1.凝石的涵义
凝石技术是依据大地成岩理论和自然界相容原理,以主体和配体的二元组分设计和结构设计为核心,初步形成的硅铝基胶凝材料的理论体系与技术体系。凝石包括三个含义:凝石代表一套仿地成岩理论,凝石是凝结起来的石头,具有与大自然相容的组分和坚硬、耐久的类岩石性能,是对大地成岩仿真的实践;凝石又代表一种社会经济的绿色循环,凝石可以全面利用固体排放物,可以清洁生产,可以制备凝石水泥,凝石节省资源、节约能源、保护生态,是资源-能源-环境-材料领域良性循环的载体;凝石还代表一代新的建筑胶凝材料文明,人类建筑文明经历了千年的石灰“三合土”时代、百年的水泥“混凝土”时代,即将迎来可持续发展的第三代建筑胶凝材料文明。
2.凝石技术现状
凝石具有凝胶和岩石双重特性,包括了“硅铝基胶凝体系”和“仿地成岩”双重内容。强化凝石固结过程的动力学条件是仿地成岩的凝石技术研究关键,目前工作主要从组分匹配原则、成岩过程系统功理论、紧密堆积规则和中性定则四方面进行研究。
凝石的物质构成是仿照天然岩石的化学构成设计的。凝石是由主体及配体两部分物料(二元)组成,要求两者相配能在常温条件下水化凝结成岩石。主体材料是选自具有高潜能非平衡态的非晶(微晶)化的物料(如粉煤灰、矿渣等);配体材料的选用是根据岩石矿物化学组成,选择能使主体物料潜能发挥并与之相容成岩的复合活化成岩流体,配体是对主体形成岩石所缺成分的补充。凝石二元化仿地设计(如图)使胶凝材料湿制备的清洁生产模式得以实现。
表——凝石与水泥成分及水化硬化机理比较
项目 |
凝石 |
水泥 |
胶凝材料 |
主体:火山灰化物料90%以上 配体:复合成岩流体5%以下 |
主体:水泥熟料60%以上 掺合料:火山灰化物料40%以下 |
水化胶凝机理 |
成岩流体与火山灰物料形成化学键 |
胶凝物水化形成CSH凝胶 |
混凝土硬化机理 |
成岩物质与砂石形成界面化学键合- “焊接”作用 |
胶凝物CSH凝胶与砂石形成物理“包裹”-氢键及范德华力作用 |
养护条件 |
防止成岩流体流失 |
保持足够水分水化 |
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