研究柳钢矿渣和粉煤灰的胶凝材料制备及水化机理

水泥理论的核心是依靠硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4FA）等极易在水中水化的高钙矿物在水中发生水化形成C-S-H凝胶及较高结晶态的水化矿物。其中以C-S-H凝胶起主要的胶凝作用。C-S-H凝胶是众多低结晶度的水化硅酸钙矿物的混合体。这些矿物单体不但具有很低的结晶度，而且有极小的晶体尺寸，多在胶体尺寸范围内，这种极小尺寸极低结晶度晶体组成的C-S-H凝胶具有很高的表面能，对各类无机颗粒都具有很强的“黏结”能力。普通的水泥混凝土正是依靠这种“黏结”能力将砂子和石子“黏结”在一起。这种“黏结”一般被认为是范德华力在起作用，但较高强度的“黏结”需要在每一个被黏结的颗粒周围都形成一定厚度的包裹层。如果包裹层不完整就会使黏结体的强度大幅度下降。因此当以水泥为胶凝材料制备混凝土时，往往对沙石的含土量限制的非常严格，因为黏土具有非常大的表面积，需要大量的C-S-H凝胶进行包裹。因此使用水泥去固结黏土处理各种地基基础时效果不好。

此外由于水泥是高钙体系，其水化后还形成大量的Ca（OH）2，造成混凝土在水体中溶出，耐酸、碱、盐性能差和易吸收CO2而发生体积变化等不良性能，从而导致一般水泥混凝土的寿命只有50～100a。(https://www.xing528.com)

凝石是富硅铝而贫钙的胶凝材料，其硬化机理是靠成岩流体对硅酸盐（固体废弃物）颗粒的溶解——再聚合，并将其他硅酸盐颗粒“焊接”在一起，其结合的化学力是共价键，因此凝石不但具有很高的强度，还具有不溶出、耐酸、耐碱、耐盐、体积稳定性好等特点。由于“焊接”的特点，少量的凝石就可以把集配良好的各类细粒硅酸盐矿物（如黏土、黄土、尾矿等）结合成高强度的整体，并具有良好的耐久性。