中國鋁業(yè)工業(yè)產(chǎn)生的赤泥廢料有望轉(zhuǎn)化為高性能建筑材料。Zui新研究表明，采用煙氣脫硫石膏進行鹽活化，可使赤泥基膠凝材料的抗壓強度達(dá)到7.33兆帕（MPa），超過未處理混合物的兩倍。該成果為利用工業(yè)廢渣開發(fā)低碳建材提供了新路徑。

中國氧化鋁產(chǎn)業(yè)已累積超過15億噸赤泥。這種從鋁土礦中提取鋁時產(chǎn)生的高堿性殘渣，因存在土壤與水體污染風(fēng)險而面臨嚴(yán)峻的環(huán)境與安全挑戰(zhàn)。赤泥富含硅、鋁、鐵和鈣，具備作為水泥原料的潛力，但其高堿度、復(fù)雜礦物組成及固有反應(yīng)活性低限制了實際應(yīng)用。

張嘉偉（Jiawei Zhang）與閆國超（Guochao Yan）領(lǐng)銜的研究團隊將赤泥摻入含煤矸石粉和普通硅酸鹽水泥的復(fù)合體系中，對比了三種活化路徑的效果。實驗顯示，未處理對照組28天抗壓強度為3.60 MPa。堿活化（水玻璃溶液）使強度提升54%；800℃熱活化強度達(dá)6.08 MPa，較對照組提升69%，但溫度升至900℃反而導(dǎo)致強度下降。鹽活化表現(xiàn)Zui優(yōu)，添加4%脫硫石膏的混合物在3天內(nèi)早期強度增幅Zui高達(dá)262%，Zui終抗壓強度達(dá)7.33 MPa。研究同時指出，獲得Zui高抗壓強度的活化方法并未提供Zui大的能量吸收能力，揭示了工程應(yīng)用中的性能權(quán)衡。

微觀與晶體學(xué)分析揭示了鹽活化的增強機制。X射線衍射檢測到針狀鈣硫鋁酸鹽礦物（鈣礬石）的特征衍射峰，能譜分析顯示局部鈣、硫濃度較高。掃描電鏡觀察表明，含鹽晶體相互生長形成致密的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，大孔隙較少，凝膠相連接成連續(xù)的承重網(wǎng)絡(luò)。相比之下，堿活化樣品呈蜘蛛網(wǎng)狀富鈉鋁硅酸鹽凝膠，熱活化樣品則形成絮狀產(chǎn)物。

該研究的一項關(guān)鍵貢獻是引入分形幾何分析評估孔隙結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)指標(biāo)僅描述孔隙總量與尺寸分布，而分形維數(shù)計算（基于Frenkel-Halsey-Hill模型與氮氣吸附數(shù)據(jù)）顯示，未處理、堿活化、熱活化與鹽活化樣品的分形維數(shù)依次升高。該排序與抗壓強度順序一致，表明孔隙表面幾何復(fù)雜性直接影響材料承重能力。熱活化樣品總可及孔隙體積Zui低（0.1271 cm3/g），但強度不及孔隙體積略高（0.1324 cm3/g）的鹽活化樣品。這證明孔隙幾何特征與表面特性對強度的影響不亞于總孔隙量。

相關(guān)論文《不同活化路徑下赤泥基膠凝材料的孔隙結(jié)構(gòu)分形性對抗性與能量耗散行為的影響》已于2026年發(fā)表于《Case Studies in Construction Materials》期刊。研究結(jié)果提示，分形孔隙表征可為工程師評估工業(yè)廢渣基膠凝材料性能提供補充工具，助力推動建筑行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型。

資料來源：AL Circle；原文發(fā)布日期：2026-10-20。本文為資料編譯。