地质聚合物
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土是一种新型的建筑材料，具有许多优良的特性，广泛应用于建筑工程中。
本文将介绍地质聚合物混凝土的特性和应用。
1. 轻质：地质聚合物混凝土的密度相对较低，比传统混凝土轻很多。
这使得使用地质聚合物混凝土的结构更加轻便，适用于对重量要求较小的场合。
2. 高强度：地质聚合物混凝土的强度高于传统混凝土。
这是由于地质聚合物的特殊结构和化学成分造成的。
高强度使得地质聚合物混凝土在抗压、抗折等方面表现出色，适用于需要承受较大压力的工程。
3. 耐久性强：地质聚合物混凝土具有优异的耐久性，能够抵御酸、碱、盐等化学介质的侵蚀。
还能够抵御冻融循环、紫外线照射等外界环境因素的破坏。
与传统混凝土相比，地质聚合物混凝土的寿命更长。
4. 良好的隔热性和隔声性：地质聚合物混凝土具有较低的热导率和较高的隔声性能。
这使得使用地质聚合物混凝土的建筑在保温、隔音等方面表现出优异的效果。
5. 可塑性好：地质聚合物混凝土具有较好的可塑性和可模性，能够满足不同形状和尺寸的建筑需求。
与传统混凝土相比，地质聚合物混凝土更容易施工，节省时间和劳动力。
地质聚合物混凝土的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 建筑结构：地质聚合物混凝土可以用于建筑结构的制造，如楼板、墙体、梁柱等。
其轻量化和高强度的特性使得建筑结构变得更加牢固和稳定。
2. 道路和桥梁：地质聚合物混凝土可以用于道路和桥梁的修建。
由于其耐久性强和抗压强度高的特性，使得道路和桥梁更加耐久和安全。
4. 隔音隔热材料：地质聚合物混凝土因其较低的热导率和较高的隔声性能，可用作隔音隔热材料。
可以用于住宅、商业建筑等场所的隔音隔热装饰。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土是一种新型的混凝土材料，它采用了地质聚合物作为掺合材料，具有优异的耐久性、环保性和力学性能，可以广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。
本文将从地质聚合物混凝土的特性、制备方法和应用领域等方面对其进行介绍。
一、地质聚合物混凝土的特性地质聚合物混凝土是一种利用地质聚合物作为掺合材料的混凝土材料，具有以下特性：1.优异的耐久性地质聚合物混凝土在抗硫酸盐侵蚀、氯离子渗透和碱性侵蚀等方面具有较好的耐久性，能够有效延长混凝土结构的使用寿命。
2.环保性地质聚合物是一种天然无机物，采用地质聚合物作为混凝土掺合材料可以减少对天然资源的开采，降低对环境的影响，符合可持续发展的要求。
3.良好的力学性能地质聚合物混凝土在抗压强度、抗折强度等力学性能方面表现出色，能够满足各类工程对混凝土材料强度的要求。
4.优异的渗透性能地质聚合物混凝土对水的渗透性能较好，能够有效防止水分的渗透，降低混凝土结构的渗漏风险。
以上特性使地质聚合物混凝土成为一种具有广泛应用前景的新型混凝土材料。
二、地质聚合物混凝土的制备方法地质聚合物混凝土的制备方法主要包括材料选用、配合比设计、搅拌和养护等步骤。
1.材料选用地质聚合物混凝土的主要原材料包括水泥、粉煤灰、骨料和地质聚合物。
其中地质聚合物作为掺合材料，可取代部分水泥，起到优化混凝土微观结构、提高混凝土性能的作用。
2.配合比设计地质聚合物混凝土的配合比设计需要考虑地质聚合物掺合量、水灰比、粉煤灰掺量等因素，以保证混凝土的力学性能和耐久性能。
3.搅拌搅拌是地质聚合物混凝土制备过程中的关键环节，搅拌质量直接影响混凝土的性能。
