摘要：本文总结了矿物掺合料在混凝土材料中的作用，指出了活性效应的地位及其对其它效应的影响。分析激发胶凝材料活性的方法及其作用方式，从对混凝土材料性能的影响出发，提出激发胶凝材料活性时应注意的问题。在此基础上提出目前在化学活化胶凝材料领域的一个研究方向，实现这一目标所面临的困难，以及解决这一问题的一些思路。

　　1、引言

　　在混凝土材料中，胶凝材料是不可缺少的一个重要的组成部分。胶凝材料通过水化等反应，将砂、石等材料胶结在一起，形成具有较好力学性能和耐久性能的混凝土材料。袁润章等在分析水泥矿物的胶凝性时曾指出[1]，水泥矿物具有胶凝能力的本质与条件可以归结为三点：

　　(1)水泥熟料矿物的活性决定于其结构的不稳定性，这种结构不稳定性的原因或者是由于它是介稳的高温型结构，或者是由于在矿物中形成了有限的固熔体，或者是由于微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响，或者是这些原因兼而有之;

　　(2)在晶体结构中存在着活性阳离子。结构中活性阳离子存在的原因或者是由于不规则的配位和配位数降低，或者是由于结构的变形，或者是由于它们在结构中电场分布的不均匀性，或者是这些原因兼而有之;

　　(3)胶凝材料硬化的决定性条件是能否形成足够数量的稳定的水化物，以及这些水化物能否彼此连生并形成网状结构。然而，除了水泥以外，一些工业废渣，如矿渣、粉煤灰、硅灰等也是在高温下形成的，甚至在一些天然矿物(如沸石等)中，也具有这些不稳定的结构特征。这些潜在能量的存在表明，这些矿物和工业废渣具有潜在的活性，这些材料也可以通过一些反应将砂、石等材料胶结在一起，形成具有较好性能的混凝土材料。因此，它们也可以作为一种胶凝材料，或者与其它组分结合，构成新的胶凝材料体系。目前，这些矿物掺合料已经成为混凝土材料中的一个重要组分，而且是胶凝材料的一个重要的组成部分。但是，由于组成和形成过程的差异，这些材料的活性远不及水泥熟料矿物。

　　从化学动力学角度看，矿物掺合料的反应速度较慢，尤其在冬季及北方地区，由于气温低，当在混凝土中掺入矿物掺合料时，因其活性发挥较慢，使得早期强度降低，凝结时间延长，脱模时间延长，影响施工进度，不能满足实际工程的需要。正是由于这一原因，使得矿物掺合料在混凝土中的应用受到很大的限制。近几十年来，一些研究者们开展了大量的工作，以寻求提高矿物掺合料活性的方法，但在怎样把这些矿物掺合料的潜能全部发挥出来，使之由被动的填充材料愈来愈多地转向质优价廉的宝贵资源方面还有待进一步创新。

　　本文从矿物掺合料在混凝土中的作用入手，分析矿物掺合料的活性效应与其它效应的关系和激发矿物掺合料活性的方式方法，提出选择激发方法时应注意的问题，以及对激发矿物掺合料活性方法的一些新构思，试图通过多学科相互借鉴与交叉的思维方式，寻找充分活化矿物掺合料新的突破点。

　　2、在混凝土材料中矿物掺合料的作用及对其性能的影响

　　沈旦申在研究粉煤灰在混凝土中的作用时提出了粉煤灰效应假说[2]，把粉煤灰对混凝土可能发生的效应归结为“形态效应”、“活性效应”和“微集料效应”三项基本效应。

　　所谓形态效应，泛指各种应用于混凝土中的矿物质粉料，由其颗粒的外观形貌、内部结构、表面性质、颗粒级配等物理性状所产生的效应。

　　所谓活性效应，是指混凝土中矿物掺合料的活性成分所产生的化学效应。

　　所谓微集料效应，是指矿物掺合料微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相中，就象微细集料一样，改善混凝土的结构和性能。

　　实际上，上述三种基本效应是所有矿物掺合料在混凝土中的作用形式，不仅粉煤灰如此，其它矿物掺合料也是如此，差别仅仅是作用程度的不同。活性效应是矿物掺合料在混凝土中作用的一个重要组成部分。矿物掺合料之所以得到普遍的应用，就是因为它具有一定的反应能力，形成类似于水泥熟料水化产物的反应产物，这些反应产物的形成，使混凝土材料的结构得到改善。勿容置疑，活性效应是矿物掺合料对混凝土材料性能贡献的一个重要方面。活性效应是微集料效应发挥的基本保证。矿物掺合料的微集料效应来自于三个方面：一是这些矿物微粉颗粒本身具有较高的强度;二是这些矿物微粉颗粒与水化产物之间具有较好的粘结性能;三是这些矿物微粉颗粒在水泥浆体中分散状态良好，有助于新拌混凝土和硬化混凝土均匀性的改善，也有助于混凝土中孔隙的填充与“细化”。其中矿物微粉颗粒与水化产物之间具有较好的粘结性能是其它两者的基础。只有当微集料颗粒与水化产物紧密

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