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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第6期

堿激發(fā)膠凝材料在建筑工程混凝土中應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展

林佐江，趙忠忠

［摘要］堿激發(fā)膠凝材料是一種新型低碳膠凝材料，它以工業(yè)廢渣為主要原材料，制備工藝便捷，CO排放低，力學(xué)性能、耐久性能優(yōu)異，是重要的輔助膠凝材料之一，成為建筑工程中混凝土應(yīng)用的重要研究方向。本文分析了堿激發(fā)膠凝材料國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)目前研究主要集中在材料組成、激發(fā)機(jī)理、性能及微結(jié)構(gòu)等方面，但是缺乏在建筑工程層面的研究。基于此，本文評(píng)述了堿激發(fā)膠凝材料在建筑工程中混凝土的選擇性應(yīng)用技術(shù)，并提出所面臨的問題及未來研究的方向。

［關(guān)鍵詞］堿激發(fā)膠凝材料；建筑工程；混凝土；應(yīng)用技術(shù)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，CO排放量日益增加。建筑業(yè)是碳排放的主要源頭之一^[1]。根據(jù)中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布的《2023中國(guó)建筑與城市基礎(chǔ)設(shè)施碳排放研究報(bào)告》^[2]，我國(guó)房屋建筑全過程中的碳排放總量為40.7億噸年，占全國(guó)相關(guān)碳排放量的38.2%。在雙碳戰(zhàn)略的指引下，2030年我國(guó)CO排放量將達(dá)到歷史最高值，到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。因此，建筑業(yè)面臨嚴(yán)峻的碳排放壓力，推動(dòng)建筑領(lǐng)域的節(jié)能減碳迫在眉睫。如圖所示，目前我國(guó)建筑業(yè)的碳排放主要集中在建筑材料的制備階段，水泥和鋼材作為常用的建筑材料，約占總碳排放量的50%^[3]。水泥作為傳統(tǒng)的膠凝材料，每生產(chǎn)噸硅酸鹽水泥熟料需要消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤約90120kg，耗電約90度，排放近870kgCO，同時(shí)消耗大量的優(yōu)質(zhì)石灰石資源^[4]。我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)量龐大，開發(fā)綠色低碳新型膠凝材料是建筑業(yè)的重要方向之一。

20世紀(jì)70年代，Davidovits^[5,6]以偏高嶺土為主要原料，NaOHKOH等為堿性激發(fā)劑制備了堿激發(fā)偏高嶺土膠凝材料，并首次提出地質(zhì)聚合物（Geopolymer）的概念。目前地質(zhì)聚合物已經(jīng)成為堿激發(fā)膠凝材料的另一個(gè)名稱，二者所用的原料從最初的偏高嶺土擴(kuò)展到所有包含火山灰活性或者潛在反應(yīng)性的非晶態(tài)硅鋁酸鹽（-Si-O-Al-）的工業(yè)廢渣。主要原理是在堿激發(fā)劑的作用下，[SiO[AlO四面體發(fā)生解聚到重新縮聚的過程，從而形成了三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生強(qiáng)度。其碳排放量?jī)H為水泥的1/5，并且與傳統(tǒng)的水泥基混凝土對(duì)比，堿激發(fā)混凝土的碳排放量可降低30%45%^[710]。同時(shí)，由于產(chǎn)物的特殊結(jié)構(gòu)，相對(duì)比水泥，在力學(xué)性能、耐化學(xué)侵蝕性、耐高溫性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被認(rèn)為是一種綠色低碳新型膠凝材料。

近年來，對(duì)堿激發(fā)膠凝材料在理論上的研究取得了大量成果。目前已掌握了其原材料配合比、反應(yīng)機(jī)理以及了解其基本性能的發(fā)展規(guī)律，但在實(shí)際應(yīng)用中堿激發(fā)膠凝材料僅有少量的示范工程案例，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模利用。因此，本文綜合國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展，以堿激發(fā)膠凝材料的反應(yīng)機(jī)理、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及材料特性為出發(fā)點(diǎn)，論述其在建筑工程的混凝土中應(yīng)用的選擇性應(yīng)用進(jìn)展及存在的問題，對(duì)堿激發(fā)膠凝材料的工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

