赤泥基全固废胶凝材料的组成设计与生命周期评价

Composition Design and Lifecycle Assessment of Red Mud-based Solid Waste Cementitious Materials

摘要

目的 在城市化进程加速和工业化规模扩大的背景下，水泥作为主要建筑材料的需求不断增加。然而，其生产过程高能耗、高污染，对环境造成巨大负担。固废基胶凝材料作为一种可行替代方案，不仅能减少对水泥的需求，还能通过废弃物的资源化利用，减少环境污染。 方法 基于此背景，本研究提出利用赤泥、钢渣、粉煤灰和磷石膏等工业固废，制备不同配比的赤泥基胶凝材料，并进行抗压强度分析。同时，通过SimaPro软件对水泥和赤泥基胶凝材料的生命周期进行评价。 结果 结果显示，赤泥基四元胶凝材料具有优异的抗压强度，并在各个环境影响类型上均表现优于传统水泥，环境影响减少了12%。综上所述，本研究不仅为环保型建筑材料的研发提供了理论支持，也为推动环保胶凝材料的应用提供了科学依据。

Abstract

Purposes Amidst the backdrop of accelerated urbanization and expanded industrialization, the demand for cement as a primary building material continues its upward trajectory. However, the production process of cement, characterized by its high energy consumption and pollution, imposes a significant burden on the environment. Solid waste-based cementitious materials emerge as a viable alternative, promising not only to alleviate the demand for cement, but also to mitigate environmental pollution through the resource utilization of waste materials. Methods In this context, the utilization of industrial solid wastes such as red mud, steel slag, fly ash, and phosphogypsum was proposed to craft red mud-based cementitious materials with varying compositions, followed by in-depth analyses of compressive strengths. Concurrently, the lifecycle assessments of both cement and red mud-based cementitious materials were conducted by leveraging SimaPro software. Results The findings reveal that quaternary cementitious materials based on red mud exhibit remarkable compressive strength and surpass traditional cement across diverse environmental impact categories, resulting in a 12% reduction in environmental burdens. In conclusion, this study offers both theoretical foundations for the development of environmentally friendly building materials and empirical evidence to promote the application of eco-friendly cementitious materials.

Graphical abstract

关键词

赤泥基胶凝材料 / 工业固废 / 抗压强度 / 生命周期 / 环境影响

Key words

red mud-based cementitious materials / industrial solid waste / compressive strength / lifecycle assessment / environmental impact

随着全球经济社会的发展，混凝土因其低成本、高产量和优良强度等特性，已成为广泛使用的建筑材料。混凝土主要由水泥构成，随着混凝土需求的增加，水泥消耗量也在持续上升。然而，水泥生产是一个高能耗、高污染过程，其二氧化碳排放占全球总排放的10%左右^{［1， 2］}。面对21世纪由人类活动引发的气候变化挑战，迫切需要开发新型环保胶凝材料来降低水泥生产的碳排放。工业固体废弃物具有潜在的水硬活性，这意味着它们在适当的条件下可以与水反应形成类似水泥的硬化产物。利用这些废物作为水泥替代品不仅有助于减少废物堆积和处理的问题，还能减少不可再生资源和能源消耗，减轻对环境的影响。例如，Yang等^［3］分析了固废改性镁渣、煤气化渣和脱硫石膏作为镁煤渣基胶凝材料的协同反应效应。他们还探讨了这些材料与煤矸石共同用于制备矿用胶凝回填材料的可行性。Hao等^［4］使用钢渣、赤泥和脱硫石膏制备了复合胶凝材料，实验结果显示，钢渣和赤泥的协同作用显著提高了大体积固废胶凝材料的力学性能。杨吴斌等^［5］的研究发现，使用油页岩渣、矿渣和锂渣制备的多固废胶凝材料中，7%的锂渣掺量最为适宜，这一比例可以有效促进水化产物的形成，从而增强材料的力学性能。

