值(11.31)相较于单掺15%粉煤灰的降低1.7%，碳酸根离子浓度(1105.7mg/L)相较于单掺15%粉煤灰的降低23.8%，对地聚物试样泛碱的抑制效果最显著；力学性能最佳，28d的抗压强度可达152MPa；耐水性能较佳，软化系数为0.89，1d的吸水率为2.95%；耐碱性能较好，在质量分数分别为0.5%、1%、3%NaOH溶液中浸泡7d，质量损失率分别为1.31%，1.44%，1.24%，抗压强度不仅没减少反而有一定程度的增大。关键词：钢渣；矿渣；地质聚合物；泛碱

ABSTRACT In this paper, a kind of geopolymer blocks was prepared by slag, sand and steel slag as main raw materials through the compression method to molding. The geopolymer, which can consume a lot of waste, preparation process does not require high temperature calcination, emits virtually no CO2, is a typical green building materials. However, the most important factor of the restriction on apply of geopolymer material is efflorescence problem. Therefore, it is very crucial that we probe the measures about efflorescence suppressed of geopolymer material. Orthogonal test and univariate variables method were used in this paper, Study on the fly ash and zeolite powder on steel / slag based geopolymer efflorescence, mechanical properties and durability improvement were conducted. The results show that, 23.3% steel slag, 15% fly ash, 23.3% pulverized blast furnace slag, 33.3% sand,5% zeolite powder 10% water and activator with 5% NaOH is the optimum formula of the raw materials for the geopolymer. The optimal molding pressure is 20MPa and it should be cured in the curing room.In this ratio, compared to a single mix with 15% fly ash, pH value of the specimen leaching solution (11.31) samples decrease by 1.7% .Compared to a single mix with 15% fly ash, carbonate ion concentration is (1105.7mg/L) ,it was reduced by 23.8%. ,which have a greatest extent efflorescence inhibition of geopolymer.Its 28d compressive strength were best, up to 152MPa. The water and alkali resistance of the samples is better. Softening coefficient is 0.89.Water absorption rate for 1d is 2.95%. When it soaks for 7 days at 0.5wt%, 1wt%, 3wt% NaOH solution,its mass loss rate is 1.31%, 1.44%, 1.24% respectly .And its compressive strength is not only not reduced but increased to some extent. It has a better alkali resistance. Keywords: steel ; slag ; geopolymer; efflorescence

聚合物水泥混凝土介绍

聚合物水泥混凝土早在1920年，国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆，后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂，对水泥砂浆及混凝土进行改性。1974年第六届国际水泥化学会议首次讨论了关于聚合物水泥的化学作用过程。1981年在日本召开的第三届聚合物水泥的国际会议上将聚合物水泥列为独立研究方向。我国采用聚合物研制化学注浆材料始于20世纪50年代，当时开发的品种有甲凝、丙凝、酚醛树脂、环氧树脂，以及不饱和聚酯等，并于60年代在水电、交通、煤炭、建筑等方面进行工程实践，取得了成功。70年代我国开发聚合物水泥材料无论从品种上、还是数量上均有大幅度提高，相继有聚乙烯醇缩甲醛（107胶）、聚醋酸乙烯乳液（白乳胶）、氯丁橡胶、丙烯酸醋等问世。随着我国高分子化学工业的发展，80年代末期至90年代初期，我国在聚合物水泥方面的研究和实践有更大发展，聚合物混凝土及聚合物水泥砂浆在建筑工程中被大量采用，并获得优异效果。聚合物加入混凝土或砂浆中，其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞，并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度，从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度，还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高，增强混凝土和砂浆的密实度，减少了裂缝，因而使抗渗性获显著提高，且增加了适应变形的能力，适用于地下建（构）筑物防水，以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。如直接接触饮用水，例如贮水池，应选用符合要求的聚合物。从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看，其潜能和作用不可低估。 1．材料要求（1）水泥按本章17-1-1-2节的要求选用水泥。（2）聚合物用于水泥材料的聚合物分为三类： 1）水溶性聚合物分散体，包括：橡胶胶乳——天然橡胶胶乳、合成橡胶胶乳；树脂乳液——热塑性及热固性树脂乳液、沥青质乳液；混合分散体——混合橡胶、混合乳胶。

