赤泥-高炉矿渣-钢渣三元体系注浆材料试验研究
2021-01-25李召峰王衍升高益凡
李召峰,刘 超,王 川,张 健,王衍升,高益凡
(1.山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;2.山东高速集团有限公司,山东济南250098)
赤泥是工业制铝产生的固体废弃物,按照制造工艺的不同,可以分为拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥,每生产1 t氧化铝大约产出0.6~1.8 t赤泥。2018年中国赤泥综合利用总量约为450×104t,综合利用率约为4.29%,累计堆存量约为6×108t,而且堆存占用大量土地,同时引起地下水污染和周围生态环境破坏。目前,赤泥主要应用于建筑材料制备、有价金属提取和吸附等领域[7-8],其中,制备建筑材料是实现赤泥大宗量处置的最佳方式,Krivenko[9]、Kang[10]等利用赤泥制备了碱活化水泥,研究表明赤泥可以促进水泥水化,可以提升水泥的力学性能。但因赤泥强碱性、胶凝活性低等因素导致其在建筑材料制备领域利用率低。
法国科学家Joseph于1985年首次提出地聚物的概念,地聚物是一种由AlO4和SiO4四面体结构组成的3维立体网状结构的无机聚合物[11]。与普通硅酸盐水泥注浆材料相比,地聚物具有力学性能高、凝结时间短、制备工艺简单、原料来源广、节约能源和环境污染小等优点,近年来得到研究者广泛关注[12-13]。赤泥含有大量氧化铝、氧化硅等成分[14],其活性在一定碱性条件下可以被激发,具有制备地聚物的潜能。Pan[15-16]、Gong[17]等利用烧结法赤泥制备强度高、抗冻融性能好、耐化学腐蚀的碱激发水泥,分析表明水玻璃可以激活烧结法赤泥中的β-Ca2SiO4等成分。Giannopoulou[18]、Ken[19]、Dimas[20]等对比研究了镍铁冶炼渣地聚物材料与拜耳法赤泥-偏高岭土地聚物材料,发现二者的抗压强度分别达到20.5和118.1 MPa。……