在不断研究新型固废基胶凝材料的同时，越来越多的学者已开始利用生命周期的思想对其进行评价。生命周期评价提供了一种准确量化环境足迹的方法，包括资源利用、能源消耗和排放情况等方面的评估。评价结果可指导未来建筑材料选择和生产过程改进，以最大程度地降低对环境的负面影响。Navaratnam等^［6］通过生命周期评价发现，在传统砂浆中添加粉煤灰可以显著减少对人类健康、生态系统和自然资源的负面影响。粉煤灰可替代传统砂浆中超过60%的沙子或水泥，成为生产墙面抹灰的可持续绿色砂浆的理想选择。Tao等^［7］的研究表明，开发的钛渣和高炉矿渣基固体废弃物水泥相较于普通水泥，在18个环境影响类型中具有更多的优势，整体环境影响可减少16.1%。Wang等^［8］对固体废弃物硫铝酸盐水泥（SW-SAC）的CO₂排放量进行了量化，结果显示，利用赤泥、铝灰、烟气脱硫石膏和石灰石尾矿生产的SW-SAC熟料的碳排放因子为361.021~401.641 kgCO₂/tcl，比水泥低28.14%~35.40%。陈贝妮 ^［9］使用BEES方法计算了固废基胶凝材料在“摇篮到大门”生命周期阶段的环境影响得分。最终结果显示，随着激发剂掺量的增加，赤泥基胶凝材料和煤矸石基胶凝材料的环境影响得分都显著上升。张健 ^［10］采用eBalance全寿命周期评价方法对赤泥基注浆材料的节能降耗进行了研究。研究结果表明，每生产1吨赤泥基注浆材料所消耗的不可再生资源为27.09 kg，能源消耗为566.60 MJ，相较于硅酸盐水泥基注浆材料，分别降低了84.7%和83.8%。

基于上述思路，本研究提出了一种新的方法，利用赤泥中的碱性物质和磷石膏中的硫酸盐，对赤泥、钢渣以及粉煤灰中的硅铝物质进行复合活化。旨在深入探究这四种固废在胶凝材料中的协同作用效应，从而最大程度地利用赤泥资源，并制备出符合性能要求的新型胶凝材料。为了准确评估其在生命周期过程中的环境排放情况，实现赤泥基胶凝材料的高附加值大宗量应用，走向“低成本、低污染、高性能”的道路，本文将从生命周期角度出发，利用SimaPro软件对其进行评估，以探究其对环境的影响。通过定量分析不同环境影响类型之间以及不同生命周期阶段之间的关系，有针对性地识别出生产过程中碳排放较为集中的阶段，为使用赤泥基胶凝材料降低碳排放提供合理的建议。

1 材料和方法

1.1 材料和强度测试

本研究采用工业固废（拜耳法赤泥、钢渣、粉煤灰和磷石膏），制备了一种新型赤泥基四元胶凝材料。通过X射线荧光光谱（XRF）对赤泥、钢渣、粉煤灰和磷石膏的化学成分进行分析，结果如表1所示。本研究中使用的粉煤灰被归类为“C类”粉煤灰，由于其高氧化钙含量，广泛用于制备胶凝材料。在该材料中，赤泥的高碱性被用作碱性激发剂，促进水化反应的进行；而磷石膏则作为硫酸盐激发剂，与其中的钙质成分反应，促进水化过程。另外，钢渣和粉煤灰中的硅酸盐和铝酸盐，在双重激发的作用下，参与反应，形成稳定的硅酸钙铝水化产物。赤泥选自山西省孝义赤泥堆场，而钢渣、粉煤灰和磷石膏则来自河南省巩义市元亨净水材料厂。这些固废材料以等量替代的方式用于制备不同体系的试样，包括赤泥-钢渣、赤泥-钢渣-粉煤灰、赤泥-钢渣-粉煤灰-磷石膏等。

具体的试验步骤如下：首先，按照表2中规定的比例，将所有原料投入搅拌机中充分混合。然后，按照0.3的水灰比加入适量的水，继续搅拌混合一定时间。搅拌均匀后，将混合物倒入Φ×H＝50 mm×50 mm的圆柱形试样模具中，进行静压成型。随后将试样放入养护箱中进行养护，养护条件为温度20 ℃±1 ℃，相对湿度≥90%，养护时间分别为3 d、7 d和28 d。在养护期结束后，取出样品，使用上海依环仪器技术有限公司生产的YHS-229WJ-50 kN微机控制电子万能试验机进行无侧限抗压强度（UCS）试验，测试速度为1 mm/min。

