再生骨料与辅助胶凝材料制备自密实砂浆的性能与可持续性研究

本研究针对地震灾后建筑废弃物(CDW)的可持续利用问题，通过10种含再生骨料(RA)和辅助胶凝材料(SCM)的自密实砂浆设计，系统评估其力学性能(抗压/抗折强度)、高温(600-900°C)及硫酸盐侵蚀耐久性。MK15系列在180天龄期抗压强度提升29%，环境评估显示SCM显著改善微观结构并降低水泥用量，为地震活跃区(如土耳其)的绿色建材开发提供解决方案。

　　

地震等自然灾害不仅造成生命财产损失，更产生巨量建筑废弃物(CDW)。以土耳其为例，2020-2023年连续遭遇6.6-7.7级地震，倒塌建筑产生的CDW既占用土地又污染环境。与此同时，全球混凝土年消耗量预计2025年达660亿吨，其中65-70%为天然骨料，加剧资源枯竭。传统水泥生产还贡献了全球8%的CO₂
排放。如何将CDW转化为再生骨料(RA)，并通过辅助胶凝材料(SCM)减少水泥用量，成为可持续建材研究的焦点。

Muhammed Ulucan团队针对这一难题，设计10种含RA和SCM(如偏高岭土、粉煤灰)的自密实砂浆，采用迷你坍落度测试(EFNARC标准)、抗压/抗折强度测试(180天龄期)、600/900°C高温试验、硫酸盐侵蚀实验及微观结构分析等技术，结合生命周期评估(LCA)验证其环境效益。

材料与方法
研究选用地震灾后CDW制备的RA，搭配不同比例SCM(MK10-FA、MK15等系列)，通过坍落度测试确保工作性(240-260mm)，采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析水化产物。

新鲜性能
所有系列坍落度均符合标准(255mm基准)，SCM双掺会降低流动性但改善稳定性。

力学性能
MK15系列表现最优：180天抗压强度提升29%，抗折强度增6.9%。高温下强度损失显著(抗压35-65%，抗折45-75%)，但优于传统砂浆。

耐久性
硫酸盐环境中MK15抗压强度仅降9.2%，MK10-FA抗折强度降9.9%，SCM通过促进凝胶形成(C-S-H)提升致密性。

微观结构
SCM促进二次水化反应，XRD显示MK15中钙矾石(AFt)晶体增多，SEM证实孔隙率降低。

环境与经济评估
LCA显示SCM减少7类环境影响指标，水泥用量降低直接削减成本，符合循环经济原则。

结论与意义
该研究创新性地将地震灾后CDW转化为高性能自密实砂浆原料，MK15系列实现强度与耐久性平衡。SCM的引入使水泥用量减少20-30%，微观上优化凝胶结构，宏观上满足工程需求。特别对土耳其等地震活跃区，该技术可同步解决废弃物处置、资源短缺和碳排放三大难题，为《2030年可持续发展议程》目标11(可持续城市)提供关键技术支撑。论文发表于《Sustainable Chemistry and Pharmacy》，标志着化学与建材学科的交叉创新成果。