佐贺大学名誉教授，佐贺 840-8502，日本
作者简介
Tatsuya Koumoto 的教育背景为：1967 年获得学士学位，1969 年获得硕士学位，1978 年获得博士学位，均毕业于日本福冈九州大学。他的学术任职情况如下：1972-1978 年九州大学助理教授，1978-1992 年日本佐贺大学副教授，1992-2009 年佐贺大学教授，2009 年从佐贺大学退休，2009 年至今佐贺大学名誉教授。他曾以研究员身份（1984-1985 年）访问过加拿大新斯科舍技术大学，以学术访问者身份（1997 年）访问过牛津大学，以客座研究员身份（2007 年）访问过泰国农业大学，以客座教授身份（2010 年）访问过泰国亚洲理工学院。他现在是日本佐贺县地质聚合物研究实验室的主任。他的研究活动包括软土的物理和力学性质、锥体触探测试的理论和实践、桩基的承载力、软土地基箱型基础的设计和施工以及利用粉煤灰、炼钢炉渣和垃圾熔炉炉渣等工业副产品开发高抗压强度地质聚合物。他在各种国际期刊、会议和研讨会上发表了 130 多篇技术论文。他拥有 3 项专利，分别是 (1) 软土地基箱形基础法、(2) 土工聚合物组合物的生产、强度诊断和强度改进方法，以及 (3) 混合土壤和土工聚合物用于灌溉池的防渗材料的开发。他曾获得 3 项奖项，分别是 (1) 2001 年日本灌溉、排水和复垦工程学会学术奖、(2) 2009 年日本岩土工程学会九州分会杰出服务奖和 (3) 2017 年日本大坝工程师学会成就奖。
https://www.youtube.com/watch?v=uQvtSJpMsjI&t=817s
摘要
日本每年产生超过 600 亿公斤的工业副产品，如粉煤灰、炼钢炉渣和垃圾熔炉炉渣。根据其化学和机械性能，几乎所有这些副产品似乎都已在土木工程领域与水泥混合使用。粉煤灰和炉渣可用于制造地质聚合物，该过程排放的二氧化碳比水泥制造过程少。减少二氧化碳排放量很重要，因为二氧化碳是已知的导致全球变暖的物质之一。未来，必须探索这些粉煤灰和炉渣的进一步用途。通过将铝硅酸盐粘合剂（例如粉煤灰）和炉渣与碱性活化剂（例如液体 NaOH 和硅酸钠）混合来硬化复合材料的化学机理被称为地质聚合物反应。硬化的复合材料称为地质聚合物。土聚物由固体粘合剂（如粉煤灰、矿渣等）和液体活化剂（如 NaOH、KOH、硅酸钠等）混合而成。
土聚物最近已被开发用于替代波特兰水泥混凝土。利用粉煤灰和矿渣开发高抗压强度土聚物将对建筑、岩土工程和建筑领域做出巨大贡献。
本讲座介绍了一项研究，旨在阐明生产方法、土聚物的强度诊断以及土聚物的化学和机械特性，该研究以粉煤灰和矿渣为粘合剂，以 48% NaOH（18 mol/L）和硅酸钠（Na2·nSiO2，n=3.2）为活化剂。
研究结果总结如下：
(a) 为了生产高抗压强度的土聚物，必须将矿渣研磨得尽可能细；
(b) 无论粘结剂的类型如何，当 NaOH 和硅酸钠的混合溶液与粘结剂的重量比 w 为 0.4（= wopt：产生 qumax 的 w 的最佳值）时，抗压强度 qu 通常变为最大值（qumax）；
(c) 对于每种粘结剂，都有一个产生 qumax 的最佳值 ηopt（NaOH 与硅酸钠的重量比）；
(d) η opt 与因子 Cas(=Al2O3 +SiO2 ) 有很好的相关性，因为：ηopt = 0.0157Cas – 0.414，也与因子 Ccas (= CaO/Cas) 有很好的相关性，因为：ηopt = 0.842 – 0.580Ccas0.855 （见图 1）
并且，制造高抗压强度地质聚合物所需的任意粘合剂的值 η opt 可通过上述任一公式计算得出，
（e）因子 Ccas 可有效诊断高抗压强度地质聚合物，并且因子 Ccas 在 0.5 –1.2 范围内（η opt =0.3 – 0.6）的粘合剂可产生高抗压强度地质聚合物，其 qumax = 100 -168 N/mm2，
（f）当 Ccas 小于 0.9 时，体积收缩率 ΔV/V 通常小于 2%，
（g）地质聚合物的密度 ρt 清楚地表示为因子 Ccas 的函数：ρt = 2231.5
+ 171.7lnCcas，
（h）可以使用粘合剂的三种主要化学成分：SiO2、
Al2O 3 和 CaO 来公平地估计 qumax，如下所示：qumax = 18.47exp(6.34×10-4X)，其中 X = (SiO2 ×Al2O3)0.7×CaO（见图 2）。
关键词：化学成分；抗压强度；粉煤灰；地质聚合物；矿渣。
© 国际先进材料协会 Vid. Proc. Adv. Mater.，第 1 卷，文章 ID 200811 (2020) [3 of 4]
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致谢
作者感谢 Maruwa Giken 制备研磨固体废物焚烧炉渣。作者还感谢 Kyuden Sangyo、Shunan Works、Nissin-Steel 和 Nippon Steel & Sumikin Slag
Products 分别提供燃煤粉厂灰、不锈钢制造炉渣和研磨粒状高炉渣。
参考文献
1. Buchwald, A.；“什么是土聚物？目前的研究和技术状况、它们提供的机会以及它们对预制行业的意义。” Betonwerk und Fertigteil-Technik，2006 年。72(7)，42-49。
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3. Davidovits, J.“土聚物无机聚合物新材料。” J. Therm. Anal.，1991，
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4. Ikeda, K.；Mikumi, A.；“从二氧化碳排放和废物管理问题的角度看地质聚合物的最新发展。”Trans. MRS-J. 2006, 31, 319-324。
5. Koumoto, T.；“考虑粉煤灰或矿渣化学成分生产高抗压强度地质聚合物。”J. of Mater. Civ. ASCE, 2019, 31(18), 06019006。
