CO2碳化–矿渣/粉煤灰协同固化土效果与机制研究

作     者：王东星 何福金 WANG Dongxing;HE Fujin

作者机构：武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室湖北武汉430072 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2020年第39卷第7期

页      面：1493-1502页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51879202) 

主　　题：土力学 矿渣/粉煤灰 CO2碳化 抗压强度 CO2吸收量 微观机制 

摘      要：通过选取矿渣、粉煤灰2种大宗工业废渣作为固化材料分别与土样混合,搅拌均匀制样后通入CO2进行碳化试验,探究废渣掺量、碳化模式、碳化时间等多因素对试样碳化效果的影响。通过无侧限抗压强度、pH试验评价试样碳化前后力学性质变化规律,采用X射线衍射、压汞、扫描电镜等试验观测试样内部微观结构演化与碳化反应机制。试验结果表明:碳化3 h试样抗压强度提升5%~15%,且随废渣掺量增加先增加后趋于平缓或下降;碳化效果受碳化模式影响且最佳碳化模式为围压300 kPa、CO2气压150 kPa;试样抗压强度随碳化时间延长先上升后下降、3~6 h处出现强度峰值。CO2碳化诱发CaCO3晶体生成并以文石和方解石形式存在,填充孔隙且黏结颗粒促使试样整体强度提升;适时延长碳化时间可促生更多CaCO3晶体、降低总孔隙体积和大孔隙数量;然而,由于废渣自身低水化活性,CaCO3晶体排列松散而未能形成相互交叉联结网状骨架,导致碳化过程对试样抗压强度提升幅度有限。研究成果可为后续工业废渣联合CO2碳化固化土技术的效能改良提供前期基础。