以性能为导向将工业废物作为细集料用于常温固化碱激活混凝土中

《Scientific Reports》：Performance-driven utilization of industrial wastes as fine aggregates in ambient-cured alkali activated concrete

　　

摘要

快速的城市化进程以及对可持续建筑材料需求的增加，推动了低碳碱活化混凝土的发展。本研究探讨了将细烧黏土砖粉和废铸造砂作为替代细骨料用于常温水养护的无水泥碱活化混凝土中的应用。通过用这些替代材料替代25%到100%的天然河沙，来评估它们对混凝土的新鲜状态、力学性能及耐久性的影响。该混凝土的粘结体系由F类飞灰和粒化高炉矿渣组成，使用浓度为8M的钠基碱性溶液进行活化，溶液与粘结材料的比例恒定为0.50。研究结果表明，由于细烧黏土砖粉的多孔结构和高吸水率，其加入会降低混凝土的抗压强度，在完全替代的情况下，28天和90天时的抗压强度分别降低了18.3%和24.2%。而废铸造砂则因其微填充效应和更好的颗粒堆积效果，显著提升了混凝土的性能。当废铸造砂的替代比例为50%时，混凝土的抗压强度在28天和90天时分别提高了41.5%和21.5%，劈裂抗拉强度和弯曲强度也有明显提升。在最优的废铸造砂替代比例下，混凝土的耐久性也得到了显著改善：与对照组相比，氯离子渗透率降低了60.9%，碳化深度降低了62.7%，水渗透率降低了45.7%，吸水率降低了42%。此外，含50%废铸造砂的混凝土在酸性环境和硫酸盐环境中的抗性也更强。研究结果表明，废铸造砂可在常温水养护的碱活化混凝土中替代最多50%的天然河沙，从而制成既可持续又耐用的建筑材料；而细烧黏土砖粉则可在适度替代的情况下用于有效利用废弃物。