可再生能源和地缘政治风险是否会影响土耳其的工业生产力？来自分位数分析方法的证据

《Sustainable Futures》：Do renewable energy and geopolitical risk affect industrial productivity in Turkey: Evidence from Quantile on Quantile and causality in quantiles approach

黄土固结|氧化镁硫酸盐水泥|粉煤灰协同作用|孔隙率优化|抗压强度提升|碳减排|微结构调控|工业废料资源化|地质灾害防治|土壤稳定性增强

　　在面对中国黄土高原地区生态环境脆弱性所带来的侵蚀问题时，研究人员致力于开发一种环保型的土壤固化剂，以替代传统的波特兰水泥固化剂。镁氧硫酸盐水泥（MOS）与工业固体废弃物粉煤灰（FA）的组合被提出为一种绿色化学原则下的替代方案。这一新型固化剂不仅提升了土壤的机械性能，还显著降低了碳排放，体现了其在环境可持续性方面的优势。

黄土是一种广泛分布于全球多个大洲的地质沉积物，尤其在中国，其分布面积达到全国土地总面积的6.6%，约63.1万平方公里。黄土具有高孔隙率和较低的自然胶结性，容易在水分变化或外力作用下发生变形甚至破坏。这种特性使得黄土高原成为全球土壤侵蚀最严重的区域之一，也是中国地质灾害频发的热点地区。由于其独特的物理特性，黄土在工程实践中引发了一系列问题，包括地基处理、边坡加固等，同时对生态环境造成了一定影响。

为了应对这些问题，土壤固化技术成为改善黄土机械性能的重要手段。传统的固化技术通常依赖于无机类固化剂，如水泥、石灰和渣等，虽然在市场中占据主导地位，但其高碳排放成为全球低碳发展背景下亟待解决的问题。因此，研究开发更加环保的新型固化剂成为热点，尤其是基于镁水泥和工业固体废弃物的无机固化剂，因其在性能和可持续性之间的平衡而受到关注。

在镁水泥中，MOS因其早期强度高、与骨料粘结性能优异而受到特别关注。MOS与粉煤灰的结合不仅提升了固化效果，还通过利用工业废弃物，实现了资源的再利用，降低了对环境的负担。在实验中，研究人员对MOS-FA固化剂在不同粉煤灰含量和固化时间下的影响进行了系统研究，重点分析了固化后的黄土在微观结构、孔隙分布、抗压强度和耐水性等方面的变化。

实验结果显示，MOS-FA固化剂能够有效降低黄土的孔隙率。例如，在15%粉煤灰含量的情况下，固化后的黄土孔隙率降至31.4%，其中大孔隙和中等/小孔隙的比例分别减少至10.7%和28.8%。这表明，MOS与粉煤灰的协同作用不仅通过化学胶结作用，还通过物理填充作用，使黄土颗粒间形成更紧密的连接，从而显著提高了其力学性能。固化后的黄土抗压强度从1.3 MPa提升至7.1 MPa，显示出巨大的提升潜力。

在耐水性方面，实验表明MOS-FA固化剂能够显著改善黄土的抗水性能。纯黄土在浸水30秒内就会发生解体，而添加MOS-FA的固化土在24小时浸水后仍然保持完整，没有明显的解体或裂纹。尽管如此，固化土的强度在浸水后仍有所下降，特别是在5%粉煤灰含量时，强度下降幅度较大，软化系数仅为0.35。随着粉煤灰含量的增加，强度下降的幅度逐渐减小，15%粉煤灰含量时软化系数提升至0.41，表明粉煤灰的添加有助于提升固化土的耐水性能。

在微观结构方面，通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析，可以观察到MOS-FA固化土中形成了多种水化产物，如片状的氢氧化镁（Mg(OH)?）、絮状的镁硅酸盐水合物（M-S-H）、铝镁硅酸盐水合物（M-A-S-H）和钙镁硅酸盐水合物（C–S–H），以及针状的5·1·7相。这些水化产物不仅填充了黄土颗粒间的孔隙，还通过“点-线”接触形成连接，从而提升了固化土的整体强度和稳定性。同时，热重分析（TG/DTG）进一步确认了水化产物的存在，表明其在固化过程中发挥了重要作用。

此外，粉煤灰的加入还影响了固化土的化学组成和结构。X射线光电子能谱（XPS）分析显示，粉煤灰中的活性成分与MOS发生反应，生成新的化学键合结构，如Si–O–Mg和Si–O–Ca。这些化学键的形成不仅提高了固化土的密实度，还增强了其抗水性能。同时，未反应的粉煤灰颗粒填充了黄土颗粒间的孔隙，进一步提升了土壤的稳定性。

从环境可持续性的角度来看，MOS-FA固化剂相较于传统的波特兰水泥固化剂具有显著优势。通过比较不同固化剂的碳排放数据可以发现，MOS-FA固化剂在实现同等抗压强度（超过5 MPa）的情况下，碳排放量仅为波特兰水泥固化剂的60%至72%。这种显著的减排效果使得MOS-FA固化剂在应对全球建筑行业碳减排目标方面具有广阔的应用前景。

研究还指出，粉煤灰的高产量及其对环境的潜在危害使得其在建筑行业中的应用存在挑战。粉煤灰的堆存可能导致重金属和可溶性盐分的释放，对土壤和地下水造成污染。同时，未燃烧的碳颗粒可能成为臭氧前体物的载体，影响生态环境。因此，将粉煤灰作为固化剂原料，不仅实现了工业废弃物的高值化利用，还有效缓解了这些环境问题，推动了建筑行业的绿色转型。

研究结果表明，MOS-FA固化剂在提升黄土工程性能、降低碳排放、改善耐水性等方面具有显著优势。其应用不仅能够为黄土地区的工程建设提供高效解决方案，还能有效减少建筑行业对自然资源的依赖，推动可持续发展。然而，当前研究仍存在一些局限，例如MOS-FA体系的耐水性仍有待进一步提升。未来的研究方向包括：尝试通过定向改性提高粉煤灰的活性，以及探索不同类型的活化剂对固化土孔隙率和耐水性的影响，以进一步优化其性能。

总的来说，这项研究为黄土固化技术的发展提供了新的思路和方法，展示了MOS-FA固化剂在环境友好型工程材料中的应用潜力。其成果不仅有助于解决黄土高原地区的土壤侵蚀和地质灾害问题，还为建筑行业的低碳发展提供了技术支持。通过持续的材料创新和技术进步，MOS-FA固化剂有望成为未来黄土地区土壤加固和生态环境保护的重要工具。