聚合物混凝土

聚合物混凝土颗粒型有机－无机复合材料的统称。这类材料在近30年来有显著的发展。按其组成和制作工艺,可分为:聚合物浸渍混凝土；聚合物水泥混凝土，也称聚合物改性混凝土（polymer modified concrete，PMC）；聚合物胶结混凝土（polymer concrete， PC），又称树脂混凝土(resin concrete，RC)。以上所称混凝土也都包括砂浆在内。聚合物混凝土与普通水泥混凝土相比，具有高强、耐蚀、耐磨、粘结力强等优点。上述三种聚合物混凝土的主要物理力学性能见表聚合物混凝土和普通混凝土的物理力学性能比较英语翻译 juhewu hunningtu 聚合物混凝土 concrete-polymer material 经济效益从经济效益讲，如按每单位体积材料作比较，聚合物混凝土的价格高于普通水泥混凝土，但如按单位强度和使用年限作比较，则前者常比后者的价格为低。聚合物浸渍混凝土(PIC) 以已硬化的水泥混凝土为基材,将聚合物填充其孔隙而成的一种混凝土-聚合物复合材料,其中聚合物含量为复合体重量的5～15%。其工艺为先将基材作不同程度的干燥处理，然后在不同压力下浸泡在以苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯等有机单体为主的浸渍液中,使之渗入基材孔隙,最后用加热、辐射或化学等方法,使浸渍液在其中聚合固化。在浸渍过程中,浸渍液深入基材内部并遍及全体者，称完全浸渍工艺。一般应用于工厂预制构件，各道工序在专门设备中进行。浸渍液仅渗入基材表面层者，称表面浸渍工艺，一般应用于路面、桥面等现场施工。由于聚合物填充了水泥混凝土中的孔隙和微裂缝，可提高它的密实度，增强水泥石与集料间的粘结力，并缓和裂缝尖端的应力集中，改变普通水泥混凝土的原有性能，使之具有高强度、抗渗、抗冻、抗冲、耐磨、耐化学腐蚀、抗射线等显著优点。可作为高效能结构材料应用于特种工程，例如腐蚀介质中的管、桩、柱、地面砖、海洋构筑物和路面、桥面板，以及水利工程中对抗冲、耐磨、抗冻要求高的部位。也可应用于现场修补构筑物的表面和缺陷，以提高其使用性能。

聚合物水泥混凝土

聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土，亦称聚合物改性混凝土，是在普通混凝土的拌合物中加入聚合物而制成的性能明显改善的复合材料。聚合物的使用方法与混凝土外加剂一样，可将它们与水泥、骨料、水一起进行搅拌。采用现有普通混凝土的设备，即能生产聚合物水泥混凝土。一，聚合物水泥混凝土的原材料： 1.聚合物： 1.1聚合物水泥混凝土所用的聚合物总体可分三类： 1.1.1聚合物水分散体，即乳胶，是应用最广泛的一种。 1.1.2水溶性聚合物，如纤维素衍生物、聚丙烯酸盐、糠醇等。 1.1.3液体聚合物，如不饱和聚酯、环氧树脂等。 1.2在水泥中掺加的聚合物与水泥具有良好的适应性，应满足： 1.2.1水泥的凝结硬化和胶结性能无不良影响； 1.2.2在水泥的碱性介质中不被水解或破坏； 1.2.3对钢筋无锈蚀作用。 2.助剂： 2.1稳定剂：水泥溶出的多价离子（指Ca"、AF+）等因素，往往使聚合物乳液产生破乳，出现凝聚现象，使聚合物乳液不能在水泥中均匀分散。通常需加入适量稳定剂, 如0P型乳化剂、均染剂102、农乳600等。 2.2消泡剂：聚合物乳液和水泥拌合时，由于乳液中的乳化剂和稳定剂等表面活性剂的影响，通常在搅拌过程中产生许多小泡，凝结后混凝土的孔隙率增加，强度明显下降。因此，必须添加适量的消泡剂。消泡剂的选择应注意： ①化学稳定性良好； ②表面张力较消泡介质低； ③不溶于被消泡介质中。此外，消泡剂还应具有良好的分散性、破泡性、抑泡性及碱性。常用的消泡剂有： ①醇类消泡剂，如异丁烯醇、3-辛醇等； ②脂肪酸酯类消泡剂，如甘油(三)硬脂酸异戊酯等； ③磷酸酯类消泡剂，如磷酸三丁酯等； ④有机硅类消泡剂，如二烷基聚硅氧烷等。消泡剂的针对性非常强，必须认真试验选择。工程实践证明，通常多种消泡剂复合使用，可达到较好的效果。 2.3抗水剂：对于耐水性较差的聚合物，如乳胶树脂及其乳化剂、稳定剂，使用时尚需加抗水剂。 2.4促凝剂：乳胶树脂等聚合物掺量较大时，会延缓聚合物水泥混凝土的凝结，可加入促凝剂促进水泥的凝结。

