论文标题：Transforming Waste into Sustainable Construction Materials: Resistant Geopolymers from Recycled Sources

论文链接：https://www.mdpi.com/2313-4321/10/3/118

期刊名：Recycling

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/recycling

研究背景

建筑行业是全球废弃物产生的主要来源之一，建筑与拆除废弃物（construction and demolition waste materials，简称C&D）的堆积对环境构成严峻挑战。为实现可持续发展，亟需开发环保型建筑材料。地聚合物作为一种碱性激发的铝硅酸盐材料，能有效利用工业副产品及C&D废弃物（如碎混凝土、砖块、陶瓷和玻璃），降低碳排放，减少废弃物堆积。然而，现有研究多依赖商业化学品作为激发剂，未能完全实现废弃物的全循环利用。意大利墨西拿大学（University of Messina）的Giovanna De Luca教授和Ileana Ielo博士带领团队开展了一项研究，旨在填补这一空白，专注于利用废弃水泥、砖块和玻璃等全废弃物原料制备地聚合物，推动建筑行业向循环经济转型。

图形摘要

研究过程

研究选用废弃水泥（C）和空心黏土砖（B）作为铝硅酸盐前驱体，并将废弃玻璃粉末用于制备硅酸钠激发剂（SG），以替代商业硅酸钠。通过调整水泥与砖块的比例，共制备了7种地聚合物样品（编号1–7），并与普通波特兰水泥进行对比。样品经过7天的水、盐酸（pH≈1）和氢氧化钠（pH≈13）浸泡试验，评估其耐化学腐蚀性能。采用SEM-EDX、ATR-FTIR和XRD等技术对样品的微观结构、化学组成和矿物相进行表征。

究研结果

耐化学腐蚀性能：在所有测试环境中，样品6（50 wt% B + 20 wt% C，采用玻璃衍生硅酸钠激发）表现最优，其在水、HCl和NaOH中的质量损失分别为0.12%、1.18%和1.11%，均低于其他地聚合物样品及波特兰水泥。样品3（仅用砖块废弃物加商业硅酸钠）的耐腐蚀性最差。

结构表征：XRD显示样品6中生成硅灰石（wollastonite）和波特兰石（portlandite）等晶体相，ATR-FTIR证实存在Si–O–Si和Si–O–Al特征峰，SEM显示其具有致密、片状微观结构，这些均与其优异的耐久性相关。

研究结论

本研究成功证明利用建筑拆除废弃物和玻璃废弃物可制备出高性能、耐腐蚀的地聚合物材料。特别是采用砖块与水泥废弃物混合、并以玻璃衍生硅酸钠激发的配方（样品6），在酸性、碱性及水环境中均表现出优越的耐久性，性能优于传统波特兰水泥。该研究不仅提供了一种全废弃物衍生的可持续建筑材料解决方案，还有助于减少水泥生产中的碳排放与资源消耗，推动建筑行业向循环经济模式转型。未来研究应进一步优化配比、评估力学性能、开展长期耐久性测试及生命周期评价，以促进该类材料在实际工程中的规模化应用。

Recycling 期刊介绍

主编：Michele John, Curtin University, Australia

期刊发表资源回收、再利用、废弃物管理与循环经济等相关领域的原始性、首创性成果，主题涵盖工业资源回收的创新工艺、工具与方法学，废弃物处理技术，循环经济，零废弃项目实践，回收利用相关政策，回收经济学，回收过程的环境与社会影响，以及产品 (生态) 设计与回收等方向。目前已被ESCI (Web of Science)、Scopus、FSTA、DOAJ等数据库收录。