碱激发材料的深层理解.docx

碱激发材料的深层理解碱激发水泥是全球关于水泥研究的热点，发展十分迅速。本论文旨在进步深层次的从碱激发水泥的特征技术以及结构上的理解、粘结剂前体、反应过程、耐久性测试设计以及发展过程、可持续性等方面进行研究。志在使得碱激发水泥成为未来可持续建筑材料的先驱。以下将从上述的几个方面依次进行研究：一、特征尽管水泥基材料的表面特征已经为人们所熟知，但是由于主要贡献水泥基材料强度的物质的无序性、化学成分的熨杂性以及多样性导致了其至今没有被详细的理解，碱激发材料亦然如此。对碱激发材料的结构性分析成为了个尤为突出的问题。本文通过若干年的对AAMs的原位以及非原位特征技术的研究，在AAMS的纳米结构和显微结构方面有了更加深入的理解。2.1 纳米结构特征AAMs的纳米结构很大程度上取决于其前体的钙含量。高钙含量和低钙含量的前体物质的凝胶是可以共存的，且在强硬性环境下的共存稳定性更受人关注。文献指出C-A-S-H凝胶（这个综述也是这么称呼）在pH值大于12的C-S-H和N-ASH凝胶混合物中有一定的趋势成为最稳定的成分。用于分析AAMS主要的光谱分析技术有傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振<NMR）,主要使用NMR的魔角旋转技术（MAS）来研究A产和S产核，由此可以得知Al的配位态和Si的连通性来更深入了解C-A-S-H和N-A-S-H凝胶共同的网络结构，并用数学反褶积的方法来测员AAMS的NMR谱来量化各种成分谱峰的贡献量。如图1：批注Ll:图1：伴有反楷积成分峰的硅酸钠激发高.炉 矿渣养护14天浆体的MAS NMR Si的光谱. Fit谱是 反褶积峰的总和以及深灰色部分表示无水残渣。用NMR检测017、Na23、A127的核，可探测到N-A-S-H凝胶的具体凝结环境。同时在高磁条件下探测微量元素Ca43、K39、Mg25也会涉及到部分的有用信息。粉煤灰中所含的Fe会影响到这些被检测物质的NMR分辨率和光谱的质量，而基于矿渣和偏高岭土的材料则可获得高质量的光谱。红外光谱是对AAM分析的关键技术，尤其是对低钙系统，其可通过相应的波峰来得知Si-O-(Si.Al)框架的化学键连接情况。目前红外光谱技术应用以发展到：1)原位时间解折傅里叶变换光谱，其可在整个过程中时刻不断的采集红外光谱信息；2)红外显微技术，其可采集试样的空间解析红外数据。这两项技术融合后能极大提高对Si和Al因化学键构架种类不同而对凝胶结构产生影响的探测能力。FTIR仅探测化学键的振动而非实际的粒子。凝结过程中，早期富Al,之后富Si,前期有大量Si-O-Al键形成，这就涉及到了钙铝比，这是因为Si之间的AI插入速度十分快，随后随着粉煤灰中的Al的糅放，Si/Al比逐渐减低。对分布函数(PDF)分析技术涉及到豆杂混合物材料的原子之间的相互距离的计算。X射线和中子PDF分析法在对AAM起着决定性作用的凝胶物质的成分和结构方面的研究有很大的帮助。在图2的原位PDF分析中，其提供了分子级别结构的无序粘结阶段的发展.当使用同步加速源时这发展过程仅有三分钟,而使用高强度中心散射仪是则需要15分钟。批注L2:图2(a)原位收集的矿渣中硅酸钠反应的X射线的PDF数据(b)偏高岭土和矿渣的氢氧化钠和睢酸钠激发作用中收集的原位PDF数据的量,恢更为全系统128天100%反应(b)“High33H*ti、atcdUk*MnHighalkaliH-acU%Mcd%Uf0i.LwalkaliS-activ4cd¼Uqe对合成态或者热处理过样品的非原位分析中可对偏高岭土的结构和碱激发反应的产物得以进一步的理解，同时还包括分别由波兰特水泥水化物和高炉矿渣碱激发反应所得的C-A-S-H凝胶差异的理解。