高岭土是一种重要的硅酸盐原料,由于其本身晶格内部的硅氧键与铝氧键的键能较大,故其通过晶格内部的键的断裂与晶格重组而生成新的物质结构的过程均需要较高的活化能,在工业生产中的具体表现为高温环境,这样就造成了烧成温度较高、能源消耗较大等一系列问题。而通过在一定的化学条件下对硅酸盐矿物晶体结构内部的硅氧键与铝氧键进行活化可降低其结构变化等反应过程中的活化能,本论文采取有机酸对高岭土原料进行活化,利用计算软件模拟高岭土的简化结构与有机酸以及水的反应,探究硅酸盐矿物在低分子量有机酸环境下的活化机理,并为提高碱激发胶凝材料性能提供新思路。理论研究结果表明,高岭土晶格内部的铝氧键的活化能低于硅氧键的活化能,在结构变化等反应过程中更容易遭到破坏;有机酸在活化高岭土时,其反应过程中形成具有六元环的结构的过渡态时,其活化能最低,反应速率最高。甲酸、柠檬酸活化高岭土的机理基本相同,只是形成过渡态时的活化能大小存在一定差异。甲酸与高岭土的Si-O-Si简化结构反应时,与桥氧键结合的反应速率远高于与硅氧四面体结合时的反应速率,其与桥氧键结合形成具有六元环结构的过渡态的活化能为68.51 KJ/mol,而其与硅氧四面体结合形成具有六元环结构的过渡态所需活化能为102.36 KJ/mol;甲酸与高岭土的Si-O-Al简化结构反应时,与铝氧键结合的反应速率远高于与硅氧键结合时的反应速率,其与铝氧键结合形成具有六元环结构的过渡态的活化能为13.77 KJ/mol,而其与硅氧键结合形成具有六元环结构的过渡态所需活化能为96.78 KJ/mol。实验研究结果表明,利用甲酸、柠檬酸及二者的复合酸对高岭土进行活化,结合DSC、XRD、SEM等测试手段分析活化过程中高岭土晶格内部的硅元素与铝元素的溶出率及活化前后高岭土性质的变化,结果表明有机酸活化高岭土的最佳活化制度为:在0.5mol/L的甲酸与0.5mol/L的柠檬酸按1:1组成的复合有机酸中活化24天;高岭土原料在最佳活化制度下活化后,其化学成分中的SiO2和Al2O3的含量均减少,干燥后粉体颗粒的粒径减小了 68.75%,比表面积增加了 65.19%,物质结构的结晶度变差,微观形貌变得相对毛糙,层状结构的棱边与层间破坏严重;然后对经复合有机酸在最佳活化制度下活化后的高岭土与高岭土原矿进行煅烧处理,对比其活化效果,结果表明,经复合有机酸在最佳活化制度下活化后的高岭土相比高岭土原矿而言,其最佳煅烧温度降低了约100℃;再将煅烧后制得的偏高岭土在不同制度下制取碱激发胶凝材料中,测定其对碱激发胶凝材料的性能,结果表明,在偏高岭土掺量为18%,水玻璃掺量为20%,水玻璃模数为1.3,水灰比为0.40的条件下制得的碱激发胶凝材料具有最好的力学性能。