碱激发固废基胶凝材料的科学基础及其在废水处理和制氢中的应用do
碱激发胶凝材料研究现状
碱激发胶凝材料研究现状摘要：本文综述了碱激发胶凝材料的研究背景、发展现状、制备工艺、形成机理以及潜在的应用前景进行了综述;碱激发胶凝材料的活性激发方式做了分析，综合分析了碱激发胶凝材料作为结构材料研究的局限性，并提出当前研究存在的问题和今后研究的发展方向。
关键词：碱激发胶凝材料;混凝土；力学性能；耐久性；综述1.研究背景硅酸盐水泥是建筑工程中不可或缺的建筑工程材料，其用量之大，使它成为人类使用量最大的人工材料。
硅酸盐水泥在近二百年的实验中，将其生产工艺、生产设备、粉磨设备、质量检验及控制方法等都取得了巨大的进步。
其性能相对硅酸盐水泥稳定，价格相对低廉，可以满足社会基础建设的需要。
从工业与民用建筑到水利、公路、桥梁、隧道等都大量地使用硅酸盐水泥(1)。
然而，硅酸盐水泥本身存在固有的不足，其一，能源与资源消耗大，污染大。
在制作过程中会产生诸多缺点：①需消耗大量优质的燃料②需消耗大量的电能③需消耗近4亿吨石灰石和大量粘土这些不可再生的矿物资源④因石灰石分解和燃料燃烧释放出大量的，以及，等有毒气体，导致严重的环境污染，其中尤以巨大的排放量给地球的温室效应不断添加沉重砝码。
随着工业的发展，产生了大量的工业废渣，如废渣不能被有效利用，一定造成环境污染、能源与资源浪费等许多问题。
这些问题迫使我们去研究和开发更多更加符合科学发展观的新材料。
因此，研究胶凝材料是近年来新发展起来的一种新型无机非金属胶凝材料，它的抗压抗折强度、抗酸碱侵蚀性、抗冻融性、耐久性能、渗透率、耐高温性能、隔热等性能均优于普通硅酸盐水泥。
另外，碱激发胶凝材料制备工艺简单、无需烧制、能耗低、成本低、市场广，是21世纪最具发展潜力的一种胶凝材料。
这类材料多以铝硅酸盐类矿物为主要原材料。
许多工业固体废弃物如：钢渣、矿渣、粉煤灰等，主要矿物成分均为硅酸盐或铝硅酸盐类。
所以这些工业固体废弃物均可作为制备碱激发胶凝材料的主要原材料，这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。
碱激发胶凝材料的研究现状
大量反应性AI2O3,在反应初期释放到 中，表现 出较好的性能& ASSI等旳也在对 灰基地
凝早期抗压强度的研究中 ，凝土的抗压 强度直接受 灰等和质的影响&
1.2.2 高
偏高 是高岭土经过500-800 !锻烧，脱9
去大部分化学 水，成的莫来矿质，
在
胶凝材料的 中主要
“类陶瓷”的
和 模实验室研究，因其层状结构使需水量
和水的混合物代替NaOH溶液、Na2SiO3和水的混合
物制备
合物混凝土试件&将NaOH溶 水
中，加入硅粉搅拌2 min。硅粉与NaOH和水混合放
热&在75 !的烘箱封闭保存12 h，以确保NaOH和
硅粉完全溶 。
明&与使用NaOH溶液、
Na2SiO3和水的混合物相&若在化溶液中使用硅
粉&固化条件对 度的
% 等。
图1火山灰质材料的分类
1.2.1
灰
根据ASTM C618—2003《粉煤灰和混凝土用天
然火山灰原料或者煨烧料
》
，将
50%＜（SiO,+A12O3+Fe,O3（＜70%的粉煤灰划分为 C
级灰，将（SiO2+A12O3+Fe2O3）＞70%的粉煤灰划分为F
级灰&
灰外和大小没有
，但F
灰
，而C
灰粒
有
3.1二次激发 二次激发方式和普遍为的化学激发方式一
样，主要是指通过化学试剂使原材料的性得到
激发&使其 有胶凝材料的特性。
化学试剂的
化学性 以将激发剂为:酸性激发、碱性激发、
盐激发和复合激发四种。在高浓度激发剂的作用
碱激发胶凝材料研究现状及未来发展
碱激发胶凝材料研究现状及未来发展孔令炜【摘要】随着气候变暖环境污染问题的日益加重,环境保护意识的提升,人们对于绿色环保材料的要求与需求也与日剧增.碱激发胶凝材料,它是一种以硅铝质废弃物为原料的低碳胶凝材料.因其能耗低、排放少、强度高、耐久性好等优势性能,被许多研究学者一致认为是一种具有广阔应用前景的绿色胶凝材料.与此同时,绿色建筑材料领域中的碱激发胶凝材料的研究及应用一直成为研究热点.碱激发胶凝材料作为一种绿色胶凝材料,还需要引起更大的社会认知度,本文将从碱激发胶凝材料自身的研究现状及其未来的发展方向展开论述,详细介绍这种绿色胶凝材料.【期刊名称】《四川水泥》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】1页(P91)【关键词】碱激发胶凝材料;未来发展【作者】孔令炜【作者单位】吉林建筑大学材料科学与工程学院,吉林长春 130118【正文语种】中文【中图分类】G322在强烈呼吁环境保护的二十一世纪，碱激发胶凝材料因其绿色环保的鲜明特征映入人们的视野，即将在未来的材料市场占据重要地位。
在火山灰质类材料和部分工业废弃尾渣中，含有一定数量的二氧化硅、氧化铝等活性组分，当它们与氢氧化钙反应时，就会生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铝硅酸钙和水化硫铝酸钙等的反应产物，通常把这种能生成水化硅酸钙等凝胶，对砂浆起到增强作用的效应称之为火山灰活性效应。
把这种加入碱性材料进而使之具备胶凝特性的方法，即所谓的碱激发。
通常使用的激发有多种，化学激发是其中一种，也是相对有效的方法，化学激化方法是碱性激发、硫酸盐激发和碳酸盐激发，这种具有热力学活性的材料通过碱性激发的方法得到的具有一定胶凝特性的材料，就称之为碱激发胶凝材料。