1.2 生命周期评价方法

1.2.1 生命周期评价的定义

联合国环境规划署（UNEP）将生命周期评价定义为对某个产品系统从原材料的提取和加工，到产品的生产、包装、市场营销、使用、再使用以及产品维护，再到再循环和最终废弃物的处置的整个阶段的环境影响进行评估的工具 ^［11］。生命周期评价的框架主要包括四个核心要素：目标定义和范围、清单分析、影响评价和评价结果 ^［12］。目标定义和范围阶段用于明确评价目的和研究范围。清单分析阶段主要进行相关投入和产出的数据收集与汇总。影响评价阶段评估这些投入产出的环境直接和潜在影响。评价结果阶段则基于分析识别关键问题，提出结论和建议。生命周期评价的流程展示在图1中。

1.2.2 生命周期评价软件

近年来，国内外已开发出数十个生命周期评价软件，涵盖了企业、研究机构和商业领域 ^［13］。常用的软件包括GaBi、Simapro、GREET和eBalance等。其中，荷兰PRé Consultants公司的SimaPro和德国Thinkstep公司的GaBi ts是最受欢迎和广泛使用的两款。它们在操作便捷性上相近，但数据库方面有所差异。SimaPro主要为学术研究服务，数据库包括Eco Invent、BUWAL250、Data Archive等，覆盖了物料输入输出、能源生产、包装材料生产等数据，数据来源于各类文献学术研究 ^［14］。GaBi ts则更多应用于工业企业的生命周期评价 ^［15］。本研究采用SimaPro软件进行分析，利用ReCiPe-Midpoint （H）方法对环境影响进行特征化评估，并通过ReCiPe-Endpoint （H）方法对结果进行标准化。

2 抗压强度分析

赤泥-钢渣二元胶凝材料体系的抗压强度如图2（a）所示。随着赤泥掺量的增加，样品的抗压强度逐渐降低，这是因为赤泥的反应活性较低 ^［16］。随着水化时间的增加，各试样的抗压强度均明显增高。这主要是由于钢渣中存在的活性矿物相（如C₂S、C₃S和C₂F）的水化反应，这些水化反应有助于提高力学强度。钢渣是钢铁生产的副产品，由铁矿石、还原剂和石灰石在高温下反应后冷却形成。冷却速率影响其矿物相结构，快速冷却导致玻璃态，而缓慢冷却则形成如C₂S、C₃S和C₂F等结晶相。这些相使钢渣具有类似于波特兰水泥的性质，包括在水化过程中硬化的能力。其次，氧化铝-硅酸盐组分可参与赤泥的地质聚合过程 ^［17］。另外，钢渣在二元胶凝材料中还起到微集料的作用 ^［18］。值得注意的是，当赤泥用量从20%变化到40%时，抗压强度几乎保持不变，这表明在此范围内，赤泥对抗压强度具有积极的影响。这一现象可以通过以下几个方面来解释：赤泥具有颗粒较细和碱性较高的特点 ^［19］，在水化过程中，赤泥有助于微团聚体的形成，并且其中的钠成分可以参与水化反应 ^［20］，因此赤泥的负面影响不明显。综合考虑到胶凝材料抗压强度的变化，为了充分利用赤泥，选择使用40%赤泥的配比方案，以进一步研究赤泥等固废的复合协同效应。

赤泥-钢渣-粉煤灰三元胶凝材料体系的抗压强度如图2（b）所示。从图2（b）中可以观察到，随着粉煤灰掺量的增加，胶凝材料的抗压强度呈现出先增加后降低的趋势。同时，随着水化时间的增加，各样品的抗压强度逐渐增加。粉煤灰在制备胶凝材料中的作用主要依赖于其火山灰特性，即粉煤灰中的活性Al₂O₃和SiO₂在水热条件下与赤泥和钢渣中的钙质成分反应，形成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙（C-A-H）凝胶^［21］。当粉煤灰含量超过20%时，其对材料强度的提升效果会减弱，主要是因为稀释效应。这种效应随着粉煤灰含量的增加，混合物中活性成分的比例相对降低，同时，粉煤灰中惰性成分的比例随着含量的增加而增加^［22］。当粉煤灰掺量为20%时，样品的抗压强度最高，且高于RS40，这表明赤泥、钢渣和粉煤灰在胶凝材料水化过程中出现了协同效应。因此，选择RSF20样品以研究赤泥-钢渣-粉煤灰-磷石膏的复合协同效应。

赤泥-钢渣-粉煤灰-磷石膏四元胶凝体系材料的抗压强度如图2（c）所示。磷石膏作为补充材料和激发剂，显著提高了RSF20三元胶凝材料的抗压强度。本研究表明，RSF20三元胶凝材料的抗压强度显著提升，主要归因于硫酸根离子（SO₄²⁻）的活性作用。硫酸根离子促进钙矾石（AFt）的形成，不仅改善了材料的早期强度，还影响了整个水化过程。在水化反应中，SO₄²⁻与铝硅酸盐反应生成硫酸铝钙（AFm）相。该相的形成进一步推动了含铝和硅的水化反应，尤其是［AlO₄］和［SiO₄］的转化，从而形成了新的水化产物。这些新产物，包括C-A-S-H和AFt，通过相互作用和交织构建了稳定的网络结构，提高了材料的长期力学性能^［23］。此外，Ca²⁺还参与了水化铝硅酸钙钠（N-C-S-A-H）的地质聚合过程^［24］。然而，当磷石膏掺量超过9%时，其强化效果开始减弱。可能的原因在于，当磷石膏含量超过一定比例时，体系中的硫酸盐会过饱和，这不仅阻碍了水化反应的进行，也影响了C-S-H凝胶的形成。同时，过高的磷石膏比例会导致材料微观结构中硫酸盐晶体异常生长，增加了孔隙率，从而削弱了材料的强度。

3 生命周期环境影响评价

3.1 目标与范围的界定

3.1.1 研究目的与研究对象

本研究旨在全面评估赤泥基胶凝材料生命周期中的环境影响，包括资源利用、能源消耗、排放物产生等方面。通过与传统水泥进行对比，深入分析赤泥基胶凝材料在减少碳排放、节约能源等方面的优势，并探讨其在实际工程应用中的潜力和价值。此外，本研究还将重点关注赤泥基胶凝材料的技术改进和应用推广，为其在建筑、基础设施等领域的广泛应用提供科学依据和技术支持。

3.1.2 功能单位和系统边界的确定

本文研究的功能单位为1 t赤泥基胶凝材料和水泥。考虑到赤泥基胶凝材料在我国工程领域尚未广泛使用，而水泥产品在使用和维护阶段对环境的影响相对较小，且循环利用和废弃物处理方面存在复杂性和不确定性，并且数据有限。本研究的系统边界主要包括赤泥基胶凝材料的原材料生产、运输和制备阶段，未考虑使用和维护阶段以及废弃物处理环节^［25］。

3.2 清单分析

本文生命周期清单数据主要记录了赤泥基胶凝材料和水泥在整个生命周期中所使用的能源资源和排放的污染物。其中，能源资源主要涉及电力、柴油、煤以及矿物资源等的消耗量，而污染物排放则主要包括CO₂、SO₂、NO _x 等废气、废水和废渣的排放情况 ^［9］。

3.2.1 水泥生产环境影响清单

本研究探究了PC32.5水泥在生产过程中的能源消耗、资源利用以及环境排放情况^［26］，具体数据列于表3。

3.2.2 赤泥基胶凝材料环境影响清单

在赤泥基胶凝材料的制备过程中，考虑到赤泥、钢渣和粉煤灰等工业固体废弃物的环境影响至关重要。这些材料在转化为胶凝材料之前，需经过研磨、干燥等预处理过程。鉴于对这些废弃物环境负荷分配的方法多样，其中包括无分配、替代分配、质量分配和经济价值分配，本文选用无分配方式处理。这种方式认为赤泥、钢渣和粉煤灰是废弃物，其环境负荷限于胶凝材料制备前的处理环节 ^［27］。此法不仅避免了由生产工艺和市场价格波动引起的计算不确定性，而且适用于评估这些工业固体废弃物作为替代水泥原材料时的环境影响。

