混凝土被广泛应用于道路、桥梁和建筑物等关键交通基础设施中，成为全球生产和使用最广泛的材料之一[1]、[2]、[3]。然而，其生产和使用会带来严重的环境污染。在制造普通波特兰水泥（OPC）的过程中，石灰石必须经过煅烧才能转化为石灰，这一过程需要大量能源。生产1吨水泥会释放约850公斤的CO2，主要来自燃料燃烧和原材料分解[4]，因此水泥制造占全球碳排放量的8%[5]，仅次于钢铁和煤炭行业。因此，开发具有较低环境负担的新水泥基材料是一个重要的研究方向。用碱激活水泥基材料替代传统水泥是一个有前景的策略[6]。
与传统水泥相比，碱激活材料具有明显优势，在过去几十年中引起了广泛的研究兴趣。在制造过程中，可以利用各种城市固体废弃物，减少填埋负担并节约资源。例如，铜渣[2]和黄铁矿渣[7]等金属渣被用作前驱体，可以减少有毒元素的渗出。更重要的是，这消除了传统水泥制造中的煅烧步骤[8]。因此，在碱激活材料的合成过程中，CO₂排放主要来自碱激活剂的生产（占总排放量的5-10%），从而将总排放量相比OPC降低了50-80%[9]。此外，碱激活材料表现出快速强度发展，早期强度和长期强度都很高[10]，并且具有优异的化学腐蚀和防火性能[11]。
然而，许多碱激活材料的凝固时间难以控制，尤其是碱激活矿渣，这严重限制了其大规模应用。近年来，学者们对碱激活材料的缓凝技术进行了大量研究。第一种方法是调整原材料的组成，但这往往会对其他关键性能产生不利影响[13]。第二种方法是添加外加剂。Nedunuri等人[14]使用硫酸锌作为缓凝剂，结果表明它能有效延长基于矿渣/粉煤灰的碱激活复合材料的凝固时间。在高碱性条件下，锌离子优先与矿渣中的钙离子反应，形成钙锌酸盐相，从而限制了Ca2+的浓度，阻碍了C-A-S-H凝胶的成核和生长，从而延迟了凝固时间。硼砂也是一种常用的缓凝剂。Oderji等人[15]报告称，硼砂可将初始凝固时间延长至120分钟，最佳用量为6%，以平衡工作性和力学性能。Zhang等人[16]系统比较了包括交联剂、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠等无机添加剂的效果，发现它们具有一定的缓凝作用，但其缓凝能力远低于硼砂。然而，在FA/GGBS基聚合物系统中，六偏磷酸钠、焦磷酸钠和十水合四硼酸钠反而起到了促凝作用。
研究人员还研究了某些有机缓凝剂的效果。Ma等人[17]报告称，添加葡萄糖酸钠可使初始凝固时间最长达到192分钟，因为葡萄糖酸中的羟基和羧基可以与钙和铝离子螯合。Wei等人[18]研究了三种典型有机膦酸酯对延长凝固时间的效果，发现它们可以通过增加颗粒的负电荷来延迟凝固时间并提高流动性，其中DTPMP-5Na的效果最佳，因为它具有更好的Ca2+螯合能力。Karthik等人[19]研究了天然糖（糖蜜/棕榈糖/蜂蜜），发现它们都能有效延缓凝固时间，主要是因为它们能提高溶液粘度。Nemaleu等人[20]使用煅烧后的海藻土作为前驱体，香蕉皮粉末作为缓凝剂，发现香蕉皮通过填充孔隙作用延长了凝固时间并提高了抗压强度。基于这些研究，探索既能提高效率又能兼顾环境可持续性的新型缓凝剂仍然十分重要。
此外，干燥收缩引起的体积不稳定性也阻碍了碱激活材料的大规模应用[21]、[22]。干燥收缩主要是由于内部孔隙水向外部环境蒸发导致的。水分损失会引发毛细应力，进而导致收缩应变[23]。通常，碱激活材料的干燥收缩率比OPC高200%至400%。因此，研究人员采用了多种策略来缓解这一问题，包括使用减缩剂[24]、调整组成参数[25]、优化固化条件[26]以及添加化学/矿物添加剂[27]。
奶酪乳清是食品加工行业的主要液体副产品，约占原牛奶体积的90%[28]，其中一半被作为废弃物丢弃[29]。这种废弃物对水生生态系统和人类健康构成巨大威胁，因为其具有高生化需氧量和化学需氧量[30]、[31]。因此，必须实现奶酪乳清的资源化利用。奶酪乳清主要含有乳糖，但由于乳糖甜度低且存在乳糖不耐受问题，市场需求有限[32]。乳糖是一种二糖，可以水解为单糖（如葡萄糖），但用传统方法（如活性污泥系统）处理较为困难[33]。最近，作者采用生物氧化和电渗析结合的方法将葡萄糖和半乳糖转化为葡萄糖酸和半乳糖酸[34]。半乳糖酸是葡萄糖的异构体，具有与其相似的性质。由于葡萄糖酸常被用作水泥缓凝剂以延迟凝固时间[35]、[36]，因此半乳糖酸在碱激活系统中也有潜力。
本研究系统评估了新开发的SGA缓凝剂对NaOH/Na2SiO3激活矿渣混合物的新鲜性能、硬化性能和水化动力学的影响。一方面，使用小角X射线散射（SAXS）研究了SGA对孔结构的影响；另一方面，通过分析XPS实验结果中特定化学键的结合能变化和面积贡献，阐明了缓凝剂对水化动力学的影响。目的是研究半乳糖酸钠对碱激活矿渣（AAS）粘合剂的作用机制，为实际应用提供理论指导。
