[科普中国]-土壤聚合物水泥

土壤聚合物水泥是一种新型的碱激活水泥。其主要原料是含高岭石的黏土，经500~900℃煅烧，在一定细度的情况下与碱盐等均匀混合而成。

简介土壤聚合物水泥是一种新型的碱激活水泥。其主要原料是含高岭石的黏土，经500~900℃煅烧，在一定细度的情况下与碱盐等均匀混合而成。土聚水泥因在原料和水化产物中存在大量含硅铝链的“无机聚合物”，称之为“土壤聚合物”，土壤聚合物水泥(简称土聚水泥)也因此而得名。1

生产工艺(1)原材料

①高岭土。高岭土是土聚水泥的主要原料，生产土聚水泥对高岭土的纯度要求不高，高岭石含量偏低的黏土也可以采用。因此，可取用普通的黏土，如我国南方大量存在的红壤，就可作为生产土聚水泥的原料。

②碱与碱盐。土聚水泥可用KOH、NaOH等碱直接激活煅烧黏土，硅酸盐水泥熟料有时也被认为是激活剂的一种。

③混合材料：火山灰、活性较高的矿渣、粉煤灰、硅灰等工业废渣都可作为土聚水泥的混合材料。

④外加剂：主要为调节土聚水泥凝结时间的外加剂，有聚磷酸盐及偏磷酸盐等。

(2)工艺流程

含高岭石黏土加水一淘泥_脱水一烘干破碎_+煅烧(500~900℃)_加碱盐(碱)、混合材、外加剂→粉磨→包装。1

土聚水泥的物理化学性能(1)性能特点

土聚水泥在较低温度下(500~900℃)煅烧而成，其中处于介稳状态的偏高岭等无定形硅铝化合物经碱性激活剂的作用，硅铝链经历了一个由解聚到再聚合的过程。土聚水泥具有如下的优异性能。 ‘

①水化热低。土聚水泥在较低温度下制备而成，与普通硅酸盐水泥相比，土聚水泥“过剩”的能量小，表现出较低的水化热，用于大体积混凝土工程时不会造成急剧温升，避免了破环性热应力的产生。

②收缩小。土聚水泥表现出完全不同于普通硅酸盐水泥的水化机理，普通硅酸盐水泥水化后，产生较大的化学收缩，而土聚水泥水化后表现出较好的体积稳定性，收缩远小于普通硅酸盐水泥。

③早期强度高。与一般的碱激活水泥一样，土聚水泥表现了较高的早期强度，20℃下土聚水泥水化4h，抗压强度可达15~20MPa；使用优质骨料配制的土聚水泥混凝土，25℃下，1d抗压强度可达56MPa；土聚水泥后期强度也不下降，一定工艺条件下，土聚水泥制品的强度可达300MPa以上。因此，土聚水泥也被划分为化学键合陶瓷的范畴。

④抗渗性好，耐冻融循环。土聚水泥能形成致密的结构，强度较高，抗渗性能优良，而且孔洞溶液中电解质浓度较高，因而耐冻融循环的能力增强。

⑤耐化学侵蚀。土聚水泥水化时不产生钙矾石等硫铝酸盐矿物，因而能耐硫酸盐侵蚀；土聚水泥在酸溶液和各种有机溶剂中都表现了良好的稳定性。

⑥耐高温性能好。土聚水泥的熔点约为1250℃，显示了较好的高温力学强度，其耐火耐热性能远远优于普通硅酸盐水泥。

⑦耐水热作用。在水热条件下，普通硅酸盐水泥较易受到毁灭性破坏，而土聚水泥则可保持较好的稳定性。

⑧可自调温调湿。自然条件下，外界温度较低时，土聚水泥能吸收空气中的水分，当外界温度升高时，土聚水泥吸收的水分蒸发，在土聚水泥密封结构内部形成较稳定的温度湿度条件，消除了内表面的返潮现象。

⑨优良的耐久性。1

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学