最近对碱激发高炉矿渣粘结剂中C-A-S-H凝胶的认识发展主要集中于对其硅酸盐键结构的真实结构描述的解释上，这与波特兰水泥水化反应产生的C-S-H凝胶有很大的区别。主要是高炉矿渣碱激发产生的凝胶中Ca/Si比很低，而Al含量很高，这可能是由于水化碳酸钙中C-S-H键的交联，见图3.14A tobermorite unitA11.3Acrosslink siteMterIayer 区岳区！区I区区区I区normal 11Atobermorite unitinterlayer批注L3:图3：C-N-A-S-H类水化硅酸钙凝胶中的结构特性、硅酸盐和 恺酸盐的位置环境、联接情况、内部分层的示意图关于AAM中的碱金属阳离子是作为维侬还是附着在C-AS-H表面的问题至今仍未彻底解答，因为在这个纳米级的粒子上根据现有的分析技术很难定义表面和内部。实验表明凝胶中吸收的碱一种化学成分函数影响而不是由表面决定的，表明了碱金属进入到凝胶结构中是意义重大的。这也在一定程度上及时了PDF分析结果中显示的AAM中的C-A-S-H和C3S水化产生的C-S-H是结果上的差异。2.2 显微结构特征对水泥显微结构分析使用最广泛的仪器当属扫描电子显微镜(SEM),其在对波特兰水泥和AAMs的分析中同样极具价值。需要收集大量试样的数据的话采用能量色散谱(EDS)»高分辨率的成分分析的则使用透射电子显微镜(TEM)o对于无序阶段的定量分析，例如低钙AAM中偏高岭土和N-A-S-H凝胶，已经通过搭配使用传统X射线衍射法和由SEM-EDS分析所支持的部分或未知晶体结构算法得以验证。这一方法对未来应用有着重要的潜藏作用。对成熟碱激发高炉矿渣试样的分析对碱激发反应的发展和循环的研究起着重要作用，存在于空隙液中的碱会导致已经硬化的材料长时间的后续反应和毡微结构的发展过程。在例如图4的些例子中，部分裂缝得以闭合就是因为此过程这也为以后的最优化和发展提供了有趣的范围。批注L4:图4：七年龄期的硅酸钠激发矿渣混凝上中装体的电健扫描图，显示了富的反应产物沉淀的周边和内部的微裂缝另外个关键的技术就是X线断层摄膨术，它能同时通过使用X射线在纳米或者微米尺寸级别上进行应用，也可以用TEM在纳米尺寸级别上应用，从三维上探测AAMS的孔隙和固体的几何构造。疏松多孔金属的电特性与它的孔隙结构和孔隙液的化学组成有着重要联系，因此使用交流阻抗光谱分析可得到水泥基材料水化过程中的微观结构发展。图5(a)是一个水泥基材料的典型阻抗谱，其中有高频弧和低频弧分别对应于电极-试块的材料体积作用和极化作用。图5(b)是碱激发矿渣在不同龄期的检测数据，高频弧部分和普通水泥基材料的结构微观结构特征基本相似，主要是三大特征：高频电阻Ri、仰角旬、体电阻Rh-在所测量的材料交流阻抗谱和材料真实的微观结构之间的关系上建立一个等效电路模型是极为玳要的。(SELo) abu_6bw_(a)6004503001500(b)5004003002001002.3最新模型构建方法在水泥研究领域近些年发展极快的的方面当属水化反应动力学机理的数学模型构建以及硬化态时生成的水化物的结构了。基于一起已发表应用的Cs-H拉伸试验技术，Pertas针对碱激发矿渣生成的C-A-S-H凝胶的原子结构模型进行研究。此研究涉及：1）合并Na来电荷平衡A1：2）预测C-A-S-H凝胶中的水化硅酸盐键的连接情况：3）在喊激发矿渣的NMR诺中对Q3位置环境的观测。为了能够如反应类水化硅酸钙C-AS-H凝胶的结构化学模型样详细的反应AAM的结构特征，需要对RiChardSOn的常规代替法进行拓展。MyerS等人提出了严格的对水化硅酸钙类物质结构交联程度的计算，同时Richardson也提出了重点在对水化硅酸凝胶层间距进行描述的晶体模型。