堿激發(fā)膠凝材料的水化機(jī)理

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)堿激發(fā)膠凝材料的水化機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的科學(xué)研究。其主要原材料為包含非晶態(tài)硅鋁酸鹽（-Si-O-Al-）的工業(yè)廢渣，如粉煤灰、礦渣、廢玻璃、廢磚粉等。常用的堿激發(fā)劑為NaOHKOH、水玻璃等。

Davidovits^[11]以偏高嶺土為主要原料，NaOH/KOH為主要堿激發(fā)劑制備了地質(zhì)聚合物。如圖所示激發(fā)過程分為三個(gè)階段：（）原料的溶解階段：高堿性環(huán)境下，偏高領(lǐng)土中的硅鋁相發(fā)生溶解，分解為[SiO[AlO四面體單體；（）單體過渡階段：[SiO[AlO四面體單體在漿體中反應(yīng)，一部分形成晶核，另一部分生成不同聚合度的鋁硅酸鹽凝膠；（）縮聚階段：隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，低聚合程度的凝膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦呔酆隙饶z，同時(shí)在晶核位點(diǎn)處，其余鋁硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成類沸石結(jié)構(gòu)。

其他學(xué)者^[1214]針對(duì)堿激發(fā)偏高嶺土的水化反應(yīng)歷程進(jìn)行研究，與水泥水化反應(yīng)歷程類似，其水化反應(yīng)也分為五個(gè)過程。水化反應(yīng)初始期：漿體中，偏高嶺土微粉表面吸附堿性溶液。誘導(dǎo)期：偏高嶺土中鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)開始溶解，形成低濃度的單體。加速期：達(dá)到反應(yīng)濃度的單體發(fā)生聚合反應(yīng)，相互連接，在顆粒表層沉積并向外擴(kuò)散，逐漸形成凝膠。減速期：隨著活性單體和堿性組分的減少，離子從高濃度向低濃度遷移時(shí)受到凝膠物的阻礙，水化反應(yīng)速率逐步緩慢。穩(wěn)定期：由于顆粒及顆粒之間被膠狀產(chǎn)物包裹，厚度增加，阻礙活性離子的擴(kuò)散，反應(yīng)難度增大，并且時(shí)間越長(zhǎng)，水化反應(yīng)越緩慢，直至反應(yīng)完畢。

同時(shí)有學(xué)者^[15]針對(duì)堿激發(fā)粉煤灰這一代表性膠凝材料的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探究。如圖所示，研究結(jié)果與Davidovits的觀點(diǎn)一。

結(jié)合其余學(xué)者^[1620]對(duì)堿激發(fā)膠凝材料的反應(yīng)機(jī)理的研究，幾乎都是經(jīng)過[SiO[AlO四面體單體的解聚單體沉淀單體重組聚合這四個(gè)階段，化學(xué)反應(yīng)方程式如(1)(4)所示。

需要注意的是，在制備堿激發(fā)膠凝材料時(shí)，大部分硅鋁質(zhì)原材料在解聚的過程中不能提供足夠的Si-O基團(tuán)，而水玻璃水解后會(huì)產(chǎn)生OHSiO^2-離子，提供Si-O基團(tuán)的同時(shí)提高了漿體的堿度，有利于原材料的溶解與凝膠的聚合反應(yīng)從而提高強(qiáng)度，因此在配合比設(shè)計(jì)中會(huì)加入水玻璃。

薛翠真等^[20]對(duì)比NaOH/KOH與水玻璃分別單獨(dú)與復(fù)合激發(fā)磚粉制備堿激發(fā)膠凝材料，結(jié)果表明復(fù)合激發(fā)后的膠凝材料具有更高的強(qiáng)度與優(yōu)良的耐久性。其余學(xué)者^[2125]利用激發(fā)劑單獨(dú)和復(fù)合激發(fā)粉煤灰、鎳渣、磷渣、赤泥、偏高嶺土等硅鋁質(zhì)原料，雖然激發(fā)劑之間的比例不相同，但是，結(jié)果表明采用復(fù)合激發(fā)的方式有益于堿激發(fā)膠凝材料或混凝土的性能。

堿激發(fā)膠凝材料的特點(diǎn)

在建筑工程中，混凝土的工作性、耐久性、體積穩(wěn)定性及力學(xué)性能等決定了其施工工藝、使用方案以及使用壽命等，膠凝材料在混凝土中起至關(guān)重要的作用。因此本文綜述堿激發(fā)膠凝材料的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能和收縮性能。

