向日葵秸秆灰活化多工业固废新型注浆材料的物理特性与微观表征

为提升固废利用率并减轻环境负担，研究人员开发了一种以向日葵秸秆灰(SSA)活化铅锌尾矿(LZTs)和粉煤灰(FA)的新型注浆材料(SLF)。通过测试流动性、凝结时间等物理性能，结合XRD、SEM-EDS等微观表征，证实SSA可加速水化反应形成C-(K)-S-H凝胶，FA能提升早期强度并细化孔隙结构，同时实现Pb2+ 、Zn2+ 等重金属的有效固化。该研究为绿色建材开发提供了可持续解决方案。

　　

随着城市化进程加速，注浆技术在基础加固、防渗工程中应用广泛，但传统水泥基材料生产伴随全球5-8%的碳排放。碱激发材料(AAMs)虽具环保潜力，却面临原料成本高、需强碱激活等问题。同时，铅锌尾矿(LZTs)堆存引发重金属污染风险，而生物质燃烧产生的向日葵秸秆灰(SSA)因富含SiO₂
和K₂
O未被充分利用。针对这些挑战，河南某研究团队创新性地将SSA、LZTs与粉煤灰(FA)复合，开发出全固废基注浆材料(SLF)，相关成果发表于《Materials Today Communications》。

研究采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱联用(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和压汞测孔(MIP)等技术，系统分析了材料性能。通过测试浆体稠度、泌水率和抗压强度，结合微观结构表征，揭示了SSA-FA协同作用机制。

物理性能分析
稠度测试显示，随SSA/FA占比增加，浆体流动性降低但稳定性提升。SSA加速水化使凝结时间缩短50%，FA则通过生成C-A-S-H凝胶补偿LZTs的惰性，使3天抗压强度提升至12.3 MPa。

微观机制解析
XRD与FTIR证实SSA激发形成C-(K)-S-H和C-A-S-H凝胶网络，SEM-EDS观察到致密的"核-壳"结构。MIP显示SSA-FA组合使总孔隙率降低37%，其中有害大孔（>50 nm）占比从21%降至9%，凝胶微孔增加至64%，显著提升抗渗性。

环境安全性
重金属浸出浓度远低于国标限值：Pb²⁺
<0.05 mg/L，Zn²⁺
<0.8 mg/L，Cd²⁺
未检出，证实凝胶网络对重金属的物理包裹与化学键合双重固定作用。

该研究开创了"农业废弃物-工业固废"协同资源化新模式，SSA替代工业碱剂使成本降低40%，每吨SLF材料可消纳1.2吨固废。其提出的"碱性激活-活性补偿-孔隙优化"三重调控策略，为固废基绿色建材设计提供了普适性方法论，对推动建筑业低碳转型具有重要意义。