碱激发胶凝材料作为一种绿色胶凝材料，还需要引起更大的社会认知度，因而本文将从碱激发胶凝材料自身的研究现状及其未来的发展方向展开论述，详细介绍这种绿色胶凝材料。
我们都知道，在工业产出时都会产生很多含有SiO2、Al2O3、CaO等的工业废渣材料，如果对它们置之不理，不仅由于这些工业废渣材料自身没有或有很微弱胶凝性，不能自发形成有用的产品，还可能造成严重的环境污染。
碱激发胶凝材料基本原理及其应用
碱激发胶凝材料基本原理及其应用碱激发胶凝材料基本原理及其应用05207146 周素华在一些火山灰质的混合料中，存在着一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分。
这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物，其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。
这就是火山灰反应，也就是碱性激发的原理。
xCa(OH)2+SiO2+mH2O→xCaO·SiO2·nH2O xCa(OH)2+Al2O3+mH2O→xCaO·Al2O3·nH2O众所周知，工业废渣成分大都为SiO2、Al2O3、CaO等，这类废渣自身没有或有很微弱胶凝性，但其大都是经急冷形成的玻璃体，本身具有热力学活性，因而可用机械、热力、化学方法激活，使之具有胶凝性。
通用的方法是碱性激发或硫酸盐激发(即化学激发)。
传统高钙体系水泥，碱含量很高，尤其是Ca(OH)2 含量，当建筑物和土壤接触后，不同类型的粘土就开始与建筑物发生反应，消耗水泥基结构物内部的Ca(OH)2，当碱度低于维持水泥水化产物稳定所需的碱度时，水泥水化产物开始分解来维持其碱度，随着Ca(OH)2的不断消耗，水泥基材料的水化产物开始变成无胶凝性能的物质，建筑物的耐久性遭到破坏。
凝石是碱激发材料的一个典型的代表，与水泥相比，它存在一定的优势：第一，更环保。
10吨水泥就要消耗7吨石灰石，产生6吨毒气；而凝石的原料，95%为工业废料，无需开山炸石取原料，更无需烧制，“绿色化”生产工艺完全无烟、无粉尘、无废水排放??第二，更优质。
结构决定性能，水泥是硅钙体系，凝石是硅铝体系，“地球上的绝大部分石头都是后者，凝石在固结粘土细沙上的能力，在低温下抗冻的能力，和在特殊环境下受酸碱腐蚀的能力，普遍超出同标号水泥3倍以上！”在各个领域，凝石都能发挥作用： 1、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。
碱激发胶凝材料在充填领域的应用及发展
碱激发胶凝材料在充填领域的应用及发展
周天璧;蒋波;罗正东
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2024(50)7
【摘要】碱激发胶凝材料是一种由硅铝酸盐矿物在碱激发剂的激发活化作用下形成的无机胶凝材料,具有强度高、耐久性优异、绿色环保等优点。
为明确碱激发胶凝材料在溶洞等充填领域的应用现状,简要介绍了碱激发胶凝材料胶结骨料的反应机理,分别阐述了碱激发矿渣、粉煤灰、尾矿和有色金属冶炼渣等胶凝材料在充填领域的研究进展,概括提出了碱激发胶凝材料在充填领域的下一步研究发展趋势。
结论表明,碱激发胶凝材料胶结骨料的反应机理主要包括溶解、解聚、缩聚和固化等阶段,相较于水泥基胶结充填体,碱激发矿渣、粉煤灰、尾矿和有色金属冶炼渣胶结充填体表现出了更为显著的力学特性、工作性能、成本低廉和环境相容性。
【总页数】4页(P108-111)
【作者】周天璧;蒋波;罗正东
【作者单位】岳阳路桥集团有限公司;湘潭大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU526
【相关文献】
1.复合激发胶凝材料在有色金属矿山尾砂胶结充填中的应用
2.碱激发胶凝材料与硅酸盐水泥基材料碱骨料反应的比较
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4.碱激发胶凝材料发展瓶颈在哪里
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一种碱激发铜镍渣胶凝材料及其制备方法和应用[发明专利]
![一种碱激发铜镍渣胶凝材料及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/21d1a6b203d276a20029bd64783e0912a3167c47.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010659568.X(22)申请日 2020.07.09(71)申请人 大连理工大学地址 116000 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人 张婷婷 韩俊南 智士伟 (74)专利代理机构 北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙) 11463代理人 刘桐亚(51)Int.Cl.C04B 28/00(2006.01)C04B 12/00(2006.01)C04B 7/153(2006.01)(54)发明名称一种碱激发铜镍渣胶凝材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种碱激发铜镍渣胶凝材料及其制备方法和应用，涉及固废利用技术领域。