此外，赤泥基胶凝材料在其制备和养护阶段主要消耗电力和煤炭，相关的环境影响数据根据国内外公共环境数据系统得出 ^［28］。通过这一综合评估，本研究能够精确量化赤泥基胶凝材料在整个生命周期中的环境影响，进而突出利用工业固体废弃物替代传统水泥原料所带来的潜在环境收益。根据赤泥基胶凝材料的配合比数据，推算其生命周期环境数据清单，具体数据列示如表4所示。

3.3 影响评价

生命周期影响评价是对生命周期清单数据进行整理和计算的关键过程，其中重要的一环是对环境影响清单数据的分类、特征化和标准化 ^［29］。在分类阶段，数据根据其环境影响类型进行划分，对于只涉及某一类影响类型的污染物质，采用直接分配方式划分；对于可能涉及多种影响类型的污染物质，采用串联机制确保划分率为1，如表5所示^［30］。

在特征化阶段，对分类后的清单数据进行单位统一换算，并对每类影响类型的结果进行汇总处理。特征化过程是指根据每种污染物质的排放量和特征因子，计算其对各类环境影响类型的影响结果 ^［31］。在每个影响类别中，具有较大特征结果的水泥被视为基准，设为100%。赤泥基胶凝材料的特征结果除以对比水泥的特征结果即为相对比率，如图3所示。总体而言，与普通水泥相比，赤泥基胶凝材料在每个影响类型的特征结果均优于普通水泥，在包括全球变暖潜力、酸化潜力、富营养化潜力、化石燃料消耗潜力、标准空气污染物、人体健康、烟雾形成潜力、臭氧消耗潜力、生态毒性潜力、水摄入量、室内空气质量等影响类型内均提供了一定的环境益处。其中，人体健康、标准空气污染物以及化石燃料消耗潜力方面的减少尤为显著。

为了评估各类影响类型的贡献率，需要进行无量纲化处理，即标准化 ^［32］。如图3所示，水泥在烟雾形成潜力、生态毒性潜力、室内空气质量和全球变暖潜力方面对环境产生了显著影响。矩形的高度差反映了赤泥基胶凝材料在这些影响类型上能够带来比普通水泥更多的环境益处，包括全球变暖潜力、酸化潜力、化石燃料消耗潜力、人体健康、烟雾形成潜力、生态毒性潜力和室内空气质量。标准化过程中，通过使用权重因子对各类影响类型的特征化结果进行加权，得到环境影响得分，如表6所列。通过计算比率，赤泥基胶凝材料的环境影响相比普通水泥减少了12%。

3.4 结果解释

经过标准化结果分析，研究表明赤泥基胶凝材料排放的主要影响类别为烟雾形成潜力、生态毒性潜力、室内空气质量和全球变暖潜力。为了确定造成环境问题的主要生产环节，表7展示了主要过程的贡献分析结果。熟料煅烧过程释放气体和颗粒物，其中一些物质可能是烟雾形成的前体物质，对空气质量有影响。交通运输排放的废气含有有毒物质，可能对周围生态系统和生物造成毒性影响。材料开采可能破坏生态系统，对土壤、水源和植被产生不利影响，进而影响生态毒性。研磨、生料制备、熟料煅烧和电力都对气候变化有所贡献。总的来说，赤泥基胶凝材料在所有过程中减少了环境影响。此外，为了进一步减少赤泥基胶凝材料生产过程中的碳排放，可采取以下具体措施。首先，在熟料煅烧过程中，应采用先进的燃烧技术和环保设备。例如，引入低氮燃烧技术和高效脱硫设备，以减少氮氧化物和二氧化硫的排放。推广使用高效节能窑炉，提高燃烧效率，降低燃料消耗和碳排放。其次，应优化交通运输管理。通过实施绿色物流策略和采用低排放运输工具，如电动卡车和液化天然气（LNG）卡车，减少运输过程中废气排放。优化运输路线和货物装载，提高运输效率，减少碳足迹。最后，推广绿色开采和资源利用。采用环保型矿山开采技术和设备，减少对生态系统的破坏。通过循环利用工业废弃物，如将赤泥、钢渣和粉煤灰等废弃物用于胶凝材料生产，减少原材料开采带来的环境影响，促进资源的可持续利用。

