实验与数值研究：用于岩土工程的可持续生态聚合物混凝土及其环保材料的应用 Nour Bassim Frahat, Mohamed Samy, Mohamed Amin, Ibrahim Saad Agwa, Engy M. Kassem

《Infrastructures》：Experimental and Numerical Investigation of Sustainable Geopolymer Concrete Incorporating Eco-Friendly Materials for Geotechnical Applications Nour Bassim Frahat, Mohamed Samy, Mohamed Amin, Ibrahim Saad Agwa and Engy M. Kassem

　　

摘要

本研究超越了传统的单一胶凝材料评估方法，通过建立一种机制性框架来解释多组分地质聚合物系统的行为。系统地探讨了工业副产品（粒状高炉矿渣）、农业废弃物（大麦秸秆灰烬）和建筑废弃物（再生花岗岩粉）在整合到以meta氧化铝为基础的基质中的作用，特别关注它们对凝胶形成路径、微观结构优化和宏观性能的影响。采用多种胶凝材料组合配制了一种可持续的地质聚合物混凝土（SGC）体系，其替代比例介于5%至30%之间。进行了全面的评估，包括新鲜状态下的性能、力学性能、耐久性特征、热阻以及微观结构特点。研究结果表明，70Mk–30GBFS的组成有助于形成致密的C–(A)–S–H/N–A–S–H凝胶网络，使抗压强度提高了26.8%，氯离子渗透率降低了32.0%。该研究并非依赖于经验关系，而是建立了前驱体化学性质、界面过渡区（ITZ）优化与性能极限之间的机制性联系。这些发现有助于更深入地理解多组分地质聚合物的设计，并为开发适用于结构应用的高性能、可持续混凝土材料提供了支持。