所述碱激发铜镍渣胶凝材料包括固体粉料和水，其中：按质量百分数计，所述固体粉料包括以下组分：铜镍渣粉50～65wt％、掺合料28～45wt％和固体激发剂5～15.2wt％。
由上述原料制备得到的碱激发铜镍渣胶凝材料，通过由铜镍渣粉、掺合料和固体激发剂按特定比例组成的固体粉料和水制得，上述碱激发铜镍渣胶凝材料可以将铜镍渣粉进行规模化利用，进而有效缓解了现有铜镍渣粉堆放或填埋造成的环境污染以及占用农田的问题；同时将其应用于矿井填充中，也能降低矿山充填的成本，具有较好的社会经济效益。
权利要求书1页 说明书8页CN 111747697 A 2020.10.09C N 111747697A1.一种碱激发铜镍渣胶凝材料，其特征在于，所述碱激发铜镍渣胶凝材料包括固体粉料和水；其中，按质量百分数计，所述固体粉料包括以下组分：铜镍渣粉50～65wt％、掺合料28～45wt％和固体激发剂5～15.2wt％，所述固体粉料中各组分的质量百分数之和为100％。
2.根据权利要求1所述的碱激发铜镍渣胶凝材料，其特征在于，按质量百分数计，所述固体粉料包括以下组分：铜镍渣粉65wt％、掺合料28wt％和固体激发剂7wt％，所述固体粉料中各组分的质量百分数之和为100％。
一种利用工程渣土制备碱激发胶凝材料的方法和碱激发胶凝材料[发明专利]
![一种利用工程渣土制备碱激发胶凝材料的方法和碱激发胶凝材料[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/729244f9650e52ea541898bf.png)
专利名称：一种利用工程渣土制备碱激发胶凝材料的方法和碱激发胶凝材料
专利类型：发明专利
发明人：周傲,刘铁军,邹笃建,肖津东
申请号：CN202010216642.0
申请日：20200325
公开号：CN111454011A
公开日：
20200728
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于固体废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种利用工程渣土制备碱激发胶凝材料的方法和碱激发胶凝材料。
本发明提供的利用工程渣土制备碱激发胶凝材料的方法，包括以下步骤：将工程渣土进行粉碎，得到渣土粉末；将所述渣土粉末进行煅烧，得到煅烧渣土；将所述煅烧渣土和碱激发剂溶液混合，得到碱激发胶凝材料；所述工程渣土中包括30wt.％以上的高岭土；所述煅烧的温度为750～850℃。
本发明以工程渣土为原料制备碱激发胶凝材料，无需经过泥沙分离处理，也无需掺入水泥，能够对工程渣土进行充分再利用，相较于传统水泥，本发明在制备碱激发胶凝材料时，煅烧温度较低，且生产过程中低碳环保。
申请人：哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
地址：518055 广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区
国籍：CN
代理机构：北京高沃律师事务所
代理人：王术娜
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碱激发胶凝材料的进展
收稿日期：2020-05-03作者简介：何月（1995~），女，四川省南充市人，在读硕士研究生，主要从事碱激发混凝土材料的研究。
*通信作者：丁锐（1981~），男，吉林省长春市人，副教授，博士，主要从事混凝土材料的研究，E-mail ：**************碱激发胶凝材料一般是利用碱性激发剂（Na -SiO 3，NaCO 3，NaSO 4和NaOH 等）激发工业废渣（粒化高炉矿渣、火山灰和钢渣等）获得，如碱激发掺混合材的硅酸盐水泥及其他的复合材料、碱激发矿渣水泥等。
碱激发胶凝材料的生产除可以利用于工业副产品外，还可应用于废弃物的综合处理领域。
与传统硅酸盐水泥基材料相比，碱激发胶凝材料具有能耗低、强度高、绿色环保的特点。
按目前的生产水平计算，每生产1t 硅酸盐水泥，要消耗1.2t 石灰石、0.18t 黏土、90kW ·h~120碱激发胶凝材料的进展何月,李星辰,丁锐*（吉林建筑大学材料科学与工程学院，吉林长春130118）摘要:随着环境污染问题和全球气候变暖问题的日益严重,人们对于绿色环保建筑材料的需求也与日俱增。
硅酸盐水泥作为目前使用量最大的胶凝材料,在生产过程中会消耗大量的不可再生资源及矿物燃料,并排放出大量的温室气体及有害气体,使其面临可持续发展的挑战。
碱激发胶凝材料作为硅酸盐水泥的可替代产品之一,具有能耗低、耐久性好和绿色环保等优点,符合建筑行业领域可持续发展的要求。
本文通过对目前国内外碱激发胶凝材料的研究内容和研究热点进行分析归纳,总结出碱激发胶凝材料发展现状及未来的发展趋势。
通过利用工业废渣制备性能优良的胶凝材料,使其符合科学发展观的原则,符合可持续发展的战略,符合“绿水青山就是金山银山”发展理念。