在搅拌过程中，需保证地质聚合物与水泥、粉煤灰等材料的充分混合，以提高混凝土的均匀性和稳定性。
4.养护地质聚合物混凝土在初凝后需要进行养护，以保证混凝土的早期强度和抗渗性能。
养护过程中需要注意控制水泥水化速率，避免过快或过慢的水化反应对混凝土性能的影响。
地质聚合物制备工艺
地质聚合物制备工艺1. 引言地质聚合物是一类具有特殊结构和性能的高分子材料，广泛应用于地质工程、石油开采、环境保护等领域。
地质聚合物的制备工艺对其性能和应用起着至关重要的作用。
本文将介绍地质聚合物的制备工艺，包括原料选择、反应条件、工艺流程等方面。
2. 原料选择地质聚合物的原料选择是制备过程中的关键步骤之一。
常用的原料包括单体、交联剂和引发剂。
2.1 单体地质聚合物的单体可以选择不同类型的单体，如丙烯酸酯类、丙烯酰胺类、苯乙烯类等。
选择适当的单体可以调控地质聚合物的性能，如强度、耐温性等。
2.2 交联剂交联剂在地质聚合物中起到连接单体分子并形成三维网络结构的作用。
常用的交联剂有二烷基异氰酸酯（TDI）、甲基丙烯酰胺（MBA）等。
交联剂的选择需要考虑其反应活性、交联密度等因素。
2.3 引发剂引发剂是地质聚合物反应的催化剂，可以引发单体和交联剂之间的聚合反应。
常用的引发剂有过硫酸铵、过氧化苯甲酰等。
引发剂的选择需要考虑其活性、稳定性等因素。
3. 反应条件地质聚合物的制备过程中，反应条件对最终产物的性能有着重要影响。
3.1 温度温度是影响地质聚合物反应速率和产物结构的重要因素。
常用的反应温度一般在60-100摄氏度之间，具体温度需要根据不同单体和交联剂来确定。
3.2 压力压力对于地质聚合物的制备也有一定影响。
在一些特殊情况下，通过调节压力可以控制地质聚合物产物的孔隙结构和孔径分布。
3.3 反应时间反应时间是指地质聚合物反应所需时间。
通常情况下，较长的反应时间可以得到更高的聚合度和交联度，但过长的反应时间可能导致产物的物理性能下降。
4. 工艺流程地质聚合物的制备工艺流程一般包括预处理、反应、固化等步骤。
4.1 预处理预处理是指对原料进行处理以提高其反应活性和稳定性。
常见的预处理方法包括溶解、研磨等。
4.2 反应反应是地质聚合物制备过程中最关键的步骤。
在适当的温度、压力和时间下，将单体、交联剂和引发剂混合，并进行聚合反应。
地质聚合物制备流程
地质聚合物制备流程一、原料准备。
咱要制备地质聚合物呀，原料可得先准备好呢。
一般来说，原料主要包括铝硅酸盐矿物和碱性激发剂。
铝硅酸盐矿物就像是这个地质聚合物的骨架，常见的有高岭土啦、粉煤灰之类的。
高岭土就像一个质朴的小原料，白白的，它的结构可是很适合来做地质聚合物的基础呢。
粉煤灰就更有趣啦，它本来是废弃物，但是在制备地质聚合物这儿，可就变身成宝啦。
碱性激发剂呢，就像是让这个骨架搭起来的神奇胶水。
常用的碱性激发剂有氢氧化钠、硅酸钠这些。
氢氧化钠是个挺厉害的家伙，腐蚀性挺强的，咱在使用的时候可得小心着点。
硅酸钠呢，就像一个温柔一些的小助手，和氢氧化钠一起把铝硅酸盐矿物的潜力激发出来。
二、原料预处理。
原料准备好了，可不能就直接用呀，还得预处理呢。
如果是高岭土，可能要经过研磨，把它磨得细细的。
想象一下高岭土本来是小颗粒，现在要把它们变成更细小的粉末，就像把小沙子磨成更细的沙粉一样。
这研磨后的高岭土就更容易和碱性激发剂发生反应啦。
对于粉煤灰呢，有时候要进行筛选，把那些不合适的大颗粒或者杂质去掉。
就像给一群小伙伴排队，把那些不合群的杂质小伙伴挑出去，留下那些能好好合作的粉煤灰小伙伴，这样后续的反应才能顺顺利利的。
三、混合搅拌。
接下来就是把预处理好的原料混合搅拌啦。
把铝硅酸盐矿物和碱性激发剂按照一定的比例放在一起。
这个比例可重要啦，就像做菜的时候放盐放多少一样讲究。
