可降解粘土基胶凝材料物理力学性能研究

探索和发掘蕴含在中国传统民居中的绿色建筑生态经验，有效利用自然资源和能源，发挥被动式节能优势，是今后农村建筑材料协调发展的重要途径，同时劣质土资源（尤其是盐渍土、沙化土、河道淤土等）的治理和利用以及如何优化利用是资源学、生态环境学和材料学研究的焦点问题。本研究以劣质粘土为原料，仿生自然界的蚁巢材料组成与结构，辅以植物纤维制备出具有较好抗水保温性能、可适时崩溃降解回归自然的粘土基胶凝材料，以满足社会主义型新农村建设对绿色墙材的需求。在此基础上建立劣质土活性评价方法，弄清其激活、固结机理，粘土基胶凝材料的结构形成、崩溃机理，最终实现土→建筑材料→土的循环，减轻环境负担。不仅为劣质粘土的固结、利用提供新的技术途径，还为劣质土区域的工程建设提供新型节能建筑材料，以此推动我国经济的可持续发展。

本项目针对劣质土资源（盐渍土、河道淤土及沙化土等）的治理和利用这一资源学、生态环境学和材料学研究的焦点问题，以黄河河道淤土（沙）、天津滨海盐渍土等劣质粘土为原料，在其资源特性分析的基础上，通过机械活化、无机盐活化、无机-有机复合活化的方法，提高了劣质土的反应活性，同时通过仿生蚁巢的材料组成与结构，辅以植物纤维制备出了具有较好性能的粘土基胶凝材料；研究了不同活化方法的激活机理、粘土基胶凝材料固结与结构形成机制、控制条件下结构与性能的演变规律。结果表明：在复合化学激发剂的作用下，劣质粘土的活性有了很大程度的提高，其活性激发与固结机理主要涉及劣质土中的硅、铝物质基团表面悬空键的形成和两套强度网络体系的形成；利用活化劣质土制备的粘土基胶凝材料具有较好的力学性能（抗压强度10 MPa -20MPa）和耐水性能（软化系数≥0.75）；耐久性试验分析显示，在控制的条件下，粘土基胶凝材料性能逐渐劣化，最终可回归自然。本项目研究，为满足新型村镇建设过程对节能、保温、绿色新型墙体材料的需求，在具有劣质土的区域，因地制宜的建造新型生土建筑奠定了基础。