这些模型对于正确解释C-A-S-H中Si的MASNMR光谱很有必要，它们提供了可能用于指导或者验证关于垃化各个位置的反褶积光谱这一复杂过程的结构性约束条件，因此可以对例如从合适的反褶积光谱中得到的Ca（AI+Si）比、链长等数据进行精确计尊。利用体素模型或者质量平衡模型来对水泥的阶段性聚合物的描述和预测成为现今水泥研究的关键技术。这项技术应用于富钙AAMS的研究当中，其中的C-A-S-H和例如水滑石这种第二产物的共存会对材料的例如强度或者耐久性这类性质起到决定性影响。最近通过热力学模型发展出的名为CNASH-SS的模型描述这个阶段是一个含有不同程度Al和碱的理想八包体固溶体，并给出了关于第四纪Ca-Na2O-A12O3-SiO2水系统以及三元和二元系统的精确描述，见图6.然而这些模型对于N-A-S-H这类的凝胶就不再适用了。这一类型凝胶的热力学方面的东西还几乎未被发现,但是基于与沸石的热力学知识的类比工作已经开展并得到了些关于对热量测量的数据上有前景的结果。Smiluer等人已经开展了一个基于与波特兰水泥水环境能量模型进行类比的碱激发偏高岭土粘合剂体积测定的描述。在化学层面上，目前在对N-A-S-H凝胶进行描述和模拟的技具前景的方法当属多尺寸模型了，该模型是由使用了密度作用理论的原子模拟方法得来的，而该模拟方法则被用于例如凝胶纳米结构的MomeCarlo模型这种更大尺寸的模拟上。这些为碱激发硅铝酸盐凝胶提供了新的洞悉方法，然而目前还未有任何的可以描绘钙离了对凝胶的影响的多尺度模型发表，以及这种方法的计算上的要求很高。但我们期盼着在对AAM的化学成分上的描绘和计算方面的资源可以在未来几年有着继续的提升！3.1 新型前体之前在AAMS的研究中常用的前体物质有高炉矿渣、粉煤灰、偏高岭土等，它们的物理化学特性已经得以很好的研究，本文着重对其他更多的新型前体进行介绍。3.1.1 硅锌矿渣硅镭矿渣是从硅锌矿石总冶炼出来的。其为不规则多孔非晶体颗粒，比高炉矿渣的钙含量要低，含有的束要成分钵是呈现出玻璃相的。这就导致了相比高炉矿渣它的活性更低。Kumar等人使用氢氧化钠作为激发剂来激发经过高能研磨的硅镭矿渣来制成水泥冰河以往普通的28天强度为IolMPa的碱激发水泥同样在27摄氏度的养护条件下养护。前者的强度可达到后者的三倍。3.1.2选尾矿3.1.2.1煤砰石煤肝石是在开挖和洗涤煤炭矿石时产生的废物，其本质就是铝硅酸盐，主要矿物成分为高岭石、石英和长石等。煤肝石作为一种废料在中国已达到38亿吨，可通过对其煨烧来制备非晶态铝硅酸盐作为被激发材料。经过氢氧化钠激发后再90摄氏度下固化24小时抗压强度可达42.5兆帕，1.1.1.2 红泥红泥也称为铝土矿废渣，其主要成分为SQ2、AI2O3、Fe2O3、石英的矿物相，含钠和钙、沸石以及赤铁矿。这些成分都适合用来做AAMs。使用红泥和稻壳灰来制备AAMs,其抗压强度可达20.5兆帕，长期固化后其抗压强度和杨氏模量明显增加，但延性减弱。1.1.1.3 矿山尾矿中国87%的钢存在于无烟煤中，从中提取完钿之后剩余的废料主要含石英、长石、沸石和硅酸钠等。有实验使用低钙粉煤灰来调节尾矿的钙铝比已用在碱激发反应中，并使用氢氧化钠溶液来激发它以作为AAMs已达到适合的物理性能。3.1.3 催化剂残留物全球炼油厂每年要产生16万吨的流体裂化催化FCC废催化剂残留物,其实质为一种由无定性的氧化硅和黏土构成的八面沸石。不同来源的催化剂组成和反应性以及过程都不-样，相当于不同类的材料参与碱激发反应。3.1.4 煤底灰煤底灰是在高炉底部收集到的煤炭燃烧的副产品。其与粉煤灰的产生过程相同，只不过粉煤灰是在高炉顶部收集而来,相比之下煤底灰颗粒更粗，含有细砂以及细砾石级别的颗粒。故其在用于碱激发之前需要先经过研磨。煤底灰比粉煤灰的半球形粒子和玻璃质物质少，这导致它作成AAMs材料的轻度要低一些。