关键词:碱激发胶凝材料;混凝土;化学组成;发展趋势中图分类号:TU528.01文献标识码:A文章编号:2096-2118(2020)04-0047-05Development of Alkali Activated Cementitious MaterialsHE Yue ，LI Xingchen ，DING Rui *（School of Materials Science and Engineering ，Jilin Jianzhu University ，Changchun Jilin130118，China ）Abstract ：With the increasing problem of environmental pollution and global warming ，the demand for environ -mental protection is also increasing.As the most widely used cementitious material ，which the productions of Port -land cement consumed a lot of non-renewable resources and fossil fuels ，also released lots of greenhouse gases.Alkali-activated materials ，as one of the alternative products of Portland cement ，have the advantages of low en -ergy consumption ，good durability ，and environmental protection ，and which meet the requirements of sustainable development in the construction industry.In this paper we analyzed and summarized the current research content and hotspots of alkali-activated materials world widely ，and summarized the development status and future devel -opment trend of alkali-activated materials.Through the use of industrial waste to prepare cementitious materials with excellent performance ，it is in line with the principle of scientific development concept ，the strategy of sus -tainable development ，and the development concept of “green water and green mountains are golden mountains and silver mountains ”.Keywords ：alkali-activated materials ；concrete ；chemical composition ；developing trend■建筑材料第5卷第4期2020年8月kW·h电力和0.15t标准煤，同时还要排放0.8t左右的CO2。
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项目名称：碱激发固废基胶凝材料的科学基础及其在废水处理和制氢中的应用推荐单位：西安建筑科技大学
项目简介：
本世纪人类将面临能源短缺和环境污染给全球经济和社会的可持续发展所带来的双重挑战。
项目原创性地提出了以粉煤灰、钢渣、矿渣等为原料，制备新型有机树脂乳液增韧的碱激发固废基胶凝材料，并将其用于染料废水处理及制备氢能的应用基础研究，对于固废的基础研究及高附加值综合利用具有重要意义。
项目研究的主要内容包括无机固废的性能检测、激发剂的种类及用量、有机增韧剂掺量、水渣比、养护制度、力学性能、碱激发固废基胶凝材料水化机理、树脂的增韧机理、碱激发固废基胶凝材料用于染料污水处理的降解机理以及用于制备氢能的活性评价等。
主要的研究成果如下：
建立了制备有机树脂乳液强化增韧碱激发固废基胶凝材料的新方法；系统地考察了影响碱激发固废基胶凝材料力学性能的诸多因素，当乳液掺量为1wt% 时胶凝材料呈现出最高的抗折及抗压强度；高分子乳液强化增韧机理的研究结果表明，有机高分子与胶凝材料中的羟基通过缩聚反应形成互穿的网络结构，镶嵌在固废基胶凝材料的间隙，从而增强了胶凝材料韧性；原创性的提出了揭示碱激发固废胶凝材料水化本质的20余种未见报道的新水化反应方程式；首次提出了将碱激发固废基胶凝材料作为一类新型廉价高效催化剂应用于有机废水降解的应用基础研究，发现碱激发矿渣以及钢渣固废基胶凝材料对有机阴离子染料以及阳离子染料降解规律。
项目历时9 年，取得了丰硕的科研成果：发表学术论文 48 篇（其中：SCI 收录18 篇，EI 收录23篇），17 篇 SCI 收录论文他引199 次；48 篇论文他引290次；获授权国家发明专利16 项。
主要完成人情况表：
代表性论文专著目录：