聚合物水泥混凝土的介绍

聚合物水泥混凝土介绍导读：早在1920年，国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆，后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂，对水泥砂浆及混凝土进行改性。1974年第六届国际水泥化学会… 早在1920年，国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆，后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂，对水泥砂浆及混凝土进行改性。1974年第六届国际水泥化学会议首次讨论了关于聚合物水泥的化学作用过程。1981年在日本召开的第三届聚合物水泥的国际会议上将聚合物水泥列为独立研究方向。我用聚合物研制化学注浆材料始于20世纪50年代，当时开发的品种有甲凝、丙凝、酚醛树脂、环氧树脂，以及不饱和聚酯等，并于60年代在水电、交通、煤炭、建筑等方面进行工程实践，取得了成功。70年代我国开发聚合物水泥材料无论从品种上、还是数量上均有大幅度提高，相继有聚乙烯醇缩甲醛（107胶）、聚醋酸乙烯乳液（白乳胶）、氯丁橡胶、丙烯酸醋等问世。随着我国高分子化学工业的发展，80年代末期至90年代初期，我国在聚合物水泥方面的研究和实践有更大发展，聚合物混凝土及聚合物水泥砂浆在建筑工程中被大量采用，并获得优异效果。聚合物加入混凝土或砂浆中，其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞，并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度，从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度，还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高，增强混凝土和砂浆的密实度，减少了裂缝，因而使抗渗性获显著提高，且增加了适应变形的能力，适用于地下建（构）筑物防水，以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。如直接接触饮用水，例如贮水池，应选用符合要求的聚合物。从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看，其潜能和作用不可低估。

