地质聚合物的定义及结构:
地质聚合物(Geopolymer)是由⼀种碱激发⽽成的⽆机聚合物,是⼀种主要以⾮晶态形 式存在的硅铝酸盐材料。在⽬前的研究中,地质聚合物主要采⽤天然矿物、固体废物(如: 粉煤灰、⼯业废渣等铝硅酸盐⼯业废物)或以硅铝化合物为原料制备的⼯业材料制备⽽成。 具体⽽⾔,是由硅氧四⾯体(SiO4)和铝氧四⾯体(AlO4)胶连形成的三维⽴体⽹络⽆机凝胶体。由于地质聚合物(以下简称“地聚物”)具有特殊的三维⽹状结构,其具有⽐⽔泥和钢筋混凝⼟等更优良的性能,如较低的碳排放、使⽤的耐久性、对洪涝的抗渗性、对极端天⽓的耐冻融循环或⾼温性能、对化⼯原料的耐侵蚀性能、能有效固定核废料和重⾦属离⼦。正因如此,地质聚合物在固核固废、密封辐射、隔绝⾼温等⽅⾯显⽰出⼴阔的应⽤前景, 是⼀种可持续的绿⾊材料(如图 1)。
地质聚合物原料来源图(1)
⾦刚⽯是⼀种导热性能极佳的⾮⾦属材料,其热传导率⾼达2000W/(m·K)。为探究⾦ 刚⽯的加⼊是否提⾼了地质聚合物的导热速率,本⽂选⽤⾦刚⽯微粉含量0%和15%的块体 进⾏红外热成像测试,结果如图 17 所⽰。实验中,正⽅体棱长为5cm,两种浆料配置完成 后的烘⼲时间为14d,测试所⽤红外热成像仪的型号为YOSEEN-X640A(武汉格物优信科技 有限公司)。两块体同时放置于加热板上,并从室温开始加热。
不含⾦刚⽯地聚物粘⼟块(左)和含有⾦刚⽯地聚物粘⼟块(右)的红外热成像 图,按时间顺序分别截图为(a)-(b)-(c)-(d) 取距离加热板相同距离的位置进⾏温度监控,左边块体⾦刚⽯含量为0%,右边块体⾦ 刚⽯含量为15%。从图中数据可以发现:在相同距离的位置处,含⾦刚⽯地聚物块体的温度 ⾼于不含⾦刚⽯地聚物。同时可观察到,含⾦刚⽯地质聚合物块体的传热更快,证明了⾦刚⽯微粉的加⼊提⾼了地聚物块体的导热速率。