2.1堿激發(fā)膠凝材料的工作性能

從上述堿激發(fā)反應(yīng)過程可知，在堿激發(fā)膠凝材料中，拌合水不直接參與反應(yīng)，主要起到介質(zhì)作用。在水泥膠凝體系中，部分水參與化學(xué)反應(yīng)。因此，堿激發(fā)膠凝材料的水灰比不宜過大。在工程應(yīng)用中，施工的難易程度會(huì)影響堿激發(fā)膠凝材料的應(yīng)用。為了解決工作性能和強(qiáng)度的矛盾，在混凝土中摻加外加劑成為了一個(gè)重要的解決方案。

但是，需要關(guān)注的是，水玻璃的黏度較大，且在堿性條件下容易發(fā)生自聚合反應(yīng)，因此有損于堿激發(fā)膠凝材料的工作性。有學(xué)者從水泥常用外加劑入手進(jìn)行堿激發(fā)膠凝材料工作性能的研究，但是大量結(jié)果表明：適用于水泥的外加劑，在堿激發(fā)體系中幾乎全部失效，或需要大摻量才能體現(xiàn)出微弱的效果。一方面，高堿性環(huán)境會(huì)破壞外加劑的分子結(jié)構(gòu)以及降低外加劑的溶解度；另一方面，水玻璃會(huì)阻礙外加劑的分散以及原材料的溶解^[26,27]。此外，有學(xué)者的研究表明在堿礦渣膠凝材料中，由于Ca²⁺含量較低，只有很少的外加劑顆粒吸附于礦渣表面^[28]，同時(shí)外加劑分子會(huì)優(yōu)先吸附在產(chǎn)物CaCO上，因此導(dǎo)致外加劑的效果下降。

目前，市面上尚未出現(xiàn)能夠充分調(diào)節(jié)堿激發(fā)膠凝材料工作性能的外加劑。

2.2堿激發(fā)膠凝材料的力學(xué)性能

力學(xué)性能是堿激發(fā)膠凝材料最重要的指標(biāo)之一，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性至關(guān)重要，其受到激發(fā)劑種類、原料特性、水灰比和養(yǎng)護(hù)制度等的影響。

魏衛(wèi)東等^[29]對(duì)堿激發(fā)礦渣粉煤灰膠凝材料的基礎(chǔ)配合比進(jìn)行研究，結(jié)果表明，硬化漿體28d抗壓強(qiáng)度隨著礦渣摻量的增加而增加，同時(shí)隨著堿激發(fā)劑摻量的增加，膠凝材料強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。同時(shí)其他學(xué)者^[3032]的研究表明，在堿激發(fā)偏高嶺土?xí)r，提高Si/Al會(huì)顯著增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，同時(shí)隨著堿含量的增加，力學(xué)性能也在逐漸增加。

何娟等^[33]利用水玻璃作為激發(fā)劑，制備了堿礦渣膠凝材料。養(yǎng)護(hù)28d后，硬化漿體抗壓強(qiáng)度可達(dá)到40MPa，同時(shí)所制備的堿激發(fā)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展比普通水泥混凝土快，7d的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到28d抗壓強(qiáng)度的87%Olivia M^[34]制備堿激發(fā)粉煤灰混凝土，28d的抗壓強(qiáng)度為55MPa

目前，雖然很多學(xué)者制備出了堿激發(fā)混凝土并對(duì)其配合比進(jìn)行了大量的科學(xué)研究，但是，由于堿激發(fā)混凝土受原材料性能、激發(fā)劑種類與摻量等因素的影響較大，因此目前尚未出現(xiàn)完善的堿激發(fā)混凝土配合比設(shè)計(jì)理論，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)配。

2.3堿激發(fā)膠凝材料的耐久性能

作為一種新型綠色低碳膠凝材料，耐久性決定了堿激發(fā)膠凝材料及混凝土在服役過程中抵抗外界破壞的能力以及使用壽命。本文從硫酸鹽侵蝕、凍融破壞和碳化三方面進(jìn)行綜述。

