對(duì)“堿激發(fā)膠凝材料耐高溫性能”的文獻(xiàn)綜述獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

對(duì)“堿激發(fā)膠凝材料耐高溫性能”的文獻(xiàn)綜述獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：火災(zāi)已經(jīng)稱為日常生活中的發(fā)生頻率最高的災(zāi)種之一。其中，建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)約占80%，嚴(yán)重威脅著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，火災(zāi)造成的巨大損失，促使世界各個(gè)國家開始重視建筑防火。在建筑結(jié)構(gòu)中常用的混凝土材料耐高溫性能極差，即便是在短時(shí)間的火災(zāi)作用下，其結(jié)構(gòu)性能也會(huì)遭受重大破壞，當(dāng)環(huán)境溫度超過600攝氏度時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度基本喪失，人們迫切需要一種新型的耐高溫的建筑材料來解決建筑結(jié)構(gòu)的耐高溫性能。堿激發(fā)膠凝材料具有硬化速度快、早期強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫、生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點(diǎn)，已引起建筑防火領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。

關(guān)鍵詞：建筑防火;堿激發(fā)膠凝材料;文獻(xiàn)綜述

引言

2015年8月12日23：30左右，位于天津?yàn)I海新區(qū)塘沽開發(fā)區(qū)的天津東疆保稅港區(qū)瑞海國際物流有限公司所屬危險(xiǎn)品倉庫發(fā)生爆炸，進(jìn)而引發(fā)了超過12個(gè)小時(shí)的大火。事故造成了165人罹難，房屋建筑等的損失數(shù)以億計(jì)，類似的事故不計(jì)其數(shù)，火災(zāi)已經(jīng)稱為日常生活中的發(fā)生頻率最高的災(zāi)種之一。其中，建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)約占80%，嚴(yán)重威脅著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，全世界每年因?yàn)榛馂?zāi)造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2000億美元。我國火災(zāi)造成的損失也十分嚴(yán)重，據(jù)公安部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每10年火災(zāi)直接造成的財(cái)產(chǎn)損失是近10年的2倍以上?；馂?zāi)造成的巨大損失，促使世界各個(gè)國家開始重視建筑防火。

火災(zāi)在發(fā)生時(shí)，其環(huán)境溫度高達(dá)數(shù)百攝氏度甚至上千攝氏度，這就對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和建筑材料在耐高溫方面的性能提出了要求。在建筑結(jié)構(gòu)中常用的混凝土材料耐高溫性能極差，即便是在短時(shí)間的火災(zāi)作用下，其結(jié)構(gòu)性能也會(huì)遭受重大破壞，當(dāng)環(huán)境溫度超過600攝氏度時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度基本喪失，人們迫切需要一種新型的耐高溫的建筑材料來解決建筑結(jié)構(gòu)的耐高溫性能。

堿激發(fā)膠凝材料具有硬化速度快、早期強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫、生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點(diǎn)，已引起建筑防火領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。堿激發(fā)膠凝材料是近年來新發(fā)展起來的一種新型無機(jī)非金屬膠凝材料。堿激發(fā)膠凝材料是指由具有火山灰活性或潛在水硬性原料與堿性激活劑反應(yīng)而成的一類膠凝材料，這類材料多以鋁硅酸鹽類礦物為主要原材料。常用的工業(yè)固體廢棄物有：礦渣、鋼渣、粉煤灰和煤矸石等，主要礦物成分均為硅酸鹽或鋁硅酸鹽類。因此，可以考慮利用堿激發(fā)膠凝材料來替代混凝土，與受力筋一道，提高建筑結(jié)構(gòu)的耐高溫性能。

一、研究現(xiàn)狀

2006年，捷克技術(shù)大學(xué)Zuda等人，對(duì)堿激發(fā)礦渣膠凝材料砂漿試件進(jìn)行了抗火試驗(yàn)，考察其齡期28d經(jīng)歷25℃～1200℃高溫的力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度）。

從表1可以看出堿激發(fā)礦渣膠凝材料砂漿在800℃高溫下強(qiáng)度下降明顯，但隨著溫度升高抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度又逐漸增大。

2009年，澳大利亞Guerrier等人研究了28d的堿激發(fā)礦渣膠凝材料砂漿的力學(xué)性能以及200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃高溫作用后的殘余力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)堿激發(fā)礦渣膠凝材料砂漿的殘余抗壓強(qiáng)度分別為常溫時(shí)的76%、73%、46%、10%、5%、2%。

