固体废弃物在加气混凝土行业的应用正逐渐成为推动建筑材料可持续发展的重要途径。各类固体废物如粉煤灰、尾矿渣等被有效转化为低活性矿物掺合料，不仅提高了资源的利用效率，还减少了环境污染。活性固体废弃物主要化学成分如表1所示。非活性固体废弃物主要化学成分如表2所示。

Pachideh [5]等采用粒化高炉矿渣替代水泥，其研究结果表明，粒化高炉矿渣可使蒸压加气混凝土的抗压强度提高172%，吸水率降低35%。2019年，El-Didamony [6]等则对比了偏高岭土和粒化高炉矿渣作为水泥替代物对蒸压加气混凝土性能的影响，发现矿渣和偏高岭土对料浆发气高度影响不大，但与偏高岭土相比，矿渣可以显著提高蒸压加气混凝土的力学性能，最佳掺量可以达到10%。

2016年陈建军[7]在常青树建材(福建)开发有限公司通过小模试验和中试实验在一定条件下矿渣粉可替代水泥用量30%~40%，而且能很好地保证加气混凝土制品的性能。2020年宋起运[8]等通过试验研究了养护制度对矿渣加气混凝土导热系数的影响，发现其导热系数影响程度为标准养护 > 蒸汽养护 > 蒸压养护。截至2020年，我国拥有约2000家加气混凝土生产企业，年生产能力接近3亿立方米，占据了国内墙体材料需求3/5。

李春[9]等采用免蒸压工艺，研究了钼尾矿、水泥、石灰及矿渣对加气混凝土性能的影响。制备出了免蒸压加气混凝土抗压强度为3.12 MPa，干密度为660 kg/m³。

檀星[10]等利用粉煤灰、电石渣、矿渣粉替代生石灰制备全固废加气混凝土，须经过高温蒸压养护后，才能生成提高强度的水化产物水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、托贝莫来石及水石榴石。

Guo [11]等采用粉煤灰、高炉渣和赤泥替代部分水泥制备免蒸压加气混凝土，虽免蒸压加气混凝土表现出更为优异的力学性能，但所用的原材料非全固废。

Chen [12]等在常温常压下用岩棉炉底渣、铝粉、水玻璃和NaOH为原材料制备全固废免蒸压加气混凝土，形成的强度等级较为单一。

韩林岩[13]等测得循环流化床粉煤灰掺量和电石渣掺量对全固废免蒸压加气混凝土抗压强度的影响为极显著，水胶比对全固废免蒸压加气混凝土抗压强度的影响为显著;所建立的回归模型有效且可信度高；采用最优配合比时，循环流化床粉煤灰基全固废免蒸压加气混凝土抗压强度为3.41 MPa，干密度为545 kg/m³，满足GB/T 11968-2020《蒸压加气混凝土砌块》规范中A2.5B05等级要求。

姚贤华[14]等使用电石渣替代生石灰制备了全固废免蒸压加气混凝土，研究了钙硅比(Ca/Si)、水胶比(W/B)、碱激发剂模数(M)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)掺量及养护条件等主要工艺参数对全固废免蒸压加气混凝土流动性、发泡曲线、断面孔隙、吸水率、干密度和抗压强度等物理力学性能的影响。

Wang Chao-qiang等[15]利用油基钻屑热解残渣和水泥，粉煤灰组成胶凝材料制备免蒸压加气混凝土，通过红外光谱分析证明了油基钻屑的火山灰活性，并且发现水胶比对免蒸压加气混凝土的密度，抗压强度等都有重要的影响。

彭小芹[16]以黄磷生产过程中产生的工业废渣——磷渣为主要原料，辅以少量粉煤灰与水泥，系统研究了发气剂掺量、水玻璃模数等工艺参数的影响，优化了配合比设计，成功制备出符合GB 11965-2006《蒸压加气混凝土砌块》强度要求的免蒸压加气混凝土。然而，该材料存在收缩较大的问题，尚需进一步优化。