但由于其与波特兰水泥的相容性差以及含有较多的重金属导致其更受欢迎被当做潜在的碱激发粘合产品的前体物质。3.1.5 稻壳灰稻壳灰的主要化学成分是无定型态以及结晶相的具有高比表面积的二氧化硅（含量大于90-95%）,并带有部分碳残余（含量取决于燃耗条件）和微量的例如K和Ca的元素。稻壳灰中的无定型态的二氧化硅活性较高，可以用做凝硬性材料，但由于其自身不含Al,因此在用在碱激发反应中是需要外源的Al加入。316棕桐油灰棕牺油灰在东南亚国家被用作PC混凝土以及破激发的凝硬性添加剂。salih等人使用棕稠油灰、硅酸钠以及氢氧化钠制备碱激发粘结剂，其在60摄氏度的养护条件下养护28天后抗压强度达到32.5兆帕，并有其他人使用棕桐油灰结合其他例如稻壳灰、矿渣和砂浆的铝硅酸盐材料来提高其性能。3.1.7 废玻璃Tashima等人使用氢氧化钠和氢氧化钾溶液作为激发物来对碱激发废玻璃纤维的特性和微观结构进行研究。其砂浆试块在10摩尔每升的氢氧化钠溶液65摄氏度的养护条件下养护三天后抗压强度可达77兆帕。Balaguerpascual等人使用偏高岭土代替部分玻璃粉末后得到的砂浆试块抗压强度提升了8%,然而当不添加偏高岭土或者添加量少于3%时，其抗压强度会随时间降低，这证明/废玻璃碱激发反应它需要外源的Al,才能保证AAMS的稳定。3.1.8 废陶凭废陶瓷的主要成分为Sio2和AI2O3,以及除呈结晶相的石英和钠长石。偏高岭土的概念模型也可用于描述废陶瓷的碱激发反应。由于陶企的烧制温度远高于偏高岭土，故其反应活性要低于偏高岭土”Reig的研究中，移除废陶费中的各种杂质后将其制成平均粒径为30微米的颗粒，使用氢辄化钠和硅酸钠溶液来激发，65摄氏度下养护7天，最大抗压强度为41兆帕。3.1.9 水处理淤泥其实水库中水在冲刷石块表面后携带的微粒得堆积物,主要含诸如蒙脱石的蒙脱石类的黏土。将其粉碎，研磨，并在850摄氏度下处理6小时。配制含有70%这种粉末和30%高炉矿渣的混合物，并用氢氧化钠和硅酸钠的水溶液进行激发，得到的抗压强度为63兆帕，见图7所示。70605040302010 (Rdwv,ues W>SEOO批注（L7J:图7在自然环境温度卜养护不同时间的含30%高炉矿液和70%燃烧水席淤泥粉末的碱激发混合物在不同水灰比和不同碱用量的影响。3.1 10天然矿物长石：Feng等人将钠长石、氮氧化钠、碳酸钠混合经过热处理反应合成AAMs.将钠长石粉末分别配以不同比例的氢氧化钠或者碳酸钠在850-1150摄氏度的条件下加热，之后迅速冷却得到的粉末为非晶体态并具有很好的反应活性。当采取50%匆氧化钠1000摄氏度的方案，在25摄氏度下养护28天抗压强度为44.2兆帕。由于为了实现碱激发而使用了大量的碱导致了试块呈现粉化的趋势，但这足以证明长布是用来制作AAMs的。火山灰：有研究证明火山灰也可以搭配硅酸钠溶液作为碱激发粘合剂的前体物质。3.2 粘结剂系统最近有文章详细描述了低钙和高钙的AAMs.用AAMs替代部分波特兰水泥会导致凝结时间变长和早期强度减低。但额外添加碱来加速反应可以产生有用的混合水泥。粉煤灰在混合碱水泥中的反应速度远比不添加碱快，且取决于反应条件、微粒形状、矿物组成和颗粒级配.粉煤灰反应速度随玻璃质成分的增加、微粒粒径的减小以及碱性增强而加快。研究表明由不同类型碱以及不同碱性激发生成的AAMS的主要凝胶物质的构成上没有什么影响。Aanchez证明了PH值（大于12-13）和水化反应中的离子类型决定了铝酸钙和硅酸钙的水化反应的不同机制。Fernandez等人演示了使用固体碳酸钠和碳酸钾作为激发剂来激发含20%炉渣+40%高炉矿渣+40%偏高岭上的混合物制备水泥。从商业角度固体碳酸盐激发剂根据吸引力,相比硅酸盐类碱和匆氧化碱，虫价格便宜，处理方便。