1. Yao Jun Zhang, Li Cai Liu, Lu Lu Ni, Bing Li Wang, A facile and low-cost synthesis of granulated blast furnace slag-based cementitious material coupled with Fe2O3 catalyst for treatment of dye wastewater, Applied Catalysis B-Environmental 2013(138):9-167. (SCI影响因子7.43)
2. Yao Jun Zhang, Li Cai Liu, Yong Xu, Ya Chao Wang, De Long Xu, A new alkali-activated steel slag-based cementitious material for photocatalytic degradation of organic pollutant from waste water, Journal of Hazardous Materials 2012(209):146-150. (SCI影响因子4.529)
3. Yao Jun Zhang, Li Zhang, Photocatalytic degradation of formic acid with simultaneous production of hydrogen over Pt and Ru-loaded CdS/Al-HMS photocatalysts, Desalination 2009(249):1017-1021. (SCI影响因子3.756)
4. Yao Jun Zhang, Li Zhang, Preparation of Ru-loaded CdS/Al-HMS nanocomposites and production of hydrogen by photocatalytic degradation of formic acid, Applied Surface Science 2009(255):4863-4866. (SCI影响因子2.711)
5. Yao Jun Zhang, Ya Chao Wang, Wei Yan, Tuo Li, Sheng Li, Ya Ru Hu, Synthesis of Cr2O3/TNTs nanocomposite and its photocatalytic hydrogen generation under visible light irradiation, Applied Surface Science 2009(255):9508-9511 (SCI影响因子2.711)
6. M Yao Jun Zhang, Ya Chao Wang, De Long Xu, Sheng Li, echanical performance and hydration mechanism of geopolymer composite reinforced by resin, Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing 2010(527):6574-6580 (SCI影响因子2.567)
7. Yao Jun Zhang, Wei Yan, Yan Pei Wu, Zhen Huan Wang, Synthesis of TiO2 nanotubes coupled with CdS nanoparticles and production of hydrogen by photocatalytic water decomposition, Materials Letters 2008(62):3846-3848(SCI影响因子2.489)
8. Yao Jun Zhang, Sheng Li, De Long Xu, Bao Qiang Wang, Guo Ming Xu, Dong Feng Yang, Nan Wang, Hou Cun Liu, Ya Chao Wang, A novel method for preparation of organic resins reinforced geopolymer composites, Journal of Materials Science 2010(45):1189-1192 (SCI影响因子2.489)
9. Yao Jun Zhang, Yong Lin Zhao, Hai Hong Li, De Long Xu, Structure characterization of hydration products generated by alkaline activation of granulated blast furnace slag, Journal of Materials Science 2008(43):7141-7147(SCI影响因子2.371)
10. Yao Jun Zhang, Sheng Li, Ya Chao Wang, De Long Xu, Microstructural and strength evolutions of geopolymer composite reinforced by resin exposed to elevated temperature, Journal of Non-Crystalline Solids 2012(358):620-624 (SCI影响因子1.766)。