1．凝石技術(shù) 
    1．1．凝石的涵義    ．
    凝石技術(shù)是依據(jù)大地成巖理論和自然界相容原理，以主體和配體的二元組分設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計為核心，初步形成的硅鋁基膠凝材料的理論體系與技術(shù)體系。凝石包括三個含義：凝石代表一套仿地成巖理論，凝石是凝結(jié)起來的石頭，具有與大自然相容的組分和堅硬、耐久的類巖石性能，是對大地成巖仿真的實踐；凝石又代表一種社會經(jīng)濟(jì)的綠色循環(huán)，凝石可以全面利用固體排放物，可以清潔生產(chǎn)，可以制備凝石水泥，凝石節(jié)省資源、節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)，是資源一能源一環(huán)境一材料領(lǐng)域良性循環(huán)的載體；凝石還代表一代新的建筑膠凝材料文明，人類建筑文明經(jīng)歷了千年的石灰“三合土”時代、百年的水泥“混凝土"時代，即將迎來可持續(xù)發(fā)展的第三代建筑膠凝材料文明。
    1．2．基膠凝體系建立的意義
    鋁基膠凝材料的理論和技術(shù)體系是凝石技術(shù)的基礎(chǔ)。硅鋁基膠凝體系源于自然界客
觀規(guī)律的啟示。   
    按照地質(zhì)礦物學(xué)理論，地殼本身就是由以鋁硅酸鹽體系為主的礦物構(gòu)成的(見圖1—1)。可見，鋁硅質(zhì)礦物約占地殼總量的3／4，資源“遍地都有”，并且經(jīng)歷了數(shù)以億年計的耐久“考驗”【l】。可見，“鋁硅酸鹽體系”意味著豐富的天然資源，類巖石物質(zhì)具有穩(wěn)定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

圖1  凝石與地殼各元素對比

    火山灰常溫常壓下成巖變化在熱力學(xué)上成立。地質(zhì)學(xué)認(rèn)為[2-3]，地殼上的巖石通過地質(zhì)作用在不停轉(zhuǎn)化之中，天然火山碎屑等物質(zhì)受到具有化學(xué)活性的成巖流體作用，在常溫、常壓條件下通過沉積、變質(zhì)過程，可轉(zhuǎn)變成長期穩(wěn)定存在的鋁硅酸鹽巖石，如沸石巖、砂巖等。
    事實上，來自工業(yè)生產(chǎn)的大量高溫工業(yè)固體排放物(如粉煤灰、水淬渣等)，正是人類在自覺不自覺地進(jìn)行著火山成巖中“火山灰化”過程的物理模擬，制造了各種冠以“廢棄物”為名的人造“火山灰”!這些人造“火山灰”是已儲存了大量能量(潛能)的硅鋁基介穩(wěn)態(tài)物料，它們是研究發(fā)展硅鋁基膠凝體系的廉價主體原料。
    火山灰所形成巖石的巖性和物相與兩部分因素直接相關(guān)：其一，與火山灰自身的化學(xué)組成和物相有關(guān)；其二，與火山灰成巖所遇的成巖介質(zhì)條件(化學(xué)質(zhì)、水質(zhì)等)和環(huán)境條件(溫度、壓力等)有關(guān)。這一自然界規(guī)律為本研究所提出的“二元化"(主體和配體)匹配仿巖設(shè)計原則和硅鋁基膠凝材料二元清潔制備模式在技術(shù)思路上提供了啟示。
    因此，不同于傳統(tǒng)水泥的高鈣基膠凝體系(如圖2)，以仿地成巖理論為指導(dǎo)建立硅鋁基膠凝體系，利用大量固體排放物作為凝石主體原料制備新型膠凝材料，對有效解決當(dāng)今經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的資源短缺、生態(tài)危機(jī)、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性等問題具有重要的科學(xué)意義。

圖2   各物料鈣與硅鋁之比[CaO/(SiO2+AL2O3)]   

1．3．凝石技術(shù)現(xiàn)狀   
    凝石具有凝膠和巖石雙重特性，包括了“硅鋁基膠凝體系"和“仿地成巖"雙重內(nèi)容。強(qiáng)化凝石固結(jié)過程的動力學(xué)條件是仿地成巖的凝石技術(shù)研究關(guān)鍵，目前工作主要從組分匹配原則、成巖過程系統(tǒng)功理論、緊密堆積規(guī)則和中性定則四方面進(jìn)行研究。
    凝石的物質(zhì)構(gòu)成是仿照天然巖石的化學(xué)構(gòu)成設(shè)計的。凝石是由主體及配體兩部分物料(二元)組成，要求兩者相配能在常溫條件下水化凝結(jié)成巖石。主體材料是選自具有高潛能非平衡態(tài)的非晶(微晶)化的物料(如粉煤灰、礦渣等)；配體材料的選用是根據(jù)巖石礦物化學(xué)組成，選擇能使主體物料潛能發(fā)揮并與之相容成巖的復(fù)合活化成巖流體，配體是對主體形成巖石所缺成分的補(bǔ)充。凝石二元化仿地設(shè)計(如圖3、圖4)使膠凝材料濕制備的清潔生產(chǎn)模式得以實現(xiàn)。

圖3  凝石二元匹配-仿地成巖設(shè)計

圖4  高溫固體排放物凝石化過程示意圖

    凝石與水泥成分及水化硬化機(jī)理不同(如表1)。圖5是水泥混凝土與凝石混凝土斷裂面對比實物圖，可以看出水泥