2012年，韓國Won等人，采用無水偏硅酸鈉激發(fā)礦渣制成堿激發(fā)礦渣膠凝材料砂漿，并摻加聚丙烯纖維、瓷粉、珍珠巖、硅粉等材料，得到28d的堿激發(fā)礦渣膠凝材料砂漿的殘余抗壓強(qiáng)度為57.4Mpa，當(dāng)經(jīng)過1200℃高溫后，堿激發(fā)礦渣膠凝材料砂漿的殘余抗壓強(qiáng)度為20.9Mpa，殘余率是常溫時(shí)的21.8%。

南京工業(yè)大學(xué)楊南如指出：堿激發(fā)膠凝材料的熔點(diǎn)約為12500C}堿激發(fā)膠凝材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.24-0.38W/（m·K），可與輕質(zhì)耐火粘[0.3-0.4W/（m·K）]相媲美。堿激發(fā)膠凝材料具有較高的耐高溫性能、水化熱低、收縮小，與硅酸鹽水泥相比，堿激發(fā)膠凝材料齡期7d，8d的收縮率分別為0.2%，0.5%，而硅酸鹽水泥卻分別為1.0%，3.3%，說明堿激發(fā)膠凝材料體積穩(wěn)定性較好。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄭文忠對(duì)20℃一1200℃高溫后AASCM（堿激發(fā)礦渣膠凝材料）和OPC（普通硅酸鹽水泥）的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行研究，選取試件尺寸為20mmX20mmX20mm，具體情AASCM殘余抗壓強(qiáng)度隨溫度的升高先增加后減小，600℃后的抗壓強(qiáng)度（99.1Mpa）仍高于常溫時(shí)抗壓強(qiáng)度（94.6MPa）;與OPC試件相比，AASCM在800℃-1200℃高溫后，強(qiáng)度雖稍有降低，但己趨于穩(wěn)定，至1200℃時(shí)仍有40%的強(qiáng)度剩余，而經(jīng)12000C高溫后OPC強(qiáng)度己所剩無幾。由此可見，AASCM保持了較高的殘余抗壓強(qiáng)度，其抗火性能優(yōu)于OPC，可用于建筑領(lǐng)域。

丁慶軍等制備了堿激發(fā)偏高嶺土基地質(zhì)聚合物，并利用輕集料陶砂制備了地質(zhì)聚合物基輕質(zhì)混凝土，考察了其力學(xué)性能和耐高溫性能，結(jié)果表明：當(dāng)膠砂比合適時(shí)，地質(zhì)聚合物基輕質(zhì)耐高溫混凝土具有較高的強(qiáng)度、良好的耐高溫性能和密度小等優(yōu)良的性能特點(diǎn)。

寇德慧等制備了燒煤研石基地質(zhì)聚合物膠凝材料，并考察了其耐久性。結(jié)果表明：燒煤研石基地質(zhì)聚合物膠凝材料在700℃內(nèi)抗壓強(qiáng)度隨溫度升高下降幅度很小，焙燒溫度為700℃時(shí)的抗壓強(qiáng)度損失僅為5.8%，其耐高溫性能高于硅酸鹽水泥。

綜合以上文獻(xiàn)的研究成果可以看出：堿激發(fā)膠凝材料的耐高溫性能較好，但是在800℃的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)較為明顯的下降，而隨著溫度的升高其性能會(huì)逐漸上升;堿激發(fā)膠凝材料經(jīng)過800℃-1200℃的高溫后，其殘余抗壓強(qiáng)度保持的較好。

二、問題與展望

上述文獻(xiàn)中的研究的成果只建立了的是堿激發(fā)膠凝材料的溫度與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，以及堿激發(fā)膠凝材料殘余抗壓強(qiáng)度隨溫度的變化關(guān)系。因此，本人認(rèn)為堿激發(fā)膠凝材料的研究還存在以下幾個(gè)思路：

（1）堿激發(fā)膠凝材料抗壓強(qiáng)度和溫度曲線關(guān)系中，在800℃出現(xiàn)拐點(diǎn)的原因。

（2）堿激發(fā)膠凝材料的耐高溫情況下的各個(gè)成分的配合比研究，找出堿激