钢渣–粉煤灰固废复合碱激发胶凝材料矿化养护

针对钢渣固废占用资源、污染环境的问题,将钢渣与CO2矿化封存技术相结合可实现工业固废和CO2的资源化利用。通过研究钢渣–粉煤灰复合碱激发胶凝材料在自然和矿化养护条件下,不同CaO和水玻璃掺量、水玻璃模数、矿化养护压力和时长对样品固碳率和抗压强度的影响,发现当添加质量分数15%CaO、4%模数为2.2的水玻璃时,样品的固碳率和抗压强度分别可达7.86%和158MPa,有最佳综合性能。其中,CaO掺量与样品的固碳率呈正比,当不添加CaO时,固碳率仅0.35%;当CaO掺量升至15%时,固碳率可达7.86%。可见,CaO对固碳率的提升起决定作用。随着矿化养护压力升高,固碳率由4.82%升至7.86%。当矿化养护时间由0.25h增至1.5h时,固碳率增幅124%。XRD结果表明,矿化养护28d后,Ca(OH)2衍射峰消失,方解石含量显著上升,可见Ca(OH)2与CO2发生碳酸化反应,生成大量具有较良好稳定性的方解石,有效实现CO2封存。SEM测试结果表明,矿化养护后样品生成的大量方解石与C−S−H凝胶和粉煤灰玻璃体紧密地附着在一起,利于提高抗压强度。通过压汞测试测定CO2养护前后孔隙分布,相较自然养护,矿化养护后样品的孔隙大幅下降,矿化产物起好填充作用,使样品的强度得到明显提升。结合经济性分析发现矿化钢渣–粉煤灰碱激发胶凝材料有好的综合性能与经济效益。

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