邓新　徐方　朱新平　陈倩　倪明亮

摘要：以粉煤灰、矿粉两种工业废料为主要原材料，模数为1.2～1.8的水玻璃作为激发剂制备地聚合物。采用五因素四水平的正交试验组成设计方案，测试了水胶比（W）、碱激发剂掺量（S）、矿粉取代率（B）和水玻璃模数（M）在不同水平下试样的流动度、凝结时间、抗压强度和拉伸粘结强度。通过对结果进行极差分析和因素指标分析，得出这种绿色环保型修补材料的组成设计与性能指标之间的关联。综合分析得出，当水胶比为0.28，碱激发剂掺量为0.14，矿粉取代率为0.4，水玻璃模数为1.2时，制备出的地聚合物性能良好，达到绿色环保型建筑修补材料的要求。

关键词：地聚合物；粉煤灰；矿粉；水玻璃；修补

中图分类号：TU528.041

文献标志码：A文章编号：16744764（2016）01005400

Abstract：

We used two kinds of industrial waste of Fly ash and blast furnace slag as major raw materials， and modules of sodium silicate ranging from 1.2 to 1.8 as the activator to manufacture geopolymer. We conducted the orthogonal experiment in fivefactor and fourlevel form， and studied water to binder ratio （W）， alkaliactivator proportion （S）， blast furnace slag replacement ratio （B） and the module of sodium silicate （M） on the four essential properties including the fluidity， setting time， compressive strength and tensile bond strength of the geopolymer used in green materials for construction mending. The relation between mix design and performance index of the green repair material were investigated by range analysis and factor analysis. By synthetic analysis， an excellent geopolymerbased green material for construction mending could be manufactured when W， S， B and M were 0.28， 0.14， 0.4， 1.2， respectively.

Keywords：geopolymer； fly ash； blast furnace slag； sodium silicate； repairing

地聚合物最早由法国科学家Joseph Davidovits于1978年提出。地聚合物具有耐久性好、抗渗性强、早强等优越的性能[14]，其生产过程不需经过传统硅酸盐水泥的“两磨一烧”工艺，能源消耗和CO2的排放极低，是一种绿色环保型材料[5]。近年来，国际上地聚合物研究的主要合成材料由传统的高岭土转向粉煤灰[58]。2014年，中国粉煤灰产量高达5.78亿吨，综合利用量为4.05亿吨，利用率仅为70.07%。并且，中国粉煤灰的堆存量逐年递增，大量土地被占用。粉煤灰对资源与环境的负面作用亟待解决[9]。

当前，地聚合物在国际上是研究最为热门的工程材料之一。然而，影响地聚合物材料性能的因素是多方面的[1012]。Tchakoute 等[13]研究了Al2O3/Na2O的摩尔比对地聚合物凝结时间、线性收缩和抗压强度的影响。……