煤炭科学技术

作者：吴国威, 冯国瑞, 白锦文, 韩艳娜, 吴凡, 马俊彪,

关键词：赤泥−粉煤灰基注浆材料, 碳酸化反应, 地质聚合反应, CO₂养护压力, 微观结构,

固体废弃物堆积与CO2排放是制约能源行业清洁高效发展的2大关键问题。采用制铝工业副产品拜耳法赤泥和粉煤灰制备赤泥−粉煤灰基地聚物注浆材料，测试不同CO2养护压力下材料的碳化深度、碳化面积、CO2吸收量和单轴抗压强度，并利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜−能量色散光谱(SEM−EDS)和低场核磁(LF−NMR)等微观表征技术，揭示注浆材料储碳−力学性能演化机制。结果表明：CO2养护压力从0.2 MPa增至1.8 MPa，材料的碳化深度从2.07 mm增加至4.27 mm，CO2吸收率从1.10%提升至2.86%。碳化养护结束后，碳酸盐对材料强度的贡献优于水化硅铝酸钠/钙(N(C)−A−S−H)凝胶，使得材料单轴抗压强度随CO2压力升高而增加，当养护压力达到1.4 MPa时，其强度超过未碳化养护的对照组。在继续养护至28 d的过程中，由于前期碳酸化反应消耗了材料中的游离碱及生成地质聚合产物所需的Ca2+、Na+，导致这一阶段的地质聚合反应受限。同时材料整体处于低钙体系，不利于碳酸钙晶体的持续生长发育，最终造成材料孔隙率增加。与对照组相比，28 d强度均表现为劣化。研究可为指导采空区CO2储库构筑与井下碳封存提供理论基础。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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