CO2养护压力对赤泥-粉煤灰基注浆材料储碳-力学性能的影响
吴国威1
冯国瑞2
白锦文3
韩艳娜3
吴凡4
马俊彪1
1.太原理工大学矿业工程学院,山西 太原 030024;太原理工大学矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西 太原 0300242.太原理工大学矿业工程学院,山西 太原 030024;太原理工大学矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西 太原 030024;山西浙大新材料与化工研究院,山西 太原 030024;山西能源学院矿业工程系,山西 晋中 0306003.太原理工大学矿业工程学院,山西 太原 030024;太原理工大学矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西 太原 030024;山西浙大新材料与化工研究院,山西 太原 0300244.太原理工大学矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西 太原 030024;山西能源学院矿业工程系,山西 晋中 030600
摘要：固体废弃物堆积与CO2 排放是制约能源行业清洁高效发展的 2大关键问题.采用制铝工业副产品拜耳法赤泥和粉煤灰制备赤泥-粉煤灰基地聚物注浆材料,测试不同CO2 养护压力下材料的碳化深度、碳化面积、CO2 吸收量和单轴抗压强度,并利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜-能量色散光谱(SEM-EDS)和低场核磁(LF-NMR)等微观表征技术,揭示注浆材料储碳-力学性能演化机制.结果表明:CO2 养护压力从 0.2 MPa增至 1.8 MPa,材料的碳化深度从 2.07 mm增加至 4.27 mm,CO2 吸收率从 1.10%提升至 2.86%.碳化养护结束后,碳酸盐对材料强度的贡献优于水化硅铝酸钠/钙(N(C)-A-S-H)凝胶,使得材料单轴抗压强度随CO2 压力升高而增加,当养护压力达到 1.4 MPa时,其强度超过未碳化养护的对照组.在继续养护至 28d的过程中,由于前期碳酸化反应消耗了材料中的游离碱及生成地质聚合产物所需的Ca2+、Na+,导致这一阶段的地质聚合反应受限.同时材料整体处于低钙体系,不利于碳酸钙晶体的持续生长发育,最终造成材料孔隙率增加.与对照组相比,28 d强度均表现为劣化.研究可为指导采空区CO2 储库构筑与井下碳封存提供理论基础.
关键词：赤泥-粉煤灰基注浆材料碳酸化反应地质聚合反应CO2养护压力微观结构
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52525401)国家自然科学基金(52334005)国家自然科学基金(52174125)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 153-165 )
英文信息