如果比例不对，那做出来的地质聚合物可能就不好啦。
搅拌的时候就像在做蛋糕搅拌面糊一样，要搅拌得均匀。
不过地质聚合物的搅拌可没做蛋糕那么轻松，要使用专门的搅拌设备，让原料充分混合。
搅拌的时候还可以想象原料们在里面开小派对呢，每个小原料都要和其他小原料充分接触，这样才能发生奇妙的反应。
四、成型养护。
搅拌均匀后的原料就可以成型啦。
可以把它倒进模具里，做出各种各样的形状。
比如可以做成小方块，或者是小圆柱，就看你想要什么样的地质聚合物产品啦。
成型之后呢，就是养护阶段。
地质聚合物的概念
地质聚合物的概念
嘿，朋友们！今天咱来聊聊地质聚合物呀！这玩意儿可神奇啦，就好像是大自然的魔法材料。
你想想看，石头啊、沙子啊这些普通得不能再普通的东西，经过一番奇妙的变化，就能变成一种有着特殊性能的材料，这不就跟变魔术似的嘛！地质聚合物就像是个低调的高手，平时不声不响的，但关键时刻能发挥大作用。
它的性能那可真是没得说呀！强度高得很呢，就跟钢铁侠的盔甲似的，能扛住好多压力。
而且它还耐腐蚀，就像是穿上了一层防腐的铠甲，啥恶劣环境都不怕。
还有啊，它的耐久性也特别棒，时间再久它都能稳稳地在那。
咱生活中的好多地方都能用到地质聚合物呢！比如说盖房子，用它来做建筑材料，那房子得多结实呀，住起来多安心。
或者修桥铺路，让道路更加坚固耐用，车辆在上面跑起来也更稳当。
这就好像给我们的生活铺上了一条坚实可靠的大道。
它的出现可不是偶然的呀，那是科学家们经过不断研究和探索才发现的呢！就跟咱学习一样，得下功夫才能有收获。
你说要是没有这些科学家们的努力，我们能知道地质聚合物这么好的东西吗？
而且地质聚合物还很环保呢！它能利用一些工业废料来制作，这不是变废为宝嘛，多厉害呀！这就好比把垃圾变成了宝贝，既解决了废料的问题，又创造出了有用的东西。
你说这么好的地质聚合物，咱能不重视它吗？咱可得好好利用它，让它为我们的生活带来更多的便利和好处呀！它就像是一颗隐藏在石头堆里的宝石，等着我们去发掘它的光芒。
所以呀，朋友们，别小看了这些看似普通的东西，说不定它们里面就藏着像地质聚合物这样的大宝贝呢！让我们一起期待地质聚合物在未来能发挥更大的作用吧，难道不是吗？。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用1. 引言1.1 地质聚合物混凝土特性及应用概述地质聚合物混凝土是一种新型的混凝土材料，具有许多独特的特性及广泛的应用前景。
它是通过在混凝土中添加一定比例的地质聚合物（如天然胶黏土、矿物纤维等）而形成的。
地质聚合物混凝土相比传统混凝土具有更高的耐久性、抗压强度更高、更好的抗裂性能等优点。
在工程实践中，地质聚合物混凝土已经被广泛应用于高速公路、桥梁、隧道等领域。
其独特的环保特性也受到了越来越多的关注，符合当今社会可持续发展的要求。
未来，地质聚合物混凝土有望在建筑领域大放异彩，其应用前景广阔。
为了更好地推广其应用，我们需要深入研究其成分与制备工艺、力学性能分析等方面，以及与传统混凝土的比较，从而找到更加有效的推广策略。
地质聚合物混凝土在建筑领域的潜力巨大，我们应积极探索其在不同领域的应用，推动其发展壮大。
2. 正文2.1 地质聚合物混凝土的成分与制备工艺地质聚合物混凝土是一种独特的建筑材料，其成分和制备工艺对其性能和应用具有重要影响。
地质聚合物混凝土的主要成分包括水泥、细集料、粗集料、水和地质聚合物添加剂。
地质聚合物添加剂是地质聚合物混凝土的关键组成部分，它能够改善混凝土的力学性能、耐久性和工作性，提高混凝土的抗裂性和抗渗性。
地质聚合物混凝土的制备工艺包括原材料的筛选、搅拌和浇筑工艺。
在原材料筛选过程中，要根据工程需求选择适当的水泥、集料和地质聚合物添加剂。