）硫酸鹽侵蝕

硫酸鹽侵蝕的破壞機(jī)理主要是硫酸根離子與混凝土中的鈣、硅等元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成膨脹性產(chǎn)物，同時(shí)硫酸鹽結(jié)晶也會(huì)造成體積膨脹，因此對(duì)混凝土造成損害。

YE H等^[35]對(duì)堿礦渣膠凝材料進(jìn)行硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)，結(jié)果表明膠凝材料在NaSO溶液侵蝕后，會(huì)產(chǎn)生少量的鈣礬石，MgSO溶液侵蝕后會(huì)產(chǎn)生石膏、Mg(OH)等產(chǎn)物，對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞。但堿礦渣膠凝材料的主要水化產(chǎn)物C-A-S-H具有較強(qiáng)的抗硫酸鹽侵蝕能力。

鄭娟榮等^[36]利用在5%NaSO溶液侵蝕堿激發(fā)膠凝材料和水泥，結(jié)果表明，溶液侵入試塊孔隙后，鹽結(jié)晶產(chǎn)生體積膨脹，對(duì)水泥的破壞主要由于生成膨脹性產(chǎn)物和硫酸鈉鹽結(jié)晶而破壞。但是孫道勝等^[37]發(fā)現(xiàn)，堿激發(fā)膠凝材料在硫酸鹽溶液中浸泡后，形成類水滑石結(jié)構(gòu)，其抗壓強(qiáng)度會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，抗硫酸鹽侵蝕能力提高。WANG J等^[38]研究了礦渣對(duì)堿激發(fā)偏高嶺土抗硫酸鹽侵蝕的影響，結(jié)果表明，摻入礦渣會(huì)提升抗侵蝕能力，主要原因是礦渣、粉煤灰等原料會(huì)持續(xù)發(fā)生水化，反應(yīng)生成凝膠結(jié)構(gòu)來彌補(bǔ)鹽溶液破壞產(chǎn)生的裂縫。因此，一般認(rèn)為堿激發(fā)膠凝材料具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性。

）碳化

在堿激發(fā)膠凝材料中，碳化破壞主要是空氣中的CO與堿發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，從而導(dǎo)致材料整體pH的下降和膠凝產(chǎn)物的破壞。對(duì)于高鈣堿激發(fā)膠凝材料，COC-A-S-H反應(yīng)，導(dǎo)致凝膠脫鈣進(jìn)而生成CaCO^[39]對(duì)于低鈣體系，學(xué)者^[40]的研究結(jié)果表明，CON-A-S-H反應(yīng)，導(dǎo)致其脫鈉，漿體pH降低，孔溶液中高濃度的OH向高NaCO濃度轉(zhuǎn)變，但是微觀結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變化。Pouhet^[41]的研究結(jié)果表明，在堿激發(fā)偏高嶺土的碳化過程中，會(huì)導(dǎo)致孔溶液的pH逐漸降低至10.5，最終低于鋼筋鈍化層穩(wěn)定存在的pH值，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，但是碳化并沒有降低其抗壓強(qiáng)度。

目前，對(duì)于堿激發(fā)膠凝材料抗碳化研究結(jié)果也不盡相同。例如，Bakharev^[42]的研究結(jié)果表明堿激發(fā)礦渣混凝土的碳化速率低于普通硅酸鹽水泥混凝土。Aperador^[43]研究結(jié)果與其相反，堿激發(fā)礦渣膠凝材料的碳化速率是普通硅酸鹽水泥的倍以上，且碳化后混凝土中鋼筋的銹蝕程度較大。Puerta^[44]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)水玻璃作為激發(fā)劑時(shí)，堿激發(fā)礦渣在碳化后強(qiáng)度降低，但當(dāng)使用NaOH作激發(fā)劑時(shí)，碳化后強(qiáng)度略有上升。但喻驍?shù)?/span>^[45]的研究表明，在加速碳化的條件下，水玻璃的增加會(huì)減小堿激發(fā)礦渣的碳化。

綜上所述，原材料的基礎(chǔ)性質(zhì)、碳化條件、基礎(chǔ)配合比及激發(fā)劑的種類差異均會(huì)影響堿激發(fā)膠凝材料的抗碳化性能，可以通過優(yōu)化原料及配合比制備出抗碳化堿激發(fā)膠凝材料。

