对“碱激发胶凝材料耐高温性能”的文献综述获奖科研报告

对“碱激发胶凝材料耐高温性能”的文献综述获奖科研报告摘

要：火灾已经称为日常生活中的发生频率最高的灾种之一。其中，建筑结构火灾约占80%，严重威胁着人民的生命和财产安全，火灾造成的巨大损失，促使世界各个国家开始重視建筑防火。在建筑结构中常用的混凝土材料耐高温性能极差，即便是在短时间的火灾作用下，其结构性能也会遭受重大破坏，当环境温度超过600摄氏度时，混凝土的抗拉强度基本丧失，人们迫切需要一种新型的耐高温的建筑材料来解决建筑结构的耐高温性能。碱激发胶凝材料具有硬化速度快、早期强度高、耐腐蚀、耐高温、生产能耗低等优点，已引起建筑防火领域的广泛关注。

关键词：建筑防火;碱激发胶凝材料;文献综述

引言

2015年8月12日23：30左右，位于天津滨海新区塘沽开发区的天津东疆保税港区瑞海国际物流有限公司所属危险品仓库发生爆炸，进而引发了超过12个小时的大火。事故造成了165人罹难，房屋建筑等的损失数以亿计，类似的事故不计其数，火灾已经称为日常生活中的发生频率最高的灾种之一。其中，建筑结构火灾约占80%，严重威胁着人民的生命和财产安全，全世界每年因为火灾造成的直接或间接经济损失高达2000亿美元。我国火灾造成的损失也十分严重，据公安部的统计数据显示，每10年火灾直接造成的财产损失是近10年的2倍以上。火灾造成的巨大损失，促使世界各个国家开始重视建筑防火。

火灾在发生时，其环境温度高达数百摄氏度甚至上千摄氏度，这就对建筑结构和建筑材料在耐高温方面的性能提出了要求。在建筑结构中常用的混凝土材料耐高温性能极差，即便是在短时间的火灾作用下，其结构性能也会遭受重大破坏，当环境温度超过600摄氏度时，混凝土的抗拉强度基本丧失，人们迫切需要一种新型的耐高温的建筑材料来解决建筑结构的耐高温性能。

碱激发胶凝材料具有硬化速度快、早期强度高、耐腐蚀、耐高温、生产能耗低等优点，已引起建筑防火领域的广泛关注。碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一种新型无机非金属胶凝材料。碱激发胶凝材料是指由具有火山灰活性或潜在水硬性原料与碱性激活剂反应而成的一类胶凝材料，这类材料多以铝硅酸盐类矿物为主要原材料。常用的工业固体废弃物有：矿渣、钢渣、粉煤灰和煤矸石等，主要矿物成分均为硅酸盐或铝硅酸盐类。因此，可以考虑利用碱激发胶凝材料来替代混凝土，与受力筋一道，提高建筑结构的耐高温性能。

一、研究现状

2006年，捷克技术大学Zuda等人，对碱激发矿渣胶凝材料砂浆试件进行了抗火试验，考察其龄期28d经历25℃～1200℃高温的力学性能（抗压强度、抗折强度）。

从表1可以看出碱激发矿渣胶凝材料砂浆在800℃高温下强度下降明显，但随着温度升高抗压强度和抗折强度又逐渐增大。

2009年，澳大利亚Guerrier等人研究了28d的碱激发矿渣胶凝材料砂浆的力学性能以及200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃高温作用后的残余力学性能，发现碱激发矿渣胶凝材料砂浆的残余抗压强度分别为常温时的76%、73%、46%、10%、5%、2%。

2012年，韩国Won等人，采用无水偏硅酸钠激发矿渣制成碱激发矿渣胶凝材料砂浆，并掺加聚丙烯纤维、瓷粉、珍珠岩、硅粉等材料，得到28d的碱激发矿渣胶凝材料砂浆的残余抗压强度为57.4Mpa，当经过1200℃高温后，碱激发矿渣胶凝材料砂浆的残余抗压强度为20.9Mpa，残余率是常温时的21.8%。

南京工业大学杨南如指出：碱激发胶凝材料的熔点约为12500C}碱激发胶凝材料的导热系数为0.24-0.38W/（m·K），可与轻质耐火粘[0.3-0.4W/（m·K）]相媲美。碱激发胶凝材料具有较高的耐高温性能、水化热低、收缩小，与硅酸盐水泥相比，碱激发胶凝材料龄期7d，8d的收缩率分别为0.2%，0.5%，而硅酸盐水泥却分别为1.0%，3.3%，说明碱激发胶凝材料体积稳定性较好。

哈尔滨工业大学郑文忠对20℃一1200℃高温后AASCM（碱激发矿渣胶凝材料）和OPC（普通硅酸盐水泥）的抗压强度进行研究，选取试件尺寸为20mmX20mmX20mm，具体情AASCM残余抗压强度随温度的升高先增加后减小，600℃后的抗压强度（99.1Mpa）仍高于常温时抗压强度（94.6MPa）;与OPC试件相比，AASCM在800℃-1200℃高温后，强度虽稍有降低，但己趋于稳定，至1200℃时仍有40%的强度剩余，而经12000C高温后OPC强度己所剩无几。由此可见，AASCM保持了较高的残余抗压强度，其抗火性能优于OPC，可用于建筑领域。

丁庆军等制备了碱激发偏高岭土基地质聚合物，并利用轻集料陶砂制备了地质聚合物基轻质混凝土，考察了其力学性能和耐高温性能，结果表明：当胶砂比合适时，地质聚合物基轻质耐高温混凝土具有较高的强度、良好的耐高温性能和密度小等优良的性能特点。

寇德慧等制备了烧煤研石基地质聚合物胶凝材料，并考察了其耐久性。结果表明：烧煤研石基地质聚合物胶凝材料在700℃内抗压强度随温度升高下降幅度很小，焙烧温度为700℃时的抗压强度损失仅为5.8%，其耐高温性能高于硅酸盐水泥。

综合以上文献的研究成果可以看出：碱激发胶凝材料的耐高温性能较好，但是在800℃的时候会出现较为明显的下降，而随着温度的升高其性能会逐渐上升;碱激发胶凝材料经过800℃-1200℃的高温后，其残余抗压强度保持的较好。

二、问题与展望

上述文献中的研究的成果只建立了的是碱激发胶凝材料的温度与抗压强度之间的关系，以及碱激发胶凝材料残余抗压强度随温度的变化关系。因此，本人认为碱激发胶凝材料的研究还存在以下几个思路：

（1）碱激发胶凝材料抗压强度和温度曲线关系中，在800℃出现拐点的原因。

（2）碱激发胶凝材料的耐高温情况下的各个成分的配合比研究，找出碱激