在搅拌过程中，要控制好水灰比，保证混凝土的流动性和坍落度。
在浇筑过程中，要注意保证混凝土的均匀性和密实性，避免出现气孔和裂缝。
通过优化地质聚合物混凝土的成分和制备工艺，可以提高混凝土的质量和性能，拓展其在工程中的应用范围，推动地质聚合物混凝土的发展和促进建筑产业可持续发展。
2.2 地质聚合物混凝土的力学性能分析地质聚合物混凝土的力学性能分析是评价该材料在工程中可靠性和稳定性的重要指标之一。
力学性能分析主要包括其抗压强度、抗拉强度、抗折强度、抗冻性能等参数的测试和评估。
地质聚合物混凝土特性及应用
地质聚合物混凝土特性及应用地质聚合物混凝土（Geopolymer Concrete）是一种新型的混凝土材料，它采用地质聚合物作为主要的水泥替代材料。
这种新型混凝土具有较高的强度、耐蚀性、耐高温性和耐化学腐蚀性，因此在工程建筑和基础设施建设中具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍地质聚合物混凝土的特性及其在工程领域的应用。
地质聚合物混凝土是一种由无机材料形成的具有结晶性的硬化材料，其主要原料是粉煤灰和硅酸盐。
地质聚合物混凝土与传统的水泥混凝土相比，具有以下显著的特点：1. 环保性：地质聚合物混凝土采用无机材料作为主要原料，不需要烧结，生产过程中不会产生大量的二氧化碳，因此具有较低的碳排放。
由于地质聚合物混凝土可以利用废弃材料作为原料，能够有效减少资源浪费，具有较好的环保性。
2. 高强度：地质聚合物混凝土在28天龄期内的抗压强度可以达到60MPa以上，远高于传统水泥混凝土。
这种高强度使得地质聚合物混凝土在承担大型工程和重要基础设施的建设时具有很大的优势。
3. 耐久性：地质聚合物混凝土具有较好的抗蚀性能，能够很好地抵抗盐渍土、酸雨、高温等环境的侵蚀。
地质聚合物混凝土中的硅酸盐基体可以有效抵抗碳化和氯离子侵蚀，延长混凝土的使用寿命。
4. 耐高温性：地质聚合物混凝土可以在高温环境下保持较好的强度和稳定性，具有抵抗火灾的能力。
这使得地质聚合物混凝土在建筑物的防火结构、高温场所的建设等方面具有重要应用价值。
由于以上特点，地质聚合物混凝土在工程建筑、交通基础设施、水利工程、海洋工程等领域具有广泛的应用前景。
在特殊环境下的建筑物（如盐碱地区、酸雨较为严重的地区等），地质聚合物混凝土能够有效抵御腐蚀，提高建筑物的使用寿命；在高速铁路、桥梁、隧道等交通基础设施建设中，地质聚合物混凝土可以提供更为安全、稳定的基础设施支撑；在水利工程和海洋工程中，地质聚合物混凝土能够很好地抵抗水的侵蚀和冲击，保障工程的安全和稳定。
除了以上应用领域外，地质聚合物混凝土还具有很大的推广空间。
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概述聚合物是指由一个或多个单体通过化学反应形成的高分子化合物。
在地质领域，聚合物主要用于地质材料的改良、修复和加固。
地质聚合物一词广泛应用于地下工程、建筑工程等领域，有着广阔的应用前景。
地质聚合物的性能地质聚合物作为地质材料的一种，具有以下优异的性能：抗渗透性地质聚合物具有优秀的渗透阻力和隔水性能，可以有效防止地下水和沉积物的渗透，维持地基的稳定性和塑性。
此外，地质聚合物还具有很强的耐酸碱、耐腐蚀、防锈等性能。
抗压性地质聚合物具有良好的抗压强度和韧性，可以增加地基的承载能力和变形能力，从而提高地基的稳定性和抗震性能。
可塑性地质聚合物具有较好的可塑性和可形变性，可以按照地基的形状和特性进行调配和应用，达到最佳的加固效果。
可持久性地质聚合物具有良好的耐久性和稳定性，可以长期保持其加固和修复效果。
地质聚合物的应用地质聚合物在地下工程、建筑工程等领域的应用越来越广泛。