）抗凍性

凍融破壞是損害混凝土的主要方式之一。堿激發(fā)材料的抗凍性直接關(guān)系到其工業(yè)應(yīng)用。Shi^[46]的研究表明堿激發(fā)硬化漿體的孔隙率較低，同時(shí)具有更多比例的膠凝孔阻礙了水的侵入。而普通硅酸鹽水泥具有更多的毛細(xì)孔，因此，堿激發(fā)膠凝材料的抗凍性較好。Hakkinen^{[47]對(duì)堿激發(fā)膠凝材料進(jìn)行凍融循環(huán)，結(jié)果表明，經(jīng)過}700次凍融循環(huán)后，殘余抗壓和抗折強(qiáng)度分別為87%97%66%87%，這說明堿激發(fā)膠凝材料的抗凍性良好。Fu^[48]制備的堿激發(fā)礦渣混凝土經(jīng)過300次凍融循環(huán)后，質(zhì)量損失不超過6%，彈性模量的損失率小于12%，主要是因?yàn)閴A激發(fā)產(chǎn)物生成了對(duì)稱緊湊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水分難以侵入混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。目前，國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明，相較于普通硅酸鹽水泥，堿激發(fā)膠凝材料具有更為優(yōu)異的抗凍性。

2.4堿激發(fā)膠凝材料的收縮性能

收縮性能是指混凝土在硬化過程中體積縮小現(xiàn)象。堿激發(fā)混凝土一般分為自收縮、碳化收縮和干燥收縮。干燥收縮的收縮率明顯高于碳化收縮與自收縮，是引起堿激發(fā)膠凝材料開裂的主要原因。

廖佳慶^[49]的研究結(jié)果表明，相較于普通硅酸鹽水泥，由于堿激發(fā)膠凝材料的水化產(chǎn)物中缺少CHAFtAFm等晶體相，導(dǎo)致其抗收縮性較差。Collins^[50]從孔結(jié)構(gòu)的角度分析收縮性能，堿激發(fā)膠凝材料硬化漿體在1.2525nm之間孔徑區(qū)域內(nèi)的比例高于普通硅酸鹽水泥體系，因此導(dǎo)致其收縮性能較差。

Yuxin Cai^[51]的研究表明堿激發(fā)礦渣在高溫養(yǎng)護(hù)條件下，收縮性能降低80%，主要是因?yàn)楦邷仞B(yǎng)護(hù)條件下，水化反應(yīng)加速，減少了小于25nm孔結(jié)構(gòu)的比例，形成了更加致密的結(jié)構(gòu)，從而降低了干縮率。同樣，VS Athira^[52]通過高溫養(yǎng)護(hù)堿激發(fā)粉煤灰，結(jié)果表明高溫條件降低了材料的干縮率。這一結(jié)果也在梅林^[53]的研究中得到驗(yàn)證，在高溫養(yǎng)護(hù)條件下堿激發(fā)礦渣漿體的干縮率隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加而逐漸減小，在堿激發(fā)礦渣體系中加入粉煤灰可有效降低干縮率。此外，Farzadnia^[54]在堿激發(fā)混凝土中加入棕櫚油促進(jìn)水化反應(yīng)來降低干縮率。因此可通過優(yōu)化堿激發(fā)體系的配合比、加入礦物摻合料、改變養(yǎng)護(hù)方式等方法來降低干縮率。

堿激發(fā)膠凝材料在建筑工程中的選擇性應(yīng)用研究

在建筑工程中，混凝土的工作性是決定其施工工藝重要的指標(biāo)之一^[55]。泵送混凝土施工工藝具有高效快速、降低勞動(dòng)程度、適合大規(guī)模施工及機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前最常采用的施工方法之一。

一般情況下，建筑物主要結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)、柱、梁、板、剪力墻都需要采用泵送混凝土。對(duì)于堿激發(fā)混凝土，其工作性能較差，且尚未出現(xiàn)適用的外加劑，因此不適合用于泵送混凝土。而預(yù)制構(gòu)件及二次結(jié)構(gòu)等一般不采用泵送方式，這些構(gòu)件通常量小且分散，需采用傳統(tǒng)的人工澆筑或其他方法。因此堿激發(fā)混凝土適用于以下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件：

