中国铝业工业产生的赤泥废料有望转化为高性能建筑材料。最新研究表明，采用烟气脱硫石膏进行盐活化，可使赤泥基胶凝材料的抗压强度达到7.33兆帕（MPa），超过未处理混合物的两倍。该成果为利用工业废渣开发低碳建材提供了新路径。
中国氧化铝产业已累积超过15亿吨赤泥。这种从铝土矿中提取铝时产生的高碱性残渣，因存在土壤与水体污染风险而面临严峻的环境与安全挑战。赤泥富含硅、铝、铁和钙，具备作为水泥原料的潜力，但其高碱度、复杂矿物组成及固有反应活性低限制了实际应用。
张嘉伟（Jiawei Zhang）与闫国超（Guochao Yan）领衔的研究团队将赤泥掺入含煤矸石粉和普通硅酸盐水泥的复合体系中，对比了三种活化路径的效果。实验显示，未处理对照组28天抗压强度为3.60 MPa。碱活化（水玻璃溶液）使强度提升54%；800℃热活化强度达6.08 MPa，较对照组提升69%，但温度升至900℃反而导致强度下降。盐活化表现最优，添加4%脱硫石膏的混合物在3天内早期强度增幅最高达262%，最终抗压强度达7.33 MPa。研究同时指出，获得最高抗压强度的活化方法并未提供最大的能量吸收能力，揭示了工程应用中的性能权衡。
微观与晶体学分析揭示了盐活化的增强机制。X射线衍射检测到针状钙硫铝酸盐矿物（钙矾石）的特征衍射峰，能谱分析显示局部钙、硫浓度较高。扫描电镜观察表明，含盐晶体相互生长形成致密的蜂窝状结构，大孔隙较少，凝胶相连接成连续的承重网络。相比之下，碱活化样品呈蜘蛛网状富钠铝硅酸盐凝胶，热活化样品则形成絮状产物。
该研究的一项关键贡献是引入分形几何分析评估孔隙结构。传统指标仅描述孔隙总量与尺寸分布，而分形维数计算（基于Frenkel-Halsey-Hill模型与氮气吸附数据）显示，未处理、碱活化、热活化与盐活化样品的分形维数依次升高。该排序与抗压强度顺序一致，表明孔隙表面几何复杂性直接影响材料承重能力。热活化样品总可及孔隙体积最低（0.1271 cm³/g），但强度不及孔隙体积略高（0.1324 cm³/g）的盐活化样品。这证明孔隙几何特征与表面特性对强度的影响不亚于总孔隙量。
相关论文《不同活化路径下赤泥基胶凝材料的孔隙结构分形性对抗性与能量耗散行为的影响》已于2026年发表于《Case Studies in Construction Materials》期刊。研究结果提示，分形孔隙表征可为工程师评估工业废渣基胶凝材料性能提供补充工具，助力推动建筑行业的低碳转型。
资料来源：AL Circle；原文发布日期：2026-10-20。本文为资料编译。