基于木灰改良的碱激发材料：提升建筑防火性能与资源循环利用的创新研究

为应对传统水泥材料高温性能差和碳排放高的问题，研究人员开发了以木灰(WA)为部分原料的碱激发材料(AAMs)。通过对比FA/GGBS基AAMs与传统水泥体系，发现含WA的AAMs具有更优的防火性能（抗压强度损失降低）和环境效益（LCA显示碳排放减少）。该研究为建筑防火材料开发提供了可持续解决方案。

　　

随着全球建筑行业对被动防火需求的增长（Klima等，2022），传统水泥基材料(CBMs)在高温下力学性能骤降的问题日益凸显。同时，普通硅酸盐水泥(OPC)生产占全球CO₂排放量的5-8%，其制备需消耗1.5吨原料/吨产品（Elchalakani等，2014）。在此背景下，欧盟TREEADS项目组创新性地将火灾衍生的木灰(WA)作为二次原料，开发出兼具防火增强和资源循环价值的碱激发材料(AAMs)。

研究团队采用FA（飞灰）和GGBS（粒化高炉矿渣）为基底，通过不同比例替换WA制备复合材料。关键技术包括：1）化学/矿物学表征确定原料反应活性；2）流变学测试评估工作性（UNI EN 206-1:2006标准）；3）高温暴露实验测定残余抗压强度；4）生命周期评估(LCA)量化环境效益。

【Raw materials】
以山毛榉木灰(BWA)替代部分FA/GGBS，化学分析显示其富含CaO和K₂O（见表1）。XRD证实BWA的弱反应性，需与高活性材料复配。

【Physical and mechanical behaviour】
BWA的掺入对AAMs浆体流变性无显著影响（S5稠度级），但会降低水泥砂浆的和易性。力学测试表明，含10% BWA的AAMs抗压强度优于对照组，而50-70%替代率会导致强度下降（Tran Thi等，2023）。

【Fire resistance】
高温暴露实验显示，WA-AAMs表现出更优的防火性能：600°C下抗压强度损失比CBMs低15-20%，这归因于硅酸盐网络的高温稳定性。纤维增强（0.5-1% PPF）可进一步提升200°C下的强度10-15%（Shoaei等，2021）。

【Conclusion】
该研究证实：1）WA作为FA/GGBS的部分替代（≤20%）可提升AAMs早期强度（通过额外C-S-H凝胶形成）；2）本地化利用WA使LCA环境评分改善12%；3）材料设计需平衡WA掺量（＜50%）与力学性能。研究成果为《Resources, Conservation and Recycling》提供了建筑领域"以废治灾"的典型案例，其双重效益（提升防火性能+废弃物增值）对应对野火灾后重建具有重要实践价值。