4 结论

本研究旨在探究赤泥基胶凝材料在建筑行业中的应用潜力，并通过生命周期评价方法对其环境影响进行全面评估。通过对材料制备、抗压强度分析和生命周期环境影响评价的研究，得出以下主要结论：

1）在材料制备方面，采用了工业固废如赤泥、钢渣、粉煤灰和磷石膏等，通过合理配比和复合活化方法，制备出了一种新型赤泥基四元胶凝材料，该材料在抗压强度方面表现出了良好的性能。

2）通过生命周期评价发现，相比传统水泥，赤泥基胶凝材料在减少碳排放、节约能源等方面具有明显优势。具体来说，赤泥基胶凝材料在全球变暖潜力、酸化潜力、化石燃料消耗潜力、标准空气污染物、人体健康等环境影响类型上均表现出一定的环境益处，其中在生态毒性潜力和室内空气质量方面的改善效果尤为显著。

3）此外，本研究还发现赤泥基胶凝材料的环境影响主要集中在熟料煅烧过程、交通运输、材料开采等环节。为减少环境影响，建议采取先进的燃烧技术和环保设备、优化交通运输管理、推广绿色开采和资源利用等措施。

综上所述，赤泥基胶凝材料作为一种新型环保建材，在建筑行业中具有广阔的应用前景。同时，本研究提出的生命周期评价方法为评估类似材料的环境影响提供了参考。然而，本研究在数据来源的完整性、研究范围的广泛性等方面存在一定的不足之处，因此，在推广和应用研究结果时，需要考虑到这些局限性并进行进一步的验证和调整。未来的研究应进一步优化赤泥基胶凝材料的配方，通过调整材料比例和添加剂来提升其性能和环保特性。同时，需扩大研究样本量，以提高数据的代表性和可靠性，确保研究结果更具普适性。此外，应在不同建筑项目中开展更多的实际工程应用研究，验证赤泥基胶凝材料的实用性和长期性能。

参考文献

[1] 席鸿定.水泥行业污染控制及低碳环保发展分析［J］.资源节约与环保，2023（2）：124-127.

[2] 周冉.水泥生产污染控制及低碳环保发展思路研究［J］.皮革制作与环保科技，2022，3（9）：135-138.

[3] Yang P， Liu L， Suo Y L，et al.Investigating the synergistic effects of magnesia-coal slag based solid waste cementitious materials and its basic characteristics as a backfill material［J］.Science of the Total Environment，2023，880.

[4] Hao X S， Liu X M， Zhang Z Q，et al.In-depth insight into the cementitious synergistic effect of steel slag and red mud on the properties of composite cementitious materials［J］.Journal of Building Engineering，2022，52（8）：104449.

[5] 杨吴斌，张延年，张祥坤，et al.多固废胶凝材料力学性能及水化机理研究［J］.非金属矿，2023，46（5）：4-7.

[6] Navaratnam S， Tushar Q， Jahan I，et al.Environmental sustainability of industrial waste-based cementitious materials：A review，experimental investigation and life-cycle assessment［J/OL］.Sustainability，2023，15（3）：1873.

[7] Tao M， Lu D M， Shi Y，et al.Utilization and life cycle assessment of low activity solid waste as cementitious materials：A case study of titanium slag and granulated blast furnace slag［J］.Science of the Total Environment，2022，849：157747.

[8] Wang X， Zhang Z， Li J，et al.Quantification of CO₂ emission from the preparation and utilization of solid waste-based sulphoaluminate cementitious materials［J］.Journal of Cleaner Production，2022，376：134054.

[9] 陈贝妮.工业固体废弃物基胶凝材料的生命周期综合效益评价研究［D］.西安：长安大学，2020.

[10] 张健.赤泥协同多源固废制备注浆材料组成设计、水化机理与性能调控［D］.济南：山东大学，2021.

[11] Peña C， Civit B， Gallego-schmid A，et al.Using life cycle assessment to achieve a circular economy［J］.International Journal of Life Cycle assessment，2021，26（2）：215-220.

