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固废+碱激发=?这本书正在改写建筑材料方程式


[ 关闭本页 ] 2025年04月10日

水泥是国民经济发展的基础性原材料,也是主要的能源、资源消耗和CO₂排放行业之一。通常情况下,水泥工业的CO₂排放占工业CO₂排放总量的8%。我国作为水泥生产及消费第一大国,水泥工业排放的CO₂所占比重更是达到了工业排放总量的13%左右。随着人们对全球气候变暖及温室气体减排的日益关注,创新和发展低碳技术和低碳产品成为水泥工业发展的迫切需求。

碱激发胶凝材料因制备过程能耗低、排放低,且能提供与硅酸盐水泥基胶凝材料相似的性能,被视为一种低碳胶凝材料。因此,研究和发展这种胶凝材料成为当前水泥混凝土科学技术领域的热点。尽管碱激发胶凝材料只有短暂的60多年发展历史,但其制备技术、性能优化、反应机制、应用技术、标准及规范等多方面均取得了突破性进展。尤其是在制备技术方面,它从最初的碱-矿渣胶凝材料逐渐发展到碱激发粉煤灰等多种体系。研究者们针对这些体系的性能特点采取了相适应的优化技术,使之具有快硬早强或高强、隔热耐火、耐酸耐盐卤等多种优异性能。  

一个不可忽视的事实是,国际上多数国家都将矿渣及粉煤灰等定义为固体废弃物,因此该胶凝材料的低碳、绿色不仅体现在制备过程中,而且还体现在其制备原料方面。正因如此,目前国外关于该材料性能的描述多数基于矿渣、粉煤灰等废弃物制备的碱激发胶凝材料。与国外不同,我国废渣名录已删除矿渣及粉煤灰,在我国经济发达地区,它们已成为供不应求的资源。因此,若再以矿渣、粉煤灰等资源为主要原料制备该胶凝材料并研究其性能,不仅是国外工作的简单重复,更是脱离我国的实际情况。

基于上述原因,本书选择我国特有的废弃物——铝土矿选尾矿、硅钙渣等固体废弃物作为主要原料,制备碱激发胶凝材料并研究它在不同条件下的组成及结构演化、性能变化,丰富和发展了该类胶凝材料的制备原材料,具有重要的现实意义。

需要特别指出的是,尽管碱激发胶凝材料因显著的低碳特色而广受关注,但其应用并没有出现遍地开花的局面,更没有进入目前很多国内外学者极力推崇的“替代硅酸盐水泥”阶段。究其原因,除其自身还存在着收缩大、脆性大、易泛碱等问题需要解决外,更为主要的原因是缺乏长龄期性能数据作为证明。

《铝业固废制备碱激发胶凝材料及其性能》一书由中国建筑材料科学研究总院有限公司水泥科学与新型建筑材料研究院副院长叶家元博士所著,本书所公开的碱激发胶凝材料6年龄期试样的强度及组成、微观结构等结果,可为该类材料的应用提供基础数据。


本文作者: 王天恒

复      审: 章   曲

终      审: 李予阳