Table 1. Main chemical components of active solid waste

表1. 活性固体废弃物主要化学成分

韩福强[17][18]探讨了以电石渣替代石灰生产蒸压加气混凝土的可行性。研究发现，电石渣中的钙主要以Ca(OH)₂和CaCO₃形式存在，其替代石灰会影响铝粉发气过程，导致坯体初始强度偏低。针对这一问题，采用“外补热”工艺并结合外加剂对原料进行活性激发，最终使电石渣对石灰的替代率最高可达50%。

范俊杰[19]等同样研究了电石渣替代生石灰作为钙质原料在蒸压加气混凝土中的应用。尽管电石渣能为料浆发气提供所需碱度，但由于其无法提供热量，导致铝粉发气与料浆稠化速率减缓。通过将料浆温度提高至60℃，可获得最佳发气效果。

Sun [20]等以电石渣为钙质材料完全替代生石灰制备蒸压加气混凝土。研究表明，电石渣不规则表面引发的“水锁”效应增加了料浆稠度，加之料浆温度降低，共同导致铝粉发泡率下降及制品物理力学性能劣化。在料浆中添加0.25%的碳酸钠，可促进水泥水化进程，加速浆体强度发展并缩短预养护时间，同时显著改善发泡性能，促进托贝莫来石生成。

Wu [21]等等采用高温煅烧处理后的高钙煤矸石替代生石灰制备蒸压加气混凝土。高温煅烧使煤矸石中方解石分解为生石灰，确保料浆稠化过程与发气过程良好匹配。煅烧后的高钙煤矸石中钙主要以CaO、Ca(OH)₂、CaSO₄及CaCO₃形式存在。该材料的掺入对托贝莫来石的强度与微观形貌影响较小，但有效改善了加气混凝土的孔结构，从而提升其抗压强度与比强度。当高钙煤矸石完全替代生石灰时，制得的加气混凝土绝干密度为600 kg/m³，抗压强度达4.57 MPa。

Table 2. Main chemical components of inert solid waste

表2. 非活性固体废弃物主要化学成分

纤维加气混凝土是以一种将短纤维加入加气混凝土制备而成的复合材料。短纤维可对加气混凝土内部进行加固，通过桥接宏观和微观裂纹提高混凝土延性，并提高混凝土的强度和抗裂性[22]。为了提高力学性能和耐久性，在加气混凝土中加入纤维(如玄武岩纤维、植物纤维等)，核心作用是通过三维随机分布的“骨架增强”效应，靶向解决加气混凝土自身脆性大、强度不足、易开裂的固有缺陷，同时进一步强化其环保与应用价值，具体优点显著：既能借助纤维的高抗拉强度和韧性，桥接内部微裂缝、抑制裂缝扩展，大幅提升制品的抗压强度(20%~40%)、抗折强度(30%~60%)及抗冲击性能，减少运输和使用中的破损风险；又能优化内部孔隙结构，细化孔径、降低连通孔比例，提升体积稳定性和耐久性，减少干缩开裂与吸水率，延长建材使用寿命；且适配绿色发展趋势，优质纤维(如玄武岩纤维)可采用天然原料或工业固废制备，生产能耗低、可降解无环境残留，还能助力提升加气混凝土中固废掺量，减少水泥等胶凝材料用量，降低全生命周期能耗与碳排放，同时实现制品轻量化与高强度兼顾，拓展其在承重墙体、公共建筑、工业厂房等更多场景的应用，形成性能升级和环保协同的双重优势。

3.2.1. 纤维加气混凝土力学性能

纤维的引入可以增强水泥基材料的抗裂性和韧性，同时提供更好的隔热和隔音性能。此外，纤维的加入还有助于提高材料的抗冲击性能和耐久性，部分纤维种类、掺量对加气混凝土力学性能的体现如表3所示。

高巍[23]通过将椰壳纤维作为增强体，制备出了干密度639.1 kg/m³、抗压强度6.88 MPa、抗折强度2.76 MPa的高性能椰壳纤维加气混凝土。采用椰壳纤维作为增强体制备椰壳纤维加气混凝土，相较于未掺加纤维加气混凝土，其抗压强度和抗折强度分别提高了15.6%和58.6%。对椰壳纤维表面进行化学改性，制备出了干密度643.1 kg/m³、抗压强度7.34 MPa、抗折强度3.21 MPa的改性椰壳纤维加气混凝土。相较于普通加气混凝土，其抗压强度和抗折强度分别提高了23.4%和84.5%。