使用5%碳酸钠作为激发剂时可获得最高强度，主要产物为（N,C）-A-S-H和C-A-S-H凝胶。（我们以中性钠和碳酸钠为主开展研究的目的，便宜）4、耐久性方面的进展4.1耐久性测试：歧近的研究更加注重于研究碳激发水泥的反应过程和抗压强度，但却几乎忽略了其耐久性的研究，而这方面在波特兰水泥上已经被广泛应用。寂离子的侵蚀：氯离子的侵蚀对钢筋混凝耐久性膨响极大。DOoUglaS使用快速筑离子渗透测试（PCPT）来测试碱激发矿渣水泥混凝土的导电率，并与相应低水灰比的不同波特兰水泥混凝土的数值做对比。使用硅酸钠做激发剂制备的砂浆试块相比由碳酸钠或氢氧化钠作为激发剂制备的砂浆试块拥有更低的孔隙度和更好的孔隙结构,然而RCPT却表明硅酸钠激发矿渣砂浆试块的导电率相比其他两个要高，特别是前期。另外两者的导电率在3-90天阶段几乎没有变化.这说明影响试块导电率是取决于孔隙液的化学成分而不是孔障结狡。当对不同碱激发类型水泥测试时这一问题显得更为突出。有实验表明向激发水化凝水的特性会严重影响到氯离了的传输,RCPT是基于测试导电率的方法，这就同时取决于孔隙结构和孔隙液化学成分，当孔隙液中化学成分对导电率影响极大比如其PH值极高时，测试结果就会有误导性。因此有时应果用例如NordteSt（NT）的加速氯离子迁移测试法或者例如ASTM的水浸测试法，该方法是将被氯离子侵蚀后的试块置于硝酸银溶液中来显示氯离子的侵蚀深度。碳化：空气中的二氧化碳的侵入会使混凝土中的碱性减弱，增强其中钢筋的敏感性，碱激发混凝土中的钢筋的钝化也会因PH降低以及氯离子侵蚀的耦合作用受影响.AAMs中的碳化机制与普通波特兰水泥的碳化有明显不同，AAMS与波特兰水泥刚好相反，碱激发矿渣水泥由于慨乏氢氧钙石，其碳化主要集中在C-A-S-H上,产生含氧化铝的硅质残留和碳酸钙。碳化会导致碱激发混凝土的强度损失和孔隙体积增大，但其强度因此而损失的机制还需要进步研究。相对湿度：影响碳化的另一个关键因素是相对湿度，在包括AAMS在内的混凝土加速碳化测试中常用的相对湿度为50-70%,太高或者太低的相对湿度都会使得碳化速度降低。将为半硬化的式样置于低相对湿度的环境下加速碳化会导致严重的干缩和微裂缝,而这些无疑有利于加快AAMs碳化速度。采用加速碳化测试所得到的结果跟在自然环境下的碳化过程的结果是不完全相匹配的，当二氧化碳浓度很大时会改变反应时碳酸类碱的平均相,这就导致了采用加速碳化的方法的结果存在对碳化程度的过高评估。碳化对粘结剂部分的力学特性的影响还需进一步测试。碳化会使水泥基材料强度损失，但其中的机理还需研究。天然碳化和实验空里加速碳化的矛盾和问题需要若审关注。硫酸盐侵蚀:硫酸盐对混凝土的破坏主要因为在硬化后富钙的水泥水化物与硫酸盐反应生成具有膨胀性的产物，将产生内压力和膨胀，使得混凝土更易受到破坏。由于AAMS的水化产物的化学相与波兰特水泥不同以及不含或者少量的AFm相，因此AAMs受硫酸盐侵蚀的机理与波特兰水泥的截然不同。Shi对碱激发矿渣水泥的抗硫酸盐侵蚀性进行研究，结论是在大部分硫酸盐溶液中AAMS抗硫酸盐性能高于普通波特兰水泥，而在硫酸钠溶液中时其抗硫酸盐的能力甚至高于专门的抗硫酸盐波特;水泥。这是由于高钙AAMS可以利用流酸钠作为碱激发剂。但假如把高钙AAMS浸泡于磕酸镁溶液中的话，其强度就会因为C-A-S-H凝胶的脱钙作用和石膏以及钙矶石的生成而损失。实验发现一个趋势，作为高炉矿渣替代品的粉煤灰或者偏高岭土的钙含量较低，产生更多的碱激发粘合剂，试块中的膨胀反应物也更少了C碱激发粉煤灰或者偏高岭土，乃至碱反应的集料都表现出很小的或者没有膨胀物.碳激发粘合剂孔隙液中低钙含量也可能是抵制膨胀物产生过程的原因。