本文是一篇关于碱激发矿渣混凝土（Alkali-Activated Slag Concrete, AASC）的水化特性和微观结构的综述性论文，发表于《Engineering》期刊2023年第20卷，作者包括Qiang Fu、Mengxin Bu、Zhaorui Zhang、Wenrui Xu、Qiang Yuan和Ditao Niu，分别来自西安建筑科技大学土木工程学院和中南大学土木工程学院。该论文旨在总结近年来关于AASC水化特性、微观结构、界面过渡区和孔隙结构的研究进展，并探讨矿渣成分、碱激发剂类型及用量、养护条件等因素对AASC水化特性和微观结构的影响。
普通硅酸盐水泥混凝土（OPCC）是目前最广泛使用的建筑材料，但其生产过程中会释放大量的二氧化碳（CO2），对环境造成严重污染。据统计，每生产一吨水泥会释放约一吨CO2，全球水泥行业每年排放的CO2占人为排放总量的7%。因此，寻找一种绿色环保的水泥替代材料成为建筑行业的迫切需求。碱激发材料（AAMs）因其生产过程中温室气体排放较少，且原料多为工业副产品或废弃物，具有较高的环境效益，近年来成为学术界的研究热点。矿渣是AASC的主要原料，具有潜在的水硬性，全球年产量近3.2亿吨。矿渣中的钙含量较高，能够加速早期水化产物的形成，且其机械性能、耐温性和耐腐蚀性优于普通硅酸盐水泥基材料。
论文首先介绍了AASC的基本组成和制备技术。AASC的原料包括矿渣、细骨料、粗骨料、水、碱激发剂和外加剂。常用的矿渣为磨细高炉矿渣（GGBFS），碱激发剂则包括氢氧化钠（NaOH）、碳酸钠（Na2CO3）、硅酸钠（Na2SiO3）等。AASC的制备过程与OPCC类似，主要区别在于是否添加碱激发剂以及添加的方法和时间。论文还详细讨论了矿渣成分、碱激发剂类型及用量、养护条件对AASC水化过程的影响。
矿渣成分直接影响其水化过程和水化产物。研究表明，矿渣中的Al2O3含量较高时会降低SiO2等组分的溶解速率，导致早期水化热较低。此外，MgO和TiO2的含量也会影响矿渣的水化过程，但相关研究较少且结论不一致。
碱激发剂的类型和用量通过影响初始溶液的pH值来影响矿渣的水化过程。NaOH作为碱激发剂时，溶液的pH值较高，能够加速矿渣的溶解，缩短诱导期，加快早期水化过程。而Na2SiO3作为碱激发剂时，溶液的pH值较低，水化热也较低。Na2CO3和Na2SO4溶液接近中性，不利于矿渣的溶解，会延迟第二次水化反应峰的出现。
养护时间、温度和湿度的变化会影响矿渣的水化过程。增加养护时间可以提高水化反应的程度，而增加养护温度可以显著加速水化过程，提高水化放热速率。
AASC的主要水化产物为C-(A)-S-H（钙铝硅酸盐水合物），其Ca/Si比较低，链长较长，聚合度较高，强度优于普通硅酸盐水泥的主要水化产物C-S-H（硅酸钙水合物）。矿渣成分、碱激发剂类型和养护条件会影响水化产物的形成。例如，矿渣中Al2O3含量较高时会增加C-S-H中Al的取代，形成C-A-S-H；而MgO含量较高时会促进水滑石类相的形成。
AASC的孔隙结构优于OPCC，主要原因是其硅含量较高，Ca/Si比较低，且水化产物的粒径较小，能够更好地填充孔隙。矿渣成分、碱激发剂类型和养护条件都会影响AASC的孔隙结构。例如，矿渣中MgO含量较高时会促进水滑石类相的形成，优化孔隙结构；而Na2SiO3作为碱激发剂时，能够提供更多的SiO4^4-离子，生成更多的水化产物，优化孔隙结构。
ITZ是混凝土中最薄弱的区域，控制着混凝土的强度、渗透性和耐久性等重要性能。矿渣成分、碱激发剂和养护条件会影响ITZ的形态和致密性。例如，矿渣中Al2O3含量较高时会形成针状的钙矾石（AFt），与基体中的C-S-H紧密结合，优化ITZ；而Na2SiO3作为碱激发剂时，能够生成聚合度较高的C-A-S-H，优化ITZ。
论文总结了近年来关于AASC水化特性和微观结构的研究成果，得出以下结论： 1. AASC的水化过程受矿渣成分、碱激发剂类型及用量、养护条件的影响。 2. AASC的主要水化产物为C-(A)-S-H，其次为C-(N)-A-S-H和N-A-S-H。 3. 矿渣成分、碱激发剂和养护条件会影响AASC的孔隙结构和ITZ。 4. AASC的耐久性和机械性能优于OPCC，具有广阔的应用前景，但仍需进一步研究其水化动力学、水化产物形成机制、孔隙结构优化等问题。
该论文系统总结了AASC的水化特性和微观结构研究进展，为调控AASC的宏观性能提供了理论依据，具有重要的科学价值和应用前景。AASC作为一种绿色建筑材料，能够有效减少CO2排放，促进工业废弃物的再利用，具有显著的环境效益。然而，AASC仍存在干燥收缩大、流动性低等问题，未来需要进一步研究以解决这些问题，使其成为普通水泥基材料的理想替代品。