）混凝土預(yù)制構(gòu)件

與傳統(tǒng)的預(yù)制混凝土構(gòu)件相比，使用堿激發(fā)膠凝材料可以實(shí)現(xiàn)快速硬化，提高生產(chǎn)效率；堿激發(fā)混凝土可以通過控制配合比、激發(fā)劑的種類和摻量來獲得高強(qiáng)度材料，提高預(yù)制混凝土構(gòu)件的質(zhì)量和使用壽命；堿激發(fā)混凝土具有較好的黏性，且體系呈現(xiàn)高堿性，因此可以良好的傳遞鋼筋的應(yīng)力，同時(shí)在鋼筋表面形成鈍化膜，預(yù)防鋼筋銹蝕。

Sumajouw^[56]制備出了性能良好的堿激發(fā)粉煤灰混凝土預(yù)制梁。Yost^[57]研究結(jié)果表明，堿激發(fā)粉煤灰混凝土梁與普通混凝土梁的相近的剪切破壞機(jī)理。

此外堿激發(fā)混凝土還可制備預(yù)制樓梯、樓板、剪力墻等。

）建筑外墻板

傳統(tǒng)的建筑外墻板通常采用石材或水泥混凝土，成本較高。堿激發(fā)混凝土具有良好的力學(xué)與耐久性能，使用堿激發(fā)混凝土制備外墻板不僅可以達(dá)到相同目的，而且可以降低生產(chǎn)成本。

Ganesan^[58]制備了堿激發(fā)粉煤灰混凝土外墻板，且相較于普通混凝土具有更好的結(jié)構(gòu)延展性。值得注意的是，堿激發(fā)膠凝材料也具有良好的耐高溫性能。Sarker^[59]對(duì)堿激發(fā)粉煤灰混凝土進(jìn)行耐高溫試驗(yàn)，結(jié)果表明墻板在9602h的條件下，殘余強(qiáng)度保持率在60%70%之間，優(yōu)于同等試驗(yàn)條件下的水泥混凝土板。

2013年，澳大利亞AECOM公司首次將堿激發(fā)混凝土板應(yīng)用于昆士蘭大學(xué)全球變化研究所。國(guó)家會(huì)展中心的四個(gè)展館的外墻板均采用了堿激發(fā)膠凝材料制造。北京奧利匹克森林公園中，部分建筑外墻也使用了堿激發(fā)膠凝材料。

）幕墻

幕墻是建筑的外墻圍護(hù)，是現(xiàn)代大型和高層建筑常用的帶有裝飾效果的輕質(zhì)墻體。通常由玻璃、石材、金屬、陶瓷和石材板等構(gòu)成，生產(chǎn)成本較高。通過調(diào)配堿激發(fā)膠凝材料的基礎(chǔ)配合比可以制造出適用于不同工況的幕墻，降低成本的同時(shí)可以提高幕墻的抗風(fēng)壓能力及使用壽命。

）墻體保溫材料

目前，用于建筑的無機(jī)類墻體保溫材料主要包括珍珠巖水泥板、泡沫水泥、膨脹玻化微珠、發(fā)泡陶瓷和巖棉等。堿激發(fā)膠凝材料具有良好的保溫性能，可制備裝配式墻體保溫材料。湯小松等^[60]通過堿激發(fā)礦渣粉煤灰再生磚粉制備了性能穩(wěn)定的堿激發(fā)泡沫混凝土，并且具有良好的力學(xué)性能。

結(jié)語

與傳統(tǒng)水泥相比堿激發(fā)膠凝材料是一種新型膠凝材料，將其用于建筑工程，一方面可以促進(jìn)工業(yè)廢渣的綠色循環(huán)，降低環(huán)境污染與資源浪費(fèi)，另一方面可以降低建筑材料的碳排放。目前對(duì)堿激發(fā)膠凝材料的研究主要集中在原料組成、反應(yīng)機(jī)理與微結(jié)構(gòu)，雖然已取得較大進(jìn)展，但是缺乏工程應(yīng)用研究。本文從堿激發(fā)材料的基礎(chǔ)性能入手，分析了其在建筑工程的混凝土中的選擇性應(yīng)用技術(shù)。但目前堿激發(fā)膠凝材料的工業(yè)化應(yīng)用依舊存在以下亟待解決的問題：