酸的破坏：水化水泥是碱性物质，因此容易被酸性溶液破坏，钙的流失会导致结构破坏和性能损失，在多研究去明AAMS由于其水化产物的特性，抗酸能力要比波特兰水泥要强。波特兰水泥中的氢氧化钙、磺基铝酸钙的溶解，高钙硅比的C-S-H凝胶的脱钙作用，多孔腐蚀层和式样表面的剥离都会导致其抗酸性差。然而碱激发矿渣试块的初始导电率低、C-A-S-H较低的CaOSiO2比、脱钙后致密的硫酸铝层，这些都可以抵御进一步的酸侵蚀。因此AAMS的抗酸性比较高。研究中常用腐蚀深度和质量损失来评价水泥或者混凝土被酸降解的程度。但LIOyd等人发现相比于质量损失率，腐蚀深度更加敏感。碱-集料反应：由于AAMS含有大量的碱，故碱集料反应发生的潜在可能性很大。基于碱二氧化硅反应膨胀物和矿渣波特兰水泥中矿渣的关系，所以当矿渣含量高于80%以及的含系）于4%时有宙的膨胀反应发生的可能性不大。这是由于更换波特兰水泥为大量的高炉矿渣或者粉煤灰会导致C-S-H凝胶的钙硅比降低和高含量的AI。这就可以使得不同于高钙硅比，此时Al可粘结更多的碱离子，这就可以阻止碱集料反应了。6、可持续性的量化波特兰水泥都是以石灰石、黏土等不可再生能源为原料，没生产该水泥需要耗费3-6GJ的能量以及释放近0.85吨的二氧化碳。然而AAMS的前体材料主要是废料，部分可以直接使用，有些这只需要研磨或者燃烧加热到700900摄氏度而已，即使加上生成所需激发剂的排放.AAMS的可持续性优势也是很明显的。决定制备碱激发混凝土的环境排放的最主要因素就是其激发剂,特别是使用硅酸盐碱或氢氧化碱作为激发剂时，这也同时是制作AAMS耗费最多的部分。所以有着双重激励因素促使生厂商设计出一个混合比使得效果最好旦激发剂用量最小的方案,Habert等人利用生命周期评价法从由基于粉煤灰、高炉矿渣、偏高岭土制成的AAM的环境影响作出分析，基于已发表的49中配比方案中平均的计算，得出结果表明：粉煤灰AAM比波特兰水泥的二氧化碳排放量少45%,高炉矿渣的排放就更小了，而偏高岭土则由于各个实验室里碱激发剂的用量太大导致其排量比波特看水泥要大。实际上偏高岭土在800摄氏度下生产AAM其能量消耗只占生产波特兰水泥的50%,而二氧化碳排放量也只有其33%。图8展示了几种制备粉煤灰基AAM不同配比时的排放量。假如配比和生料的选取可以达到对环境影响的最优化，那么支出将会大大缩减。批注L8J:图8四种不同混合比的粉煤灰基的就激发材料的计克二氧 化碳等效排放尿，设计强度都为40MPa。并与典型的 波特兰水泥作对比.PC production « Slllca furne 口 Na silicate o Glbbsite)口 NaOH / Fly ash /7.结论和远景展望AAM相对于波特兰水泥有着太多的优势，应该在今后的H子里在全世界大力推广。目前碱激发材料的主要关注研究范围是其回收废弃前体物质。除此之外还力AAM配比最优化的问题、耐久性和环境可持续性的测试和描述，以及新型激发剂。研制新型激发剂来减少排量和减少激发剂的用量。以下对未来在研究AAM审要的方面做出详细说明：1、 明确复杂的前体以及选用的激发剂之间的物理化学性能之间的联系，以及所得粘合剂的性能。2、 通过使用已经在使用或者还未使用过的分析仪器来探测AAM的新信息3、 从化学试剂合成纯产品，模拟真实的碱激发粘合剂凝胶来评估纯产品和实际AAM前体以理解影响到结构和化学成分的歧小因素。4、 研究新型的激发剂来建立一个廉价的粘合剂制品系统、可持续过程和无害处理体系。5、 对AAM在高离子强度、强化学侵蚀条件下微粒表面化学成分的特性描述的方法6、对N-A-S-H凝胶合并为地球化学态模型的热力学描述7、碱激发混凝土的识别和流变特性的模型，包括新型减水剂、塑化剂。引气剂在内的外加剂对其流变特性的影响8、碱激发材料中集料-浆体以及钢筋-浆体过渡区的特性描述