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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