This study investigates the use of graphene oxide (GO) into limestone calcined clay cement (LC 3 ) to enhance the immobilization of heavy metal ions from ferronickel slag. Various macro- and micro-characterization techniques, including compressive strength , toxicity characteristic leaching procedure, heat of hydration, X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis/derivative thermogravimetry (TGA/DTG), and scanning electron microscopy (SEM), were employed to evaluate the effectiveness of GO on the solidification/stabilization technique. The results reveal that incorporating GO increased the compressive strength of LC 3 mortars at both 7 d and 28 d. Additionally, the use of GO improved the immobilization of heavy metal ions, reducing leaching concentrations of Cr and Mn by 20 % and 30 % at 28 d, respectively. Isothermal calorimetry , TGA/DTG, XRD, and SEM analyses further elucidated the accelerated hydration, mineral crystal phase changes, denser microstructure, and improved interfacial transition zone of GO-modified LC 3 mixtures. The study provides the potential of integrating nanotechnology into LC 3 cement for environmentally sustainable waste management strategies. • Graphene oxide (GO) enhanced the heavy metal immobilization of limestone calcined clay cement (LC3). • Ferronickel slag (FNS) was recycled as fine aggregate and supplementary cementitious material. • Multiple micro-characterization techniques were used to indicate the enhanced effect of GO. • GO improved interfacial transition zone between LC3 matrix/FNS and accelerated hydration.

Due to significant population concentration and capital influx in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area, the construction of cross-sea tunnels with significant consumption of various resources and materials, has been frequently witnessed. However, there is a lack of knowledge regarding how carbon emissions of cross-sea transportation infrastructure are generated across its life-cycle stages. This study proposes a life cycle assessment (LCA) approach for quantifying the carbon emissions and exploring the carbon reduction potentials with a case study of a world-renowned cross-sea tunnel project in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area. The results find that this project contributes approximately 849 kilotons CO2eq of carbon emissions with an emission intensity of 1.1 kilotons CO2eq per meter. The materialization stage is the largest contributor of carbon emissions (474.9 kilotons CO2eq), followed by service stage (248.3 kilotons CO2eq, accounting for 29.2 %). Some carbon emissions of raw materials can be offset by using recycled materials. The discarded concrete, block, stone, and sand, occupying over 90 % of the total recycled waste in weight could achieve a 93.5 % of carbon reduction potentially. It provides the opportunity to reveal the engineering details and carbon emission for a world-class super complex cