一种无胶凝材料的充填材料:碳化养护镁渣基全固废充填材料

作     者：高宇恒 刘浪 方治余 何伟 张波 朱梦博 杨鹏宇 刘智振 刘东升 GAO Yu-heng;LIU Lang;FANG Zhi-yu;HE Wei;ZHANG Bo;ZHU Meng-bo;YANG Peng-yu;LIU Zhi-zhen;LIU Dong-sheng

作者机构：Energy SchoolXi'an University of Science and TechnologyXi’an 710054China Key Laboratory of Western Mines and Hazards PreventionMinistry of Education of ChinaXi’an 710054China School of Architecture and Civil EngineeringXi'an University of Science and TechnologyXi’an 710054China Yulin Taifa Xiang Mining Co.Ltd.Yulin 719004China 

出 版 物：《Journal of Central South University》 (中南大学学报（英文版）)

年 卷 期：2024年第31卷第5期

页      面：1507-1525页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 

基　　金：Projects(52222404  52074212  52004206) supported by the National Natural Science Foundation of China 

主　　题：碳化养护 矿山充填 镁渣 抗压强度 微观结构 CO_(2)封存 

摘      要：针对全球CO_(2)排放急剧增长和矿山充填材料(水泥)成本高昂两大问题,本研究提出将煤矸石(CG)、镁渣(MS)与粉煤灰(FA)混合,并通过碳化养护制备一种不使用胶凝材料的充填材料的新方法,制备出了两种高强度、低成本、可固碳的镁渣基全固废充填材料(CG-MS (CM))和(CG-MS-FA (CMF))。通过单轴抗压强度(UCS)、X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTG)、压汞(MIP)等试验方法,探究不同养护龄期、不同MS、FA含量对CM和CMF碳化性能的影响。结果表明:碳化养护显著提升了CM和CMF的早期强度,7 d时断裂面在酚酞指示剂下变为无色,达到完全碳化程度。当碳化养护7 d后,CM和CMF的抗压强度达到7.048 MPa和8.939 MPa,比标准养护增长了25.2倍和29.4倍,且CM的抗压强度随着MS含量增加而提升,CMF的抗压强度随着FA含量增加先提升后降低。碳化产物的填充作用使得CM和CMF的微观结构更加致密,同时改善了孔径分布,降低了累计孔隙体积和总孔隙率,促进了强度性能的提升。另外,通过此种碳化养护方式,CM和CMF最高可吸收16.34%的CO_(2)。因此,本研究证实了该方法不仅可以制备出一种不使用胶凝材料的CM和CMF,还可以为固废处置、低成本充填、CO_(2)封存相结合提供一种新的路径。