赤泥与固废协同制备无骨料复合稳定材料：工艺设计与安全处置策略

本研究创新性地利用赤泥（RM）协同循环流化床飞灰（CFB）和脱硫石膏（FGD）开发无骨料水泥稳定层材料（RCSL），系统探究钙硅比（CaO/SiO2）对力学性能、耐久性及微观结构的影响。最优配比（CaO/SiO2=0.53）试样7天无侧限抗压强度达9.4 MPa，冻融保留率94.7%，重金属浸出浓度均低于III类地下水/II类海水标准。该材料固废利用率超95%（赤泥占比>50%），为绿色基础设施建设提供可规模化推广的解决方案。

　　

Highlight

RM effects

不同赤泥（RM）含量对RCSL无侧限抗压强度（UCS）的影响如图3所示。当RM含量介于30 wt.%至55 wt.%时，UCS超过7 MPa，满足中国高速公路和一级公路最高强度要求。但当RM含量达60 wt.%时，UCS降至7 MPa以下。RM含量每增加5 wt.%，强度平均降低0.92 MPa（8.0%），其中50 wt.%至55 wt.%区间降幅最大（13.0%）。结果表明过量RM会稀释胶凝组分并引入过量钠离子，抑制水化反应并破坏微观结构稳定性。

Conclusions

本研究利用赤泥（RM）与工业固废制备了新型稳定层材料（RCSL），并探究其性能与固化机制，主要结论如下：

1. 1.

   RCSL强度取决于RM含量与钙硅比（CaO/SiO₂）：无水泥时RCSL的UCS为6.2 MPa，每添加2.5 wt.%水泥强度提升约1.6 MPa（25.8%）。RM含量与UCS呈负相关，因过量RM降低体系反应活性并引入钠离子干扰水化。

2. 2.

   钙硅比（CaO/SiO₂）是控制性能的关键参数：CaO/SiO₂=0.53时性能最优，7天UCS达9.4 MPa，强度保留率91.26%，抗冻参数94.7%。

3. 3.

   微观机制以水化产物形成为核心：最优样品生成大量钙矾石（Ettringite）和C-(A)-S-H凝胶，增强强度与重金属固化能力。

4. 4.

   环境安全性符合标准：养护28天后，As、Cr、Ni、Cu、Pb浸出浓度均低于III类地下水和II类海水限值。

5. 5.

   固废利用率超95%：无需天然骨料，RM占比超50 wt.%，为大规模固废资源化提供可行路径。