主要应用包括：坑道修复和加固地质聚合物可以用于地下隧道、管道等工程的补强和修复，增加其抗压和防水能力，确保工程的安全性和稳定性。
地基处理和压实地质聚合物可以用于地基处理、压实等工程，增加地基的承载能力和稳定性，减少地基沉降和地震造成的损失。
岩土固化和降水地质聚合物可以与水泥、石灰等材料配合使用，实现岩土固化和降水等工程需求。
填充调整和修复地质聚合物可以用于填充调整地基不平整和损坏的部分，修复地表损坏和下沉等工程。
发展前景随着现代化建设的不断推进，地质聚合物的应用前景更加广阔。
未来，地质聚合物的发展重点将放在以下几个方面：研发新型材料研发新型地质聚合物材料，提高其抗压、防水、耐酸碱等性能，满足不同工程的需求。
探索新应用领域探索新的应用领域，如海洋工程、冶金工程等，拓宽地质聚合物的应用范围。
提高应用技术水平提高地质聚合物的应用技术水平，加强对地质聚合物材料的研究和应用，提升其在地理材料改良、修复和加固领域的作用。
地质聚合物是地质工程中不可或缺的材料之一。
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• 地质聚合物混凝土路面 路面混凝土与普通建筑用混凝土相比其主要特点 是要求混凝 土层具有更高的抗折强度和更好的耐磨 性。地质聚合物材料的主要特点就是其抗折强度大大 高于一般水泥基材料(当抗压强度相同时)，同时地质 聚合物还有比水泥硬化体更高的硬度。一般来说，水 泥净浆硬化体的莫氏硬度在5左右，而地质聚合物的 莫氏硬度一般在6左右。同时，地质聚合物的弹性模 量比水泥材料大的多，因而当混凝土的骨料相同时， 地质聚合物混凝土的耐磨性显然高于水泥混凝土。虽 然地质聚合物混凝土不适于泵送，但由于传统混凝土 路面多采用翻斗车运输，因而对施工无不利影响。
与有机聚合物相比, 地聚合物分子是由硅、 铝和氧等元素通过共价键连接而成, 氧的原子分 数是硅和铝总和的2倍; Si-O键能为535kJ/mol, 并且Si-O键和Al-O键具有方向性,不易转动。有 机聚合物中C-C键能为360 kJ/mol、C-O键能为 334.7 kJ/mol、C-N键能为284.5 kJ/mol, 都比 Si-O键能低,且高分子链大都是柔性链, 可在三 维空间自由转动和折叠, 因此地聚合物材料具有 比高分子材料高得多的强度、硬度、热稳定性 和抗氧化能力。
• 具有良好耐久性和耐磨性的高强结构材料及耐 高温注模材料
市政道路路面上铸铁井盖的丢失已成为我 国许多城市的顽疾。利用纤维增强的地质聚合 物制成的高强结构材料由于可能在强度和耐磨 性能等方面满足长期重车碾压的要求，故可以 代替普通铸铁井盖。这不但可避免井盖的丢失， 还可以大幅度降低市政工程造价。 许多形状复杂的铸件的铸造都要从蜡模设 计开始。利用地质聚合物具有良好的浸润性、 流动性以及可在常温下固化和线收缩小等特点， 可以容易地从蜡模翻制成能够在高温下进行铸 造的模具。
屋面瓦可认为是建筑用块体材料的延伸产 品。由于地质聚合物材料良好的抗折强度和耐 久性，再加上聚合物材料容易制成亮度较大的 彩色制品，因此用地质聚合物制造高档次、低 成本的屋面瓦将能够在红色粘土烧结瓦和水泥 砂浆瓦已经占据的市场中迅速抢占市场份额。 根据地质聚合物的性能特点，如果能够用其代 替水泥来生产纤维增强地质聚合物大型薄板状 波形瓦将比传统的水泥· 石棉瓦具有更好的耐久 性、更高的强度和更低的成本。
