1.背景
由于世界人口的爆炸性增长，每个国家对资源的需求都增加了。其中，水泥基材料已成为适应城市化进程的重要材料。目前，水泥基材料占每年从地球上提取材料总量的三分之一以上，所以水泥生产和使用的增加导致了目前技术中二氧化碳排放量的增加。
其中，硅酸盐水泥制造业是造成全球变暖的主要行业之一，碳排放量占人类活动总排放量的10%。硅酸盐水泥生产过程中产生的污染物包括二氧化碳、粉尘、氮氧化物、氧化硫化合物等。相比之下，非波特兰水泥不仅具有优异的力学性能、高的抗腐蚀性介质性能，而且具有环保和经济适用性，因此，非波特兰水泥被认为是传统水泥的替代品。
2.碱活化水泥
碱活化水泥(AACs)在20世纪60年代被发现，作为传统硅酸盐水泥的替代品，已成为绿色混凝土的候选者之一。碱活性水泥是将工业废料中的天然硅酸铝或硅酸铝前体溶于碱性溶液中形成的胶凝材料。当这些凝胶材料与碱性活化剂混合时，会发生凝聚和硬化，形成具有良好机械性能和耐久性的胶粘剂。研究发现，相较于波特兰水泥，碱活化水泥在混凝土可以减少55% -75%的二氧化碳排放。
图表1碱活化水泥制造过程
在混凝土的生产过程中，AAMs(碱活性材料)的优异性能覆盖率在一定程度上甚至超过了传统硅酸盐水泥基混凝土的所有性能要求。因此，AAMS的应用范围非常广泛，从核废料的固定化到高价值复合材料的制造，甚至是大容量基础设施的建设，使得AAMS被认为是一种应用广泛的材料。这些材料的有益特性的例子包括以下类别:
（1）早期和最终抗折抗压强度;耐高温，包括保温性能;在化学(包括酸性)腐蚀下稳定;
（2）出色的稳定性;金属或非金属表面附着力强;对钢筋进行有效钝化;
（3）低渗透液体和氯离子;经济适用的;低二氧化碳排放。
3.铝酸钙水泥
铝酸钙水泥(CAS)是一种特殊的水硬性粘合剂，具有高强度、阻燃性、耐磨性和耐腐蚀性等优异性能。铝酸钙主要有单钙铝酸钙(CA)，十二钙七铝酸钙(C12A7)，铝酸钙(grossite) (CA2)和其他。铝酸钙水泥的水化反应是一个非常复杂的过程，受多种因素的影响，取决于时间、温度和添加物等诸多因素。在前期的研究工作中，明确了粉煤灰、硅灰、矿渣、废硅酸铝和硅酸盐水泥等废弃物对铝酸钙水泥水化过程的影响。值得注意的是，添加剂起到了重要作用:阻碍不必要的亚稳相CA、CAH10、C2AH8的形成，从而直接形成稳定的水化产物C3AH6和AH3。此外，添加剂缩短了诱导期，从而改变了热流曲线，导致热流主峰出现在之前。
钙酸水泥主要用于耐火浇注料和耐火喷涂材料的粘结剂。普通铝酸钙水泥有两个主要要求:
(1)设置合适的时间，保证足够的工作时间。一般初始凝结时间大于1h，最终凝结时间小于8h。初始设置与最终设置的间隔越短越好;
(2)充分的早期强度，即养护一天可达到水泥标签规定强度的60% ~ 70%，养护三天可达到90%以上。
除以上两点外，纯铝酸钙水泥还要求有一定的耐火度和良好的性能，以满足施工要求和高温使用要求。中、低档耐火浇注料，如粘土、高铝酸钙浇注料，采用普通铝酸钙水泥作为粘结剂。刚玉、莫来石、含铬刚玉、刚玉尖晶石等高档耐火浇注料采用纯铝酸钙水泥作为粘结剂。普通氧化铝耐火浇注料铝酸钙水泥掺量为10%~20%，低水泥耐火浇注料掺量为5%~7%，超低水泥浇注料掺量小于3%。
在不定型耐火材料中，广泛采用铝酸钙水泥为粘结剂的浇注料:
(1)粘土浇注料使用温度为1300-1450度。一般用于轧钢加热炉、各种热处理炉、锅炉、立窑、回转窑的预热区内衬。
(2)高铝浇注料使用温度为1400-1550度，可用于各种热处理炉衬和燃烧器(电炉钢槽、石灰立窑高温段、回转窑头、电厂锅炉炉衬)。
(3)刚玉浇注料使用温度为1500-1650度。主要用于各种高温炉、高温部件的内衬。炉衬体、电炉顶三角区炉衬体、LF炉罩、石化工业催化裂化反应器高温耐磨炉衬体等。
文：张子璇。参考文献：
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