[12] 顾冬冬.浅谈生命周期评价及其在环境管理中的应用［J］.皮革制作与环保科技，2024，5（4）：128-129，132.

[13] Sartori T， Drogemuller R， Omrani S，et al.International survey of the usage of whole building life cycle assessment software［J］.Buildings，2022，12（8）：1278.

[14] Bendouma S， Serradj T， Vapur H.A case study of the life cycle impact of limestone quarrying on the environment［J］.International Journal of Global Warming，2020，22（4）：432-447.

[15] Backes J G， Traverso M， Horvath A.Environmental assessment of a disruptive innovation：Comparative cradle-to-gate life cycle assessments of carbon-reinforced concrete building component［J］.International Journal of Life Cycle Assessment，2023，28（1）：16-37.

[16] 邱俊，阎正卿，杨威，等.赤泥脱碱活化及在胶凝材料中的应用［J］.应用化工，2024，53（6）：1421-1426.

[17] Hou J W， Liu J X.Hydration activity and mechanical properties of steel slag used as cementitious materials［J］.Environmental Progress & Sustainable Energy，2022，41（2）：ep.13756

[18] 郝雅芬，温浩，樊珮阁，等.冻融循环对赤泥-钢渣改性水泥土强度的试验研究［J］.太原理工大学学报，2021，52（1）：117-121.

[19] 贺高乐，崔雯雯，杨振，等.矿渣-硅灰在碱激发作用下固化赤泥的基本工程性能研究［J］.太原理工大学学报，2025，56（2）：207-215.

[20] Zhang W， Hao X S， Wei C，et al.Synergistic enhancement of converter steelmaking slag，blast furnace slag，Bayer red mud in cementitious materials：Strength，phase composition，and microstructure［J］.Journal of Building Engineering，2022，60：105177.

[21] 张未.循环流化床粉煤灰-高炉渣-赤泥基胶凝材料不安定组分稳定化及协同利用研究［D］.北京：北京科技大学，2023.

[22] Yan N， Tang Q Q， Zhang Y，et al.Action time-effect and mechanism of low-calcium fly ash in cement-based composites［J］.CRYSTALS，2021，11（6）：cryst11060681

[23] 王亚光.赤泥-粉煤灰-脱硫石膏新型胶凝材料微结构演变与复合协同效应［D］.北京：北京科技大学，2022.

[24] Ma F Y， Chen L L， Lin Z W，et al.Microstructure and key properties of phosphogypsum-red mud-slag composite cementitious materials［J］.Materials，2022，15（17）：6096.

[25] 杨瑞锦.基于SimaPro的水泥产品生命周期评价及“减碳”建议［J］.四川水泥，2023（9）：4-7.

[26] Yang D， Fan L， Shi F，et al.Comparative study of cement manufacturing with different strength grades using the coupled LCA and partial LCC methods-A case study in China［J］.Resources Conservation and Recycling，2017，119：60-68.

[27] Kofoworola O F， Gheewala S H.Environmental life cycle assessment of a commercial office building in Thailand［J］.International Journal of Life Cycle Assessment，2008，13（6）：498-511.

[28] 刘顺妮，林宗涛，张小伟.硅酸盐水泥的生命周期评价方法初探［J］.中国环境科学，1998（4）：41-45.

[29] 李嘉豪，习明星，沈奕，等.基于SimaPro的公路隧道建造阶段碳排放计算与构成评估［J］.现代隧道技术，2023，60（6）：20-28.

[30] 周永门，周显，陈霞，et al.固废基材料固化垃圾焚烧飞灰生命周期评价［J］.长江科学院院报，2025，42（1）：208-214.

[31] 郭晓潞，李寅雪，袁淑婷.水泥生命周期评价及其低环境负荷研究进展［J］.建筑材料学报，2023，26（6）：660-669，677.

[32] 陆柳鲜.江西省多源有色冶炼固废资源化过程生命周期评价研究［D］.赣州：江西理工大学，2022.

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52378360)

国家自然科学基金资助项目(51978438)

山西省研究生研究与创新项目(2023KY173)

三晋英才计划科技创新领军人才项目(SJYC2025012)