地质聚合物的另一个特点是当其制成泥膏 状时具有良好的可塑性。在使用水泥生产GRC 时，为了增加泥料的可塑性往往需要添加大量 的甲基纤维素(CMC)，这部分成本几乎占全部 原材料成本的1/3~1/4。使用地质聚合物代替水 泥后可大部分或全部取消CMC 的使用。这样可 使GRC 的生产成本进一步下降。 与水泥制品相比，地质聚合物制品特有的 高抗折强度、耐腐蚀和导热系数低的特点，使 得用地质聚合物生产的GRC特别适合作新型墙 体最外面的装饰性保护层。其特有的耐久性可 大大延长新型墙体服役的时间与安全性。
• 地质聚合物固结矿山尾矿、粉煤灰和用于固沙工程 由于地质聚合物具有不用湿养护(部分配方的地 质聚合物)、耐久性好、与硅酸盐颗粒能形成化学 结合和梯度层等特点， 因此用地质聚合物固结无 法综合利用的矿山尾矿、粉煤灰等微细颗粒固体废 弃物，防止土地沙化，保护环境，可以收到事半功 倍的效果。其与利用水泥或有机聚合物相比成本可 下降2倍～3倍。利用地质聚合物的上述特征可将地 质聚合物用于通过沙漠边缘地区铁路或公路两侧的 永久性工程固沙， 也可用于一些临时工程或沙漠 绿化初期的临时固沙。
式中:M为碱金属, m可以为1、2、3, n为聚合度, q为结合 水量。
资料显示反应如式⑵和⑶:
由于在式⑶中的反应不断发生, 并生成稳定的三维聚合铝 酸盐结构水化产物, 消耗了式⑵中反应生成物, 使得式⑵的反 应得以不断进行下去, 从而使反应物中的Si-O键和A1-O键不断 被破坏, 原结构解体。反应形成的铝酸盐结构水化产物不断交 织、聚合, 产生高强度无序的胶凝材料结构, 机械强度不断提 高。在网络结构中[SiO4]和[AlO4]四面体由4个角的共有氧原子 相连, 激发剂溶液中的碱离子填充在结构中平衡由Al3+取代Si4+ 后多余的负电荷。这些原材料以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO 为主要成分, 在碱性条件下, 其活性组分要经历瓦解并再度链 接而形成以硅、铝为主要结构单元的化学键合陶瓷体结构,物 质之间以离子键和共价键连接为主, 氢键和范德华力为辅, 不 存在传统水泥水化生成的钙矾石和氢氧化钙粗大晶体, 因而具 有高强和耐久的结构特征。
综上所述, 地聚合物某些力学性能与陶瓷相 当,耐高温等性能要超过金属与有机高分子材料, 但其生产能耗只及陶瓷的1/20, 钢的1/70, 塑料 的1/150。因此, 地聚合物有可能在许多技术领 域内代替金属等材料。
聚合物的应用前景
随着各国对污染物排放的限制越来越严格，水泥生产的环 境成本将越来越高。国外许多国家已经从简单的征收排污费发 展到将污染物排放权进行商品化。持续攀高的环境成本迫使大 型工业企业花大力气在产品节能和环保方面提高技术水平。这 不但极大地促进了地质聚合物科学的研究与相关技术的开发， 也将为地质聚合物在许多领域代替水泥或其它胶凝材料创造巨 大的市场空间。由于地质聚合物既不同于普通水泥，也不同于 一般的有机聚合物，有着它自己一些独特的优异性能，因此地 质聚合物的早期应用不可能很快全部取代水泥， 更不能大量取 代有机聚合物。如地质聚合物在水泥的最重要应用领域— —大 流动性(泵送)混凝土中的应用，还有许多困难需要克服，如与 混凝土外加剂以及施工设备的相容性问题等。但是，目前普遍 采用水泥或有机聚合物的许多领域，地质聚合物都能充分发挥 其优异的特性，能够大幅度提高性能，降低成本。
• (3) 抗核辐射性好：地聚合物网络骨架即使是在核 辐射作用下, 仍比较稳定, 能长期经受辐射作用而 不老化, 有效地固封核废料, 这是有机高分子聚合 物及硅酸盐水泥所无法达到的性能。 • (4) 耐腐蚀性优良：在水热条件下, 传统水泥易受 到毁灭性的破环, 而地聚合物能保持较好的稳定性。 地聚合物是无机聚合物, 因此能经受硫酸盐侵蚀, 在各种酸溶液和碱溶液及各种有机溶剂中都表现 出了良好的稳定性, 具有较强的耐腐蚀性。 • (5)其它特性：与普通混凝土相比, 矿物聚合物不 仅具有早期强度高、渗透率低的特点, 而且还具有 较低的收缩值。地聚合物与波特兰水泥在28d后的 体积收缩值分别为0.5%和4.6%。
