地聚物--解决工业固废处置的重要手段

1.基本概念：地质聚合物的主要原材料包含硅、铝元素的前驱体(工业废渣)，在常温或高温环境经碱的催 化作用下并通过恰当的工艺制得的具有三维网络结构的聚合胶凝材料。据统计，地质聚合物在制备过程中可比水泥减少约60%~ 80%的CO2排放和60%的能耗。

2.主要的前驱体：偏高岭土(MK)、粉煤灰(FA)、矿渣(GGBS)，化学成分及含量下表所示 ； 前驱体+碱激发剂→地质聚合物

3.主要的前驱体：无钙体系如偏高岭土(水化硅铝酸钠N-A-S-H)、低钙体系如粉煤灰(N-A-S-H及少量水化硅 铝酸钙C-A-S-H)、高钙体系如矿渣(C-A-S-H)

“地聚合物”，作为以无机分子链或网络为特征的材料。富含 硅（Si）和铝（Al）的原料被混合碱性溶液活化后，溶解的AlO4和SiO4四面体通过共享一个氧化物（O）原子结合形成单体。单体相互作用形成低聚物，然后合成铝硅酸盐结构的3D网络。

地质聚合物材料具有独特的三维网络结构，还具有早强快硬、体积稳定性好、抗渗性好、自调温调湿、 耐化学腐蚀等优异性能，兼具原材料丰富、价格低廉、工艺简单、节约能源等特点，故其拥有广阔的应用前景，目前其主要应用于制备地聚合物混凝土、地聚合物注浆材料、快速修补材料、软土固化、污染土修复等方面。

（1）地聚合物是前驱体(粉煤灰、矿渣、钢渣等固体废弃物能提供丰富的硅铝元素，是良好的前驱体) 在碱激发条件下生成的具有三维网络结构的聚合胶凝材料，是水泥的良好替代品；

（2）室内试验和现场试验表明地质聚合物能有效地固化软土，可部分或完全替代水泥用于土体固化， 有效减少碳排放；

（3）地质聚合物砂浆有优异的粘结性能，可作为快速修补材料应用于工程中，也可作为快速固化材料 应用于工程中；

（4）单组分是地质聚合物未来的重要发展方向；

（5）粉煤灰、矿渣等固体废弃物成分差异性较大，在工程应用时不能采用统一的配比，需开展针对性 的试验研究；后续开展硅铝含量及硅铝比对碱激发剂(种类、掺量)和胶凝效果的系统研究，揭示出不同硅铝含量时地质聚合物的固化机理，以期建立适应于不同前驱体的激发参数调控机制；

（6）土体的区域性差异性很大，应综合考虑土体结构和矿物成分等因素开展地质聚合物固化土的研究。