赤泥地聚合物混凝土的耐久性能及劣化机理研究

水泥生产具有严重的高耗能和高污染问题，另外我国每年产生大量工业废渣得不到充分利用。利用工业废渣赤泥制备地聚合物材料部分替代水泥，对于我国这样一个能源紧缺和环境污染比较严重的国家具有重要意义。本项目以制备性能优良的赤泥地聚合物材料为目标，通过研究材料组成对赤泥地聚合物材料物理力学性能的影响，剖析铝硅酸盐聚合反应动力学过程与材料力学性能发展之间的关系，探索赤泥地聚合物材料结构性能设计的基本原理和方法，建立地聚合物强度发展的定量预测模型。在上述研究的基础上，利用人工气候的加速试验方法实现赤泥地聚合物基钢筋混凝土的加速老化；分析赤泥地聚合物混凝土原材料配合比、赤泥的用量、矿物掺合料的品种和用量、碱激发剂溶液浓度与比例等对赤泥地聚合物混凝土碳化、氯离子传输和钢筋锈蚀速率的影响，分别建立赤泥地聚合物混凝土的碳化、氯离子传输和钢筋锈蚀的速率预计模型，为赤泥地聚合物基钢筋混凝土结构的使用寿命预计奠定基础。

地聚合物是一类以无机[SiO4]、[AlO4]四面体为主要骨架，由离子键、共价键键合而成的无机硅铝酸盐。地聚合物具有绝热、耐燃、高强度、抗酸碱腐蚀、生产能耗低等特点。由于其原材料来源广泛、制备方便、能耗小、基本不排放 CO2，因此工程应用前景非常广泛。本项目以碱激发理论为基础，通过对烧结法赤泥的物理、化学性质分析，研究赤泥活性激发的有效措施，制备出高强、高赤泥掺量、良好的施工性能、高耐久性的碱激发赤泥基地聚合物胶凝材料。并通过微观检测方法分析了赤泥地聚合物胶凝材料的水化硬化过程，研究了碱激发赤泥基胶凝材料的微观结构、基体相的物相组成和结构对材料物理力学性能的影响。在上述研究的基础上，利用人工气候的加速试验方法实现赤泥地聚合物基钢筋混凝土的加速老化；分析赤泥的用量、碱激发剂种类、溶液浓度与比例等对赤泥地聚合物混凝土抗渗、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀、氯离子传输和钢筋锈蚀速率的影响。本项目的研究成果将为赤泥地聚合物基钢筋混凝土结构的使用寿命预计奠定基础。本项目共发表相关学术论文28篇，其中SCI收录论文8篇， EI收录11篇；参加国际会议2次，发表会议论文2篇；获得国家发明专利5项、实用新型专利1项，申请受理发明专利3项。