李培兵[24]等研究了不同体积掺量的菠萝叶纤维和苎麻纤维对水泥基材料弯曲性能的影响。实验结果显示，随着纤维掺量的增加，材料的弯曲韧性和抗折强度均得到显著提升，而抗压强度则呈现下降趋势。特别是在体积掺量为2%时，菠萝叶纤维的增韧效果明显优于相同掺量下的苎麻纤维。

张林[25]等研究不同木纤维掺量对加气混凝土料浆流动性、发气效率、体积密度、孔隙率、力学性能、导热系数、物相组成和微观结构的影响。结果表明，适量掺加木纤维能显著增强加气混凝土的抗压、抗弯和抗拉强度，尤其是当木纤维掺量为0.4%时，力学性能达到最大值。木纤维的加入降低了料浆的流动性和发气效率，但改善了孔隙结构，使孔隙分布更均匀，孔径更小。

卜显忠[26]等以竹纤维为增强材料制备B06级加气混凝土。结果表明，随着竹纤维掺量的增加，加气混凝土的流动性和发气高度逐渐下降，干密度增大，抗压和抗折强度先提高后降低，竹纤维的最佳掺量为0.3%。

Xu [27]等利用废弃松木生产的木纤维增强加气混凝土的性能。结果表明，木纤维与加气混凝土基体之间的粘附性良好，这有助于提高加气混凝土的机械性能。随着木纤维含量的增加，加气混凝土的流动性、膨胀高度和孔隙率降低，而体积密度和热导率略有增加。

2025年陈畅[28]采用X射线衍射仪和扫描电镜分析其微观结构研究了纤维长度和掺量对磷酸镁基免蒸压加气混凝土物理、力学和耐水性能的影响，纤维可以降低干密度并提高抗压和抗折强度。

Table 3.Effects of fiber types and content on the mechanical properties of aerated concrete

表3. 纤维种类、掺量对加气混凝土力学性能的体现

3.2.2. 纤维微观研究

SEM分析结果表明，玄武岩纤维与碱性混合物发生化学作用，纤维表面被腐蚀。玄武岩纤维表面形成的水化产物阻止了进一步的腐蚀。聚丙烯纤维与胶凝基质的粘结性较弱，纤维与基体之间没有足够的摩擦力，提出了一种利用纤维的机械压痕来改善纤维与基体的摩擦结合的新方法。

加气混凝土的多孔结构如图1(a)所示，图1(b)中可见少量因自由水蒸发形成的微孔。由图1(d)和图1(e)可知，聚丙烯纤维贯穿大孔或分布在孔壁中，断裂面未见纤维断裂。如图1(f)所示，纤维表面附着少量水化产物，这有利于提升纤维与基体的黏结性能，从而充分发挥纤维的增强、增韧和阻裂作用，表明其增强机制源于纤维与基体间的物理相互作用。

在图1(c)中，观察到大量的钙矾石和C-S-H凝胶，是加气混凝土强度的主要来源之一[29]。如图1(g)所示，在加气混凝土断裂面上似乎没有完整的玄武岩纤维，玄武岩纤维的弹性模量较高，不易发生变形，当加气混凝土发生载荷开裂时，玄武岩纤维与加气混凝土基体同时断裂。从图1(h)与图1(i)中可以看出玄武岩纤维表面附有水化产物结合，因为玄武岩纤维的主要化学成分是SiO₂，可以推断部分玄武岩纤维在碱性基质中参与了水化反应，在玄武岩纤维表面形成了水化硅酸钙，说明玄武岩纤维与加气混凝土基体的黏附性较好。

Figure 1.SEM image of aerated concrete sample [30]

图1.加气混凝土试样的SEM图像[30]

当纤维掺量的提升时，纤维与液相组分间的相互作用增强，导致浆料流动性下降，进而使加气混凝土的干密度增大。此外，纤维含量对加气混凝土的力学性能呈现非单调影响：抗压强度与抗折强度均随纤维掺量增加先上升后下降，在纤维质量分数为0.3%时达到峰值。值得注意的是，抗折强度的增幅较抗压强度更为显著，这一现象与加气混凝土的破坏机制密切相关。