研究表明，12摩爾（12 M）氫氧化鈉是C類粉煤灰地質(zhì)聚合物砂漿的Zui優(yōu)堿激發(fā)劑濃度。C類粉煤灰富含鈣質(zhì)，其鈣成分在堿性活化劑作用下與鋁硅酸鹽溶解反應(yīng)協(xié)同作用，形成雙凝膠體系。這一特性使該體系無需熱養(yǎng)護即可在常溫下發(fā)展強度，彌補了低鈣前驅(qū)體通常需高溫才能達標的局限。

堿激發(fā)劑濃度的提升存在明確的區(qū)間。8 M時濃度過低，鋁硅酸鹽溶解不足，大量粉煤灰僅作為惰性填料；提升至10 M和12 M后，溶解速率與程度顯著增加，孔隙溶液中單體硅鋁物種增多并縮聚成典型的Si-O-Al和Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)。但濃度升至14 M時出現(xiàn)收益遞減，過高的堿度會促使結(jié)晶相生成或?qū)е氯芙馕镔|(zhì)過早沉淀絮凝，反而降低無定形凝膠的比例，削弱Zui終強度。

硅酸鈉與氫氧化鈉的比例同樣關(guān)鍵。2.5:1的配比不僅提供充足的活性硅源，還能調(diào)節(jié)整體堿度并緩和單一氫氧根的化學(xué)侵蝕性。能譜分析顯示，Zui優(yōu)條件下的元素比為Si/Al 4.46、Na/Al 1.18、Ca/Si 0.18，處于典型水化鋁硅酸鈉凝膠的穩(wěn)定區(qū)間。X射線衍射圖譜呈現(xiàn)明顯的非晶態(tài)寬峰，傅里葉變換紅外光譜證實了Si-O-T鍵的形成，直接證明鋁已成功取代硅鏈中的位置，形成了真正的地質(zhì)聚合物凝膠。

力學(xué)性能測試表明，12 M配比在28天齡期達到40.50 MPa的抗壓強度。相較于8 M、10 M和14 M配比，其強度優(yōu)勢分別高出15%、5%和9.5%，說明溶解不充分比堿度過高對強度的負面影響更為嚴重。抗折與拉伸強度雖呈相同趨勢，但增幅較小，符合水泥基材料特性：此類性能更易受孔隙率與界面缺陷影響，而非單純依賴基體密度提升。

常溫養(yǎng)護工藝大幅降低了現(xiàn)場能耗，支持原位澆筑與傳統(tǒng)模板施工，打破了地質(zhì)聚合物長期局限于預(yù)制構(gòu)件的物流瓶頸。該研究驗證了富鈣前驅(qū)體化學(xué)體系可替代熱激活工藝，結(jié)合機制砂的使用，為煤炭產(chǎn)區(qū)就地利用粉煤灰提供了明確的配比基準與微觀結(jié)構(gòu)參考，未來配方調(diào)整可據(jù)此進行對比優(yōu)化。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-16。本文為資料編譯。