）外加劑作為混凝土的必要組成成分，對(duì)工作性能、力學(xué)性能、耐久性能等起至關(guān)重要的作用。目前市面上暫時(shí)沒有適用于堿激發(fā)膠凝材料的外加劑，因此導(dǎo)致其工作性能較差，限制了其在建筑工程中的使用。

）目前堿激發(fā)混凝土的配合比設(shè)計(jì)主要參考水泥混凝土，但是堿激發(fā)原材料性能的多變性、堿激發(fā)種類的復(fù)雜性以及堿激發(fā)膠凝材料反應(yīng)的均勻性會(huì)導(dǎo)致堿激發(fā)混凝土配合比設(shè)計(jì)的變化，雖然可以利用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行調(diào)配，但是配合比設(shè)計(jì)并不具有代表性。

）雖然堿激發(fā)混凝土具有良好的耐久性、耐高溫及力學(xué)性能等，但是目前缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)、施工規(guī)范及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。無法對(duì)原材料的品質(zhì)進(jìn)性統(tǒng)一評(píng)價(jià)，在建筑工程中的生產(chǎn)沒有依據(jù)，所制備的產(chǎn)品無法進(jìn)行驗(yàn)收與檢驗(yàn)，導(dǎo)致材料不能進(jìn)行批量化生產(chǎn)，從而限制其工業(yè)化應(yīng)用。

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供稿人：林佐江，趙忠忠

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《預(yù)拌混凝土使用說明書》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

【會(huì)議培訓(xùn)】

2025全國(guó)混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術(shù)交流大會(huì)

第十屆全國(guó)建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會(huì)暨中國(guó)砂石協(xié)會(huì)建筑固廢利用分會(huì)年會(huì)

2025第二十一屆全國(guó)商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國(guó)商品混凝土年會(huì)

預(yù)拌（商品）混凝土應(yīng)用技術(shù)和工藝技能線上培訓(xùn)

混凝土（砂漿）試驗(yàn)檢測(cè)方法實(shí)操教學(xué)線上培訓(xùn)

【咨詢服務(wù)】

科技成果評(píng)價(jià)

預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯研究

高速公路及橋涵高性能混凝土技術(shù)咨詢

課題研究

研發(fā)中心建設(shè)

產(chǎn)品檢測(cè)

綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證

[綠滿庭院]《HJ建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)自保溫技術(shù)體系》推廣等

【建材“雙碳”業(yè)務(wù)】

低碳膠凝材料研發(fā)與制備

復(fù)合摻合料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)與制備

建筑垃圾處置與資源化利用

建筑垃圾再生砂粉應(yīng)用技術(shù)

建筑垃圾再生輕粗骨料技術(shù)

碳化再生骨料制備技術(shù)

【期刊著作】

《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書

《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)室建設(shè)指南》圖書

混凝土技術(shù)發(fā)展中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）隸屬建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，主要職能是跟蹤分析和研究國(guó)內(nèi)外混凝土行業(yè)科技前沿動(dòng)態(tài)，為全國(guó)混凝土行業(yè)開展技術(shù)服務(wù)工作，包括出版技術(shù)期刊、研究制定標(biāo)準(zhǔn)、開展技術(shù)咨詢、舉辦技術(shù)會(huì)議、承擔(dān)行業(yè)培訓(xùn)、從事認(rèn)證評(píng)價(jià)和開發(fā)研究等，中心是建材情報(bào)所主要業(yè)務(wù)部門之一。中心擁有員工10人，其中博士3人，正高職稱3人，副高職稱4人。中心掛靠的行業(yè)協(xié)會(huì)分支機(jī)構(gòu)包括中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)混凝土專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)預(yù)制建筑產(chǎn)業(yè)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)砂石協(xié)會(huì)建筑固廢利用分會(huì)、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺(tái)有預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯公共服務(wù)平臺(tái)、混凝土行業(yè)數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)、中國(guó)商品混凝土行業(yè)企業(yè)專家委員會(huì)（擁有200余名行業(yè)一線專家）、北京砼享未來工程技術(shù)研究院（會(huì)員制技術(shù)和管理服務(wù)）。

中心每年參與多個(gè)混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，包括雄安新區(qū)混凝土項(xiàng)目咨詢、河北省多個(gè)高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù)，以及數(shù)十個(gè)混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評(píng)價(jià)工作。

咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915

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