地质聚合物

题目：Application & Development of Geopolymer Technology 主讲人：David T.W. Cheng教授时间：2014年6月25日地点：国际处多功能厅本讲内容是由台北科技大学的David T.W. Cheng教授讲述了他和他的团队利用高炉渣制做地聚合物，该种地聚合物有良好的性质，并且得到了广泛的应用。 David T.W. Cheng教授和他的团队，使用高炉渣进行制备地聚合物，在制备过程中对高炉渣并不做要求，即高炉冶炼过程中产生的高炉渣都可以用来制备地聚合物。通过调节制备过程中硅酸钠的配比来改变地聚合物的性能。地质聚合物是一类新型的胶凝材料，其发展起源于前苏联科学家在世纪五六十年代对碱激活矿渣的富有成效的研究。而在世纪七八十年代，法国科学家对这类材料进行了深人系统的研究，发现在碱激活的条件下以锻烧粘土为主要原料合成的新材料具有优异的性能。他在热忱地向工业界推介这类材料的过程中，发现人们多以为这类材料是一种改性的水泥，而忽略了这类材料与水泥的根本性区别。有鉴如此，他发明了“Geopolymer”这一名词以强调其与水泥的不同。其中词头“geo-”表示这类材料的主要成分与粘土类似，即以铝-硅-酸盐为主，而“-polymer”则表示这类材料在性质上具有如某些有机聚合物一样的胶粘性质，同时在结构上有与热固性有机聚合物相类似的网络结构。目前我国研究者将“Geopolymer”翻译成“土壤聚合物”、“地聚合物”或“地质聚合物”。显然地质聚合物一词更易于理解，也更贴切于原意。地聚合物是建筑材料中一种新型碱激发无机聚合胶凝材料，主要以无机SiO4、AlO4四面体组成的空间三维网状键接结构的新型胶凝材料。地聚合物原材料的制备过程中CO2和工业三废的排量以及能耗方面都比普通硅酸盐水泥更具有环境协调性。故地聚合物是一种“绿色环保材料”，当前可持续发展形势下此种绿色环保材料有极大的发展空间。地聚合物缩聚分子的结构通式为M n[-(Si-O2-)z-Al-O-]n·wH2O，式中“M”表示Na和/或K，“n”表示缩聚度，“z”表示的硅铝比(一般z=1、2、3)，“w”表示化学结合水的数目（w约为7）。在地聚合化过程完成之后，地聚合物体系中存在[SiO4]4-和[AlO4]5-四面体两种基团，然而任意两个[AlO4]5-基团是不能通过一个桥氧连接在一起，在内部必须以单个形式和四个[SiO4]4-通过搭接桥氧相结合，而在表面则是与一到三个[SiO4]4-结合，即SiQ4(4Al)、SiQ4(2Al)和SiQ4(4Si)，地聚合物内部组成物质具有类沸石结构。地聚合物特殊的结构特征使其具有类似与水泥混凝土、陶瓷和有机高分子聚合物的某些特征，具体优点如下所示： 1、力学性能良好，例如王玉江教授等使用含Na2O（8%）的碱性激发剂，激发偏高岭土，制的了28天强度达106MPa的地质聚合物。 2、早强快硬性，地聚合物具有早起强度高，凝结时间快的特点，在环境温度为25℃时，碱激发偏高岭土地聚合物4h的抗压强度可达到87.5MPa，7d强度可以到达到137.6MPa，而且凝结时间随着温度的升高逐渐缩短。 3、耐腐性良好，在王恩等人的研究中提到，地聚合物在5%的硫酸溶液中，分解率只有硅酸盐水泥混凝土的1/13，在5%的盐酸溶液中其分解率只有硅酸盐水泥混凝土的1/12。

