水泥作为最常见的建筑材料，其全球年使用量为42亿吨，每生产1吨水泥会向大气中排放0.8~1吨的二氧化碳。根据国际能源署（IEA）的数据，全球建筑行业的碳排放占总体温室气体排放的约36%。根据国际水泥协会（WBCSD）的数据，全球水泥生产和使用过程中的碳排放占建筑行业碳排放的约8~10%。 工业固体废物，是工业生产活动中产生的固体废物。经统计，2023年中国煤矸石、粉煤灰、磷石膏、赤泥、冶炼渣等典型大宗工业固废产生量达到42.34亿吨 ，综合利用量为25.7亿吨，仍有大量固废得不到有效的利用和处置，固体废物通常难以处理，并且会侵占大量土地，对环境造成污染。 在金属冶炼和加工过程中产生的高炉矿渣、钢渣等固废和在煤炭开采和使用过程中产生煤矸石、粉煤灰、炉渣等固废站所有工业固体废物的很大一部分，据统计，2012年我国粉煤灰堆存量超过10亿吨，2020年，我国粉煤灰年产量达到5亿吨；2012年至2021年，我国矿渣年产量均超过1亿吨。目前，我国的固废资源化利用率仅约为50%。 Geopolymer词最早由法国科学家Joseph Dav-idovits提出,Geopolymer原意是指由地球化学作用（Geochemistry）或人工地质合成作用（Geosynthesis）形成的硅铝酸盐矿物聚合物。现包括所有采用天然矿物或固体废弃物制备具有硅氧四面体和铝氧四面体结构的凝胶聚合材料。我国学者将“Geopolymer"翻译为“地质聚合物”。 地质聚合物的主要原材料包含硅、铝元素的前驱体(工业废渣)，在常温或高温环境经碱的催化作用下并通过恰当的工艺制得的具有三维网络结构的聚合胶凝材料。 据统计，地质聚合物在制备过程中可比水泥减少约60%~ 80%的CO2排放和60%的能耗；地质聚合物材料具有独特的三维网络结构，有早强快硬、体积稳定性好的特点，可以满足建筑结构材料的要求；具有耐酸碱、耐腐蚀性；渗透率低，固封能力强，以固体废弃物为原料制备地质聚合物，可实现“变废为宝”；热导率低，可满足防火阻燃的要求。 地质聚合物的优异性能决定其拥有广阔的应用前景，目前其主要应用于制备地质聚合物混凝土、地质聚合物注浆材料、快速修补材料、软土固化、污染土修复等方面。 |
