钢渣作为NaOH激发高炉矿渣改性剂：碳化诱导的功能性转变研究

本文系统研究了不同碳化程度钢渣作为CO2响应型添加剂在NaOH激发高炉矿渣（AAS）体系中的作用机制。研究发现20%掺量下，部分碳化渣（CS1）和完全碳化渣（CS2）分别使28天抗压强度提升65%和83%，通过碳酸盐相的缓冲作用延缓主水化峰，同时碳化诱导的硅凝胶增强溶解提高了体系反应活性。该研究为设计兼具CO2封存功能与性能增强的多元胶凝材料提供了理论依据。

　　

Highlight

不同碳化程度钢渣在碱激发矿渣（AAS）体系中展现出显著的功能差异：部分碳化渣（CS1）通过残余C₂S的持续水化实现长期强度增长，而完全碳化渣（CS2）则凭借高活性硅凝胶和碳酸盐物种加速早期凝胶聚合。纳米压痕测试显示C-(A)-S-H凝胶弹性模量提升超50%，证实了凝胶网络的强化效应。

材料特性

图1展示了钢渣（SS）及碳化钢渣的物相组成与粒径分布。如图1a-b所示，随着碳化程度加深，C₂S含量显著降低并在CS2中完全消失，方解石含量则增至CS1的12.4%和CS2的33.9%，对应CO₂封存能力分别为87g/kg（CS1）与238g/kg（CS2）。

深入讨论

不同碳化程度钢渣通过残余硅酸盐、碳化衍生硅凝胶及碳酸盐的协同作用，调控着AAS体系水化动力学与力学性能的平衡。未处理钢渣因硅酸盐反应活性低及富铁相惰性而受限，而碳化处理有效激活了其功能潜力。

结论

本研究揭示了碳化钢渣作为功能性添加剂在NaOH激发AAS体系中的作用机制：碳化程度可定向调控早期反应活性与长期性能发展，为工业固废资源化利用及低碳胶凝材料设计提供了新策略。