6 一种新型绿色环保无机聚合物混凝土

一种新型绿色环保无机聚合物混凝土空军第八空防工程处张鲁渝、张建霖、刘财华空军工程大学航空航天工程学院付亚伟摘要：在分析无机聚合物混凝土（IPC）性能和机理的基础上，采用矿渣＋Na2SiO3和NaOH复合激发剂，制备了坍落度在160mm以上，4h抗折强度在2.5MPa以上的快硬早强自密实IPC，并进行了不同激发剂类型、矿渣掺量及养护温度等对IPC强度的影响规律试验研究，并通过机场道面现场试验，研究了IPC的施工工艺和技术。结果表明，通过严格控制原材料质量，采用合适的工艺技术，可有效保证施工质量，利用IPC快速修复的道面4h抗折强度可达3.03MPa，抗压强度达到26.19MPa，且表面性能优异，满足机场道面抢修要求。关键词：机场道面；无机聚合物混凝土；激发剂；矿渣；抢修；施工随着低碳经济时期的来临，节能减排和发展循环经济已成为各国政府工作的重要内容，建筑废弃物及工业副产品材料的循环再利用研究也成为全球可持续发展的重要部分。无机聚合物材料是近年来国际上研究非常活跃的一种新型绿色环保型胶凝材料，它是以富含高岭石或富含铝硅酸盐矿物的废渣,如高岭石矿、煤矸石、矿渣、粉煤灰等工业副产品在化学激发剂的作用下，通过玻璃体结构中的-O-Si-O-Al-O-链的解聚生成[SiO4]4-四面体和[AlO4]5-四面体，进而发生缩聚反应生成新的具有晶态和准晶特征的-O-Si-O-Al-O-三维网络结构凝胶体。它生产工艺简单，煅烧温度仅600～800℃，生产能耗比硅酸盐水泥减少70%以上，且CO2的排放量非常低，制造1t碱激发材料CO2排放量仅是硅酸盐水泥CO2排放量的1/10～1/5，可以说是一种真正的绿色低碳材料。国内外研究表明，无机聚合物混凝土(Inorganic Polymer Concrete，简称IPC)无论从化学成分还是微观结构等方面都迥异于硅酸盐水泥混凝土(Portland Concrete，简称PC)，其物理力学性能和耐久性能均较PC有大幅度提高[1～7]，且具有优良的快速固化性能，可广泛用于抢修工程。本文在分析IPC性能及机理的基础上，通过室内试验对IPC进行配制和性能研究，结合某机场试验工程，研究无机聚合物快速修复混凝土的施工工艺与技术，为新型绿色高性能混凝土的开发研究和应用推广提供理论基础和技术支持。 1 IPC的性能及机理 IPC的硬化过程是在碱性激发剂作用下的硅氧键和铝氧键的断裂与重组反应过程，不存在硅酸钙的水化反应，其最终产物主要为低Ca/Si比的C-S-H(I)、碱性铝硅酸盐和沸石型矿物等，没有Ca(OH)2和过渡带，以离子键以及共价键为主，范德瓦尔斯键为辅，水化产物结构的密实性和均匀性好，性能类似天然沸石矿物，传统水泥则以范德瓦尔斯键及氢键为主，因此其主要性能优于传统水泥混凝土[1～3]。 1.1高强、早强、快凝无机聚合物分子完全是由Si、A1、O元素等通过共价键构成的，Si-O四面体与A1-O四面体聚合而成连续三维网络构架，因此具有较高的强度，可与陶瓷、铝、钢等金属材料相媲美[4]。无机聚合物反应过程中，溶胶的形成和脱水反应速度比较快，网络骨架比较容易形成，另外微波、加热、干燥对反应都有促进作用，可得到快硬混凝土和超快硬混凝土，常温下4h抗压强度就可达15-20MPa[4]。 1.2 耐久性好 IPC内部结构致密，不存在过渡区，且毛细孔率较低，凝胶孔孔隙率较高，特别是孔径大于2μｍ的毛细孔率仅为0.3%，而PC为6.2%，因而其耐久性良好。PC的抗渗等级为S2～S12，而IPC的抗渗等级在S40以上，IPC可承受300～1000次冻融循环[5]，且较PC具有优异的抗硫酸盐侵蚀、抗化学侵蚀和抗碳化性能，其28d的碳化深度为0[6,7]。 1.3 经济效益显著无机聚合物材料生产工艺简单，改传统的“两磨一烧”水泥生产工艺为“一磨”，煤耗降低约70%，电耗降低约50%。建造同规模的无机聚合物胶凝材料厂的基建投资仅为硅酸盐水泥厂的10%～30%。无机聚合物材料原料主要为价格低廉的含“铝硅酸盐”的自然矿物或废渣（如粘土、矿渣、火山灰、粉煤灰、硅灰等），且来源广泛，便于就地取材，从而降低运输费用，降低成本。同时由于IPC的强度高，可以减小构件尺寸，减少材料用量和运输量。由于快凝、早强，可加速模板周转和施工进度，提高建设效率。由于其耐久性优异，可降低维护费用，延长使用寿命。 1.4 社会效益良好 IPC由于不用烧制水泥熟料，各种工业废渣均可作为其原料，激发剂除了用碱金属化合物外，还可利用含碱工业废料和工业副产品，生产能耗极低，只有正常水泥生产能耗的30%，CO2、SO2、NO和粉尘污染可减少90%以上，材料对环境友好并且可以很好地被回收再利用，是一种可持续发展的“绿色环保材料”。 2 原材料与试验方法 2.1 试验原材料高炉矿渣微粉为江西萍乡联达高新建材厂生产的冶金高炉矿渣微粉，比表面积410m2/kg，密度2.82 g/cm3；碱激发剂采用Na2SiO3和NaOH复合溶液，根据不同比例配制了Ⅰ、Ⅱ两种类型，密度均为1.35g/cm3；砂子为西安灞河中砂，级配合格，密度2.63g/cm3，堆积密度1541kg/m3，含泥量1.02%；石子为陕西泾阳石灰岩碎石，采用5～20mm和20～40mm二级碎石按4：6的比例配成，级配合格，密度2.77g/cm3，堆积密度