文章導讀
伴隨著社會的快速發展和城市化進程的快速推進，基礎設施建設成為了帶動社會進步的重要驅動力。水泥作為最常用和傳統的建筑材料，其巨大的年均使用量帶來了嚴重的環境污染和二氧化碳排放問題。每年由于人類活動所導致的全球二氧化碳排放量約為 36億噸，其中，很大部分來自于水泥的生產和使用。因此，環境友好型水泥基復合材料的廣泛應用將成為土木工程可持續發展的主要趨勢。本文以磨細廢棄膨脹珍珠巖為研究主體，主要研究了磨細廢棄膨脹珍珠巖替代礦渣作為堿礦渣復合材料的一種新型綠色膠凝材料的可行性，為磨細廢棄膨脹珍珠巖在堿激發復合材料中的應用提供了技術支撐。并且，本文還采用了全生命周期評估方法，揭示了磨細廢棄膨脹珍珠巖摻量對二氧化碳排放和能源消耗的影響，為綠色環保的建筑材料開發提出了有效建議。本研究的主要貢獻如下：(1) 探究了磨細廢棄膨脹珍珠巖作為綠色膠凝材料在堿激發礦渣復合材料中的應用;研究了廢棄膨脹珍珠巖的火山灰活性，研究了其水化進程，并考察了堿激發礦渣復合材料力學性能及其經濟成本;(2)詳細解析了磨細廢棄膨脹珍珠巖在堿激發礦渣中的作用機理。綜上所述，本文為綠色堿礦渣復合材料的設計、減排及低能耗使用提供了理論基礎及技術支撐。
文章摘要
堿礦渣復合材料(AASCs)的生產通常需要消耗大量礦渣，而目前礦渣的生產已嚴重供不應求，因此需要尋求一種新的環保材料替代其作為膠凝材料在水泥基復合材料中使用。廢棄膨脹珍珠巖(WEP)作為一種工業廢料，因其可以作為綠色膠凝材料應用于建材行業從而引起了研究者的極大關注。本文研究了磨細廢棄膨脹珍珠巖替代礦渣作為堿礦渣復合材料的一種新型綠色膠凝材料的可行性。本研究考察了含有磨細廢棄膨脹珍珠巖的堿礦渣復合材料(WEP-AASCs)的水化進程、力學性能以及生態經濟效應。研究表明，當WEP-AASCs中WEP的體積分數分別為10%、30%和50%時，其28天抗壓強度相對于沒有使用WEP替代礦渣的AASCs分別降低了2.4 MPa(4%)、7.3 MPa(12%)和9.4 MPa(16%)。此外，通過熱重分析，WEP-AASCs的反應熱和反應峰值均隨著磨細WEP的摻入量增加而降低。結合X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)的結果，研究發現摻入磨細WEP并沒有改變AASCs的反應產物。通過經濟和生態分析，結果顯示隨著磨細WEP的替代量增加，與AASCs相比，WEP-AASCs可以實現6-19%的成本節約，5-24%的能耗降低以及3.2-16%的CO2減排。綜上所述，磨細WEP作為綠色膠凝材料部分替代礦渣后，很好地降低了AASCs的反應熱，較大程度降低能源消耗和CO2的排放量，具有良好的環境效益和經濟效益，符合可持續發展理念。
