地聚物材料(Geopolymer)是近年來研究非?;钴S的材料之一。它是以燒粘土(偏高嶺土)、礦渣、或粉煤灰為硅鋁基材及堿激發(fā)劑為主要原料,采用適當?shù)墓に囂幚恚ㄟ^化學反應得到的具有與陶瓷性能相似的一種高性能材料?;窘Y構為無機的硅一氧四面體與鋁一氧四面體,其硅鋁長鏈(-Si—O—Al—O-)。地聚物的三維網(wǎng)狀結構是由硅一氧四面體與鋁一氧四面體通過共用所有的氧連接起來,以NaOH或KOH為激發(fā)劑,陽離子(Na或K)必須存在三維網(wǎng)狀結構的空腔中以平衡Ⅳ配位的Al 的負電荷。在粉煤灰提鋁過程中產(chǎn)生的硅鈣渣由于Na的存在,導致生產(chǎn)水泥脫鈉成本大大增加;而此高鈉硅鈣渣是生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品地聚物材料的理想原材料。地聚物材料具有有機高分子、陶瓷、水泥的良好性能,在配置過程中能耗及三廢排放量都非常低,因此其對環(huán)境友好,是一種可持續(xù)發(fā)展的“綠色環(huán)保材料”不久的將來將成為大宗建筑材料。
主要性能:
高強、耐高溫
地聚合物本身是個氧化物網(wǎng)絡結構體系,在l000℃一1200℃之間不氧化、不分解;另一方面,密實的氧化物網(wǎng)絡體系可以隔絕空氣、保護內部物質不被氧化。經(jīng)復合改性后.材料的抗壓、抗拉、抗彎曲強度都是普通水泥基材的10倍以上,同時高溫性能好、不燃、隔熱、保溫(導熱系數(shù):0.24~0.38W/m·k)、沒有毒性氣體釋放。所以可以用來替代金屬、陶瓷和水泥應用于航天、航空、土木工程、鑄造、裝飾 等領域。
耐久性優(yōu)良
地聚合物的優(yōu)良性能一方面源于其穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構,另一方面是因為可以完成避免普通水泥因金屬離子遷移與骨料反應引起堿集料反應,沒有膨脹(普通硅酸鹽水泥混凝土在200天后因堿集料反應而膨脹1.5mm/m,是極大的安全隱患),因而經(jīng)受自然破壞的能力很強。
功能多樣性
低污染:地聚反應過程是由鋁硅酸之間的脫水反應,這個反應在強堿性條件下是可逆的;另一方面,原料變成產(chǎn)物,除了脫水外沒有損失其他的物質。所以,地聚合物廢料經(jīng)粉碎后,應該可以直接當作原料再來制各地聚合物材料,這樣就節(jié)省了大量的原材料、能源并減少對環(huán)境的污染。