鋁硅酸鹽無機聚合材料（Geopolymer,GP）是一種基于[SiO4]和[A1O4]-單體、離子團或低聚體縮聚而成的、具有三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型膠凝材料,其表現(xiàn)出介于水泥、玻璃、陶瓷、金屬和高分子聚合物材料之間的性質(zhì),因此受到建筑建材從業(yè)者的特別關(guān)注。更重要的是,GP材料原料來源廣,既可使用天然資源,也可使用工礦業(yè)大宗鋁硅酸鹽質(zhì)廢棄物;其硅鋁聚合結(jié)構(gòu)低溫形成（100 ℃）,無需水泥熟料或玻璃/陶瓷的高溫過程,能耗和CO2排放低;其組成、結(jié)構(gòu)與天然鋁硅酸鹽質(zhì)沸石、巖石以及人造鋁硅酸鹽質(zhì)玻璃、陶瓷的相似性,使其不僅可作為人造巖石、沸石或陶瓷前驅(qū)體,而且具有天然的地質(zhì)相容性和可再生循環(huán)性;其性能表現(xiàn)優(yōu)于或與傳統(tǒng)膠凝材料相當(dāng)。可見,GP材料具有顯著的生態(tài)、綠色、循環(huán)特質(zhì)。盡管如此,當(dāng)前GP材料形成過程、結(jié)構(gòu)、性能與組成設(shè)計的關(guān)系研究結(jié)論矛盾較多、爭議較大。因此,本論文重點針對其組成設(shè)計與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)演化和特性的關(guān)系問題展開研究:首先通過計算模擬研究了組成設(shè)計中的Si/Al對縮聚反應(yīng)過程和凝膠相結(jié)構(gòu)影響,結(jié)果表明其結(jié)構(gòu)形成過程中Si-Al混雜縮聚優(yōu)先于Si-Si縮聚反應(yīng)進行,且低Si/Al體系縮... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２硅酸鹽水泥水化過程??而Ｄａｖｉｄｏｖｉｔｓ認(rèn)為，鋁硅酸鹽無機聚合材料的溶解解聚和縮聚過程幾乎同時發(fā)生、??

舒小時—丨―若十天—＾??圖１．２硅酸鹽水泥水化過程??而Ｄａｖｉｄｏｖｉｔｓ認(rèn)為，鋁硅酸鹽無機聚合材料的溶解解聚和縮聚過程幾乎同時發(fā)生、??相互重疊，很難檢測和判斷＋５］。根據(jù)硅酸鹽水泥或堿激發(fā)中、高鈣膠凝材料的形成機??理，工程從業(yè)者可按照需求控制其水化過程和進程。而由于鋁硅酸鹽無機聚合材料的溶??解解聚和縮聚過程難于分辨，且受堿度、原料活性、反應(yīng)溫度影響較大，使得其形成過??程和進程調(diào)控仍是該領(lǐng)域的難題。??１．２．３鋁硅酸鹽無機聚合材料結(jié)構(gòu)??由于鋁硅酸鹽無機聚合材料縮聚結(jié)構(gòu)單元分別為－Ｓｉ－０－Ａｌ－０－（Ｓｉ／Ａｌ＝ｌ），??－Ｓｉ－０－Ａｌ－０－Ｓｉ－０－（Ｓｉ／Ａｌ＝２）和－Ｓｉ－０－Ａｌ－０－Ｓｉ－０－Ｓｉ－０－（Ｓｉ／Ａｌ＝３），故對其結(jié)構(gòu)的描述要從硅酸??鹽礦物結(jié)構(gòu)說起。??圖１．３丨Ｓｉ０４］四面體??Ｓｉ、０是構(gòu)成硅酸鹽的基本化學(xué)元素，［Ｓｉ〇４］四面體則是硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元（如??圖１．３）

頂而不能共棱或共面連接；［Ｓｉ〇４］四面體中心Ｓｉ４＾Ｊ部分被Ａ廣取代。硅氧四面體在晶??體結(jié)構(gòu)中的連接方式不同而形成五種類型結(jié)構(gòu)：島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀，如??圖１．４所示。［１６］??典狀?‘ＶＷ?ＩＳｉＯｊ＊?ＩＳｉｊＯｄ４??－Ｔ?Ｓｉ／Ｏ－ｌ／４?Ｓｉ／Ｏ－ｌ／３??｛?ｖ?＊ｔｔｔ?Ｈ?．．．．??共坩橋氣－１?＾?共用棱《－２，?３??ｒ，?＊？＊？?？？ｉ??＾?ｉｓ＾?Ｌ?ｉｓ＊？〇，＾??／＜．？：?Ｓｉ／Ｏ－２／７?Ｓｉ／Ｏ－４／１１??ｒ?：?＇?共用橋氣２?灰＾?共用核氣４??三節(jié)壞?廣?付架??廠?ｉＳｉ＾?｜Ｓｉ〇Ｊ??Ｓｉ／Ｏ－ｌ／３?Ｓｉ／Ｏ－１／２??Ｖ?共用橋氣２?共用析試４??Ｗ節(jié)環(huán)?竹架??？傘拿．?｜Ｓｉ４〇１２ｒ?架狀?＂＾ＥｋＣ－?ｌＡＩＳｉａＯｊ＇??▲?？？拿?Ｓｉ／Ｏ－ｌ／３?Ｓｉ／Ｏ－１／２??＜?、?共柑替氣２?丼氣４??？傘?六節(jié)壞?匕＾：！?竹架??ｉＳｉ＾Ｏ．ａＴ?｜ＡＩＳｉＯＪ＊??Ｓｉ／Ｏ－ｌ／３?Ｓｉ／Ｏ－１／２??ｔｉ?共用？氧?３??圖１．４硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)??在硅酸鹽中，通常伴隨Ａ１的存在，Ａ１可以呈四配位，從而形成［ＡｌＯＪ四面體并代??替部分［Ｓｉ０４］四面體；Ａ１也可以呈六配位（或五配位過渡態(tài)），單獨形成［ＡＩ０６］八面體，??存在于硅氧骨架之外。通常情況下，島狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中不存在ＡＩ替代（即不存在［Ａ１０４］＿??代替［Ｓｉ０４］四面體），在其他類型的硅酸鹽結(jié)構(gòu)中［Ａ１０４］代替［Ｓｉ０４］四面體的難度順序為??單鏈＞雙鏈＞層狀＞架狀；鋁硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中


本文編號：3359223