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[摘 要]碱矿渣水泥是碱金属化合物作为碱组分激发矿渣（铝硅酸盐组分）而得到的一种水硬性胶凝材料。但其使用量与普通硅酸盐水泥混凝土相比仍较小，要将其真正大量推广应用，还需解决诸多制约因素。本文主要从碱矿渣水泥及其混凝土的工作性、强度、变形性能以及耐久性这四个方面阐述了其目前的研究进展，并对碱矿渣水泥及混凝土研究提出展望。
[关键词]碱矿渣；工作性；强度；变形；耐久性
中图分类号：G406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0042-01
1.工作性
良好的工作性是获得均匀密实混凝土的基本前提。尹耀霄等[1]研究发现，以水玻璃为碱激发剂时，在一定范围内其浓度越低，碱矿渣水泥砂浆流动性越大。不添加任何外加剂的碱激发矿渣水泥混凝土流动性往往较差，需要使用减水剂来改善其流动性[2]。Palacios等[3]发现，萘系减水剂、羧酸盐减水剂等在水玻璃激发碱矿渣水泥净浆时无改善作用，而当NaOH为激发剂时，萘系减水剂对碱矿渣水泥的流动性有较小的改善作用。以上研究表明，适用于硅酸盐水泥体系的减水剂，如萘系、聚羧酸系等，在用于碱矿渣水泥体系时，并不能产生积极的作用。
2.强度
范小春等[4]、费建刚等[5]的研究表明，在不掺任何外加剂的情况下，碱激发混凝土较普通硅酸盐混凝土有更好的强度，主要是因为碱矿渣浆体与粗骨料紧密结合，界面的粘结强度较高所致。同时，在不掺任何添加剂的情况下，碱激发混凝土主要呈现早期强度增长较快，后期基本无增长的趋势，表明此材料具有良好的早强性能，而后期强度基本无增长，这是因为其在任何龄期的干缩均比普通混凝土大的多，较大的干缩致使混凝土内部出现微裂纹，导致其后期强度无增长。
3.变形性能
研究表明，碱组分种类、浓度等均会影响碱矿渣水泥的化学收缩和干缩。当碱组分为NaOH时，碱矿渣水泥28d龄期的化学收缩量与硅酸盐水泥的相当；而当碱组分为水玻璃时，其收缩量比硅酸盐水泥的略小。Wallah等[6]的研究表明，与硅酸盐水泥相比，碱矿渣水泥混凝土的干缩较大；此外，碱组分为NaOH的碱矿渣混凝土干缩比碱组分为水玻璃的大，前者的干缩在180d内会随龄期增长持续增大；后者的干缩发展规律与硅酸盐水泥混凝土的相似，在120d龄期后干缩进入相对稳定阶段；另外，碱含量在3%～6%范围内增加，干缩增大。
4.耐久性
Bakharev等人[7]将碱激发的普通硅酸盐混凝土和矿渣混凝土浸入乙酸溶液（PH=4）一年时间，发现碱矿渣混凝土强度损失了33%，而普通水泥混凝土强度损失了47%。Gourley等[8]提出，使用寿命为50年的普通硅酸盐水泥混凝土，在硫酸盐溶液（PH=1）中循环80次后，质量损失为25%，碱激发混凝土损失相同质量的情况下，可经历1400次浸泡循环，其使用寿命为900年。由此，碱矿渣混凝土的耐化学腐蚀性比普通硅酸盐混凝土的好。另外，碱激发胶凝材料的碳化机理与硅酸盐水泥也具有明显的区别，研究表明，碱矿渣浆体碳化后除了产生碳酸钙，还存在含铝的残余硅质凝胶，导致强度下降。
5.结论与展望
碱矿渣水泥混凝土是一个不同于硅酸盐水泥混凝土的体系，目前对于这一体系还没有建立统一的标准，且由于不同地区所产的矿渣本身存在质量和化学成分上的差异，相同条件下生产出的混凝土性能各异。因此，实验研究结果往往不具普适性。为解决这一难题，需要找到一种基于原材料的快速分类方法，并建立与之相对应的基于产品性能要求进行调整的胶凝材料理论体系。
参考文献
[1] 尹耀霄，王远辉，许亮等.碱激发矿渣混凝土配合比设计研究[J]建材世界.2015.35（5）：23-26.
[2] TEIXEIRA-PINTO A， FERNANDES P，JALALI S. Geopolymer Manufacture and Application -Main problems When Using Concrete Technology [A] Geopolymers 2002 International Conference [C]，Melbourne， Australia， Siloxo Pty LTD，2002.
[3] PALACIOS M， PUERTAS F. Effect of super plasticizer and shrinkage-reducing admixtures on alkali-activated slag pastes and mortars[J].Cement Concrete Res，2005，35：1358-1367.
[4] 范小春，刘东等.无机聚合物混凝土路面板不同龄期抗压性能试验研究[J]混凝土，2012，34（4）：69-.
[5] 费建刚等.碱矿渣混凝土基本力学性能试验研究[J]信阳师范学院学报，2017，3：485-486.
[6] CHINDAPRASIRT P，CHAREERAT T，SIRIVIVATNAN V. Workability and strength of coarse high calcium fly ash geopolymer [J].Cem Concr Comp，2007，29：224-229.
[7] Bakharev T， Sanjayan JG， Cheng YB. Resistance of alkali-activated slag concrete to acid attack. Cem Concr Res 2003；33：1607–11.