与水泥相比, 地聚合物在成型和反应过程中必须 有水作为传质介质及反应媒介。凝固后部分自由水作 为结构水存在于反应物中, 但地聚合物不存在硅酸钙 的水化反应, 其终产物以离子键及共价键为主, 分子间 作用力为辅。而传统水泥是以分子间作用力及氢键为 主, 且在水泥体系中存在大量的水化晶体和无定型物 质, 使得水泥基材料难以经受400℃以上的高温, 而地 质聚合物材料由于具有氧化物三维网络结构, 在高温 下亦能保持网络结构的完整性,因而具有比水泥更高的 强度、硬度、韧性、高温稳定性和抗冻性。
• 原理
目前，比较普遍被接受的地质聚合物形成 的原理是： 具有一定活性的含铝硅酸盐物质(一 般以非晶态为好)，在NaOH 或KOH 的作用下 水溶液中游离出AI(OH)4-和OSi(OH)3-，然后逐 渐聚合形成(-Si-O-Al-O-Si-O-)结构的聚合体， 使成型体的强度不断增加。其硬化和产生强度 的过程与传统的硅酸盐水泥有明显区别。
地质聚合物的结构
地聚合反应得到的地聚合物材料是由聚合的Si-O-Al网络结 构构成，其中硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子交替 键合。硅元素存在稳定的+4价态， 因此硅氧四面体呈电中性； 铝氧四面体中的铝元素是+3价态，却与四个氧原子结合成键， 因此铝氧四面体显电负性，需要阳离子(如K+， Na+)的出现来 平衡体系中的负电荷，总的结果使体系显电中性。这些Si-O 键和Al-O键分别以[SiO4]四面体和[AlO4]四面体或[AlO6]配位多 面体的形式存在，在碱溶液的作用下，结构中Si-O-Si 和Al-OAl 共价键衰竭并断键，形成离子进入溶液。据文献报道， [SiO4] 4-和[AlO4]5-结合形成三维网络结构，称为三维聚合铝酸 盐结构，其聚合模式具有以下一合材料的聚合反应过程为各 种铝硅酸盐(Al3+呈IV或V次配位) 与强碱性硅酸 盐溶液之间的化学反应, 有关机理方面研究的现 状概述如下:
地质聚合物的性能
• 力学性能 地聚合物材料的主要力学性能指标与陶瓷、水泥和有机 聚合物等材料相比显示了一定的优越性(见表1)。
与陶瓷相比, 地聚合物的组织是复杂的多晶和 多相聚集体, 包括晶态、玻璃态、胶凝态及气孔等, 而陶瓷是较为纯净的晶相, 晶界是陶瓷最薄弱的环 节(多包含无定形物质),晶界的性质决定了陶瓷的整 体性能; 而矿物聚合物的结构是以环状链构成的连 续三维网络构架, 不存在完全意义上的晶体和晶界, 各项性能取决于-[Si-O-Al-O]-骨架, 因此地聚合物材 料的性能与陶瓷相近或更高。
• 建筑用地质聚合物块体材料 这里建筑用块体材料主要指建筑用标准砖、 各种尺寸的建筑砌块、铺路砖等。由于地质聚 合物具有快硬、早强和不用蒸养的特点，再加 上地质聚合物具有良好的粘结性和可塑性， 比 水泥更适合制备建筑用块体材料。特别是利用 含硅铝酸盐类固体废弃物为粗骨料和细骨料制 备建筑砌块还能发挥固体废弃物本身的活性， 形成聚合物与骨料之间的化学结合及梯度界面， 从而达到大幅度降低生产成本和提高产品质量 的目的。
地质聚合物
——21世纪的绿色胶凝材料
地质聚合物的概念
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 文教授建将其译为“矿物聚合材料”。 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 具有天然岩石样的硬度、耐久性和热稳定性。