1. 研究目的与意义
工业副产品和再生材料在碱激发剂的作用下形成的碱激发胶凝材料具有早强高强、低水化热、耐酸碱腐蚀性好、抗氯离子腐蚀性强和抗渗抗冻性良好等优异特性，但也存在着诸如快凝、收缩大、易产生裂缝和可能潜在碱骨料反应等危害。碱激发胶凝材料的性能受到胶凝组分的特性和激发剂的种类和掺量等多种因素的影响。根据碱金属的组成，它可分为以高炉矿渣（si ca）为代表的me2o-meo-me2o3-sio2-h2o体系和以偏高岭土和粉煤灰（si al）为代表的me2o-me2o3-si2o-h2o体系（其中的me代表碱金属离子，如k 、na 等）。前者的主要水化产物为低钙硅比的水化硅酸钙，后者的主要水化产物是碱性铝硅酸盐凝胶，后者也被称为地聚物水泥。
粉煤灰是燃煤高温燃烧后从烟气收集下来的一种类火山灰硅铝质混合细粉，主要物质为高温条件下形成的硅铝质球状玻璃体，我国的粉煤灰堆存量大，而实际所利用不多，大部分粉煤灰都在储灰场露天随意堆放且规模巨大，同时还产生了多方面的环境破坏和社会影响。矿渣是炼铁时铁矿石中的氧化铁被还原成为金属铁，sio2和al2o3等杂质则与石灰等溶剂结合而产生的副产物。矿渣在缓慢冷却的过程中结晶出大量的结晶矿物，其中只有硅酸二钙具有活性，因此，缓冷的矿渣在常温下基本没有活性，利用水玻璃作为激发剂，矿渣发生解体赋予其活性。碱激发矿渣/粉煤灰水泥同时发挥了矿渣的潜在水硬性和粉煤灰的火山灰活性，能有效改善碱矿渣水泥凝结过快、成型难控制、收缩大和易开裂及碱激发粉煤灰水泥早期强度低和强度发展慢等问题。在良好的配比设计下，它能提高粉煤灰的利用率，在不降低强度的同时减低费用、提高成型质量并利于水化产物的形成。
其水化过程首先是碱性激发剂中高浓度的oh-离子将矿渣和粉煤灰中ca-o，si-o和al-o等化学结合键打开，形成ca2 ，[h2sio4]2-，[h3sio4]- 和[h4alo4]- 等离子。根据电荷平衡原理，这些单元会与碱金属阳离子和聚合物前体连结在一起，形成链式结构和三维状结构而凝结硬化，释放水化热。此过程涉及到的诸多复杂步骤，如:溶解、沉淀、重组和缩聚。他们通常同时发生，且没有明确的区分时间，这给碱激发水泥的研究带来了困难。
2. 研究内容和预期目标
碱矿渣水泥具有优良的物理力学性能和耐久性能，本课题旨在制备复合修补材料性能要求的碱矿渣水泥净浆材料和砂浆材料。具体内容如下：
①原材料粉煤灰、矿渣、偏高岭土及化学试剂的基本物性分析。
②制备碱矿渣水泥：以矿渣作为主要原材料，分别改变粉煤灰和偏高岭土的掺量，通过对比选取适当的配比作为基准组，再将硝酸钡和硼砂为缓凝剂，二者进行复配，分析缓凝剂对碱矿渣水泥净浆凝结时间的影响。
3. 研究的方法与步骤
一、原材料及化学试剂的基本物性分析
本实验采用的原材料有粉煤灰、矿渣、偏高岭土，其中矿渣属于酸性矿渣，为富钙质原材料；实验所采用的粉煤灰为Ⅰ级灰，是由瑞恩混凝土搅拌站所提供；偏高岭土为铝质校正质原料，对复合胶凝体系的干燥收缩有一定的贡献作用；选用硼砂和酒石酸作为体系的缓凝剂；本实验选用由固体氢氧化钠调节为模数1.2的水玻璃作为激发剂，其原始浓度为39.8%，氧化钠的浓度为9%，二氧化硅含量为27.92%，初始模数为3.2；砂为市售黄砂；选用三聚氰胺减水剂和萘系减水剂作为碱矿渣复合胶凝体的减水剂以提高体系的强度，减少微裂缝的出现；将丁苯乳液、乳胶粉作为复合三元体系的聚合物，将它们进行复配；聚丙烯纤维和玄武岩纤维可以提高碱矿渣复合胶凝体系的韧性，改善其脆性。
二、碱矿渣水泥的制备及分析
4. 参考文献
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5. 计划与进度安排
第一阶段（第1-3周）:根据毕业论文的研究内容，制备碱矿渣水泥砂浆优良的物理性能和耐久性能，通过查找相关文献，初步了解水泥砂浆性能指标的检测方法及相关的国家标准及实验方案的撰写。
第二阶段（第4周）:进一步查阅碱矿渣水泥砂浆的相关文献，系统对碱矿渣水泥做了解，开始文献综述和开题报告相关材料的准备。
第三阶段（第5周）:进一步完善实验方案，将开题报告做详细的规划并逐步完善，以满足各要求。