[8] Gourley JT， Johnson GB. Developments in geopolymer precast concrete. In： Proc of Geopolymer 2005 World Congress， 139-143， geopolymer green chemestry and sustainable development solutions， S. Quentin， France； 2005.
基金項目
重庆交通大学大学生创新创业训练计划项目资助（201710618101）。
[关键词]碱矿渣；工作性；强度；变形；耐久性
中图分类号：G406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0042-01
1.工作性
良好的工作性是获得均匀密实混凝土的基本前提。尹耀霄等[1]研究发现，以水玻璃为碱激发剂时，在一定范围内其浓度越低，碱矿渣水泥砂浆流动性越大。不添加任何外加剂的碱激发矿渣水泥混凝土流动性往往较差，需要使用减水剂来改善其流动性[2]。Palacios等[3]发现，萘系减水剂、羧酸盐减水剂等在水玻璃激发碱矿渣水泥净浆时无改善作用，而当NaOH为激发剂时，萘系减水剂对碱矿渣水泥的流动性有较小的改善作用。以上研究表明，适用于硅酸盐水泥体系的减水剂，如萘系、聚羧酸系等，在用于碱矿渣水泥体系时，并不能产生积极的作用。
2.强度
范小春等[4]、费建刚等[5]的研究表明，在不掺任何外加剂的情况下，碱激发混凝土较普通硅酸盐混凝土有更好的强度，主要是因为碱矿渣浆体与粗骨料紧密结合，界面的粘结强度较高所致。同时，在不掺任何添加剂的情况下，碱激发混凝土主要呈现早期强度增长较快，后期基本无增长的趋势，表明此材料具有良好的早强性能，而后期强度基本无增长，这是因为其在任何龄期的干缩均比普通混凝土大的多，较大的干缩致使混凝土内部出现微裂纹，导致其后期强度无增长。
3.变形性能
研究表明，碱组分种类、浓度等均会影响碱矿渣水泥的化学收缩和干缩。当碱组分为NaOH时，碱矿渣水泥28d龄期的化学收缩量与硅酸盐水泥的相当；而当碱组分为水玻璃时，其收缩量比硅酸盐水泥的略小。Wallah等[6]的研究表明，与硅酸盐水泥相比，碱矿渣水泥混凝土的干缩较大；此外，碱组分为NaOH的碱矿渣混凝土干缩比碱组分为水玻璃的大，前者的干缩在180d内会随龄期增长持续增大；后者的干缩发展规律与硅酸盐水泥混凝土的相似，在120d龄期后干缩进入相对稳定阶段；另外，碱含量在3%～6%范围内增加，干缩增大。
4.耐久性
Bakharev等人[7]将碱激发的普通硅酸盐混凝土和矿渣混凝土浸入乙酸溶液（PH=4）一年时间，发现碱矿渣混凝土强度损失了33%，而普通水泥混凝土强度损失了47%。Gourley等[8]提出，使用寿命为50年的普通硅酸盐水泥混凝土，在硫酸盐溶液（PH=1）中循环80次后，质量损失为25%，碱激发混凝土损失相同质量的情况下，可经历1400次浸泡循环，其使用寿命为900年。由此，碱矿渣混凝土的耐化学腐蚀性比普通硅酸盐混凝土的好。另外，碱激发胶凝材料的碳化机理与硅酸盐水泥也具有明显的区别，研究表明，碱矿渣浆体碳化后除了产生碳酸钙，还存在含铝的残余硅质凝胶，导致强度下降。
5.结论与展望
碱矿渣水泥混凝土是一个不同于硅酸盐水泥混凝土的体系，目前对于这一体系还没有建立统一的标准，且由于不同地区所产的矿渣本身存在质量和化学成分上的差异，相同条件下生产出的混凝土性能各异。因此，实验研究结果往往不具普适性。为解决这一难题，需要找到一种基于原材料的快速分类方法，并建立与之相对应的基于产品性能要求进行调整的胶凝材料理论体系。
参考文献
[1] 尹耀霄，王远辉，许亮等.碱激发矿渣混凝土配合比设计研究[J]建材世界.2015.35（5）：23-26.
[2] TEIXEIRA-PINTO A， FERNANDES P，JALALI S. Geopolymer Manufacture and Application -Main problems When Using Concrete Technology [A] Geopolymers 2002 International Conference [C]，Melbourne， Australia， Siloxo Pty LTD，2002.
[3] PALACIOS M， PUERTAS F. Effect of super plasticizer and shrinkage-reducing admixtures on alkali-activated slag pastes and mortars[J].Cement Concrete Res，2005，35：1358-1367.
[4] 范小春，刘东等.无机聚合物混凝土路面板不同龄期抗压性能试验研究[J]混凝土，2012，34（4）：69-.
[5] 费建刚等.碱矿渣混凝土基本力学性能试验研究[J]信阳师范学院学报，2017，3：485-486.
[6] CHINDAPRASIRT P，CHAREERAT T，SIRIVIVATNAN V. Workability and strength of coarse high calcium fly ash geopolymer [J].Cem Concr Comp，2007，29：224-229.
[7] Bakharev T， Sanjayan JG， Cheng YB. Resistance of alkali-activated slag concrete to acid attack. Cem Concr Res 2003；33：1607–11.
[8] Gourley JT， Johnson GB. Developments in geopolymer precast concrete. In： Proc of Geopolymer 2005 World Congress， 139-143， geopolymer green chemestry and sustainable development solutions， S. Quentin， France； 2005.
基金項目
重庆交通大学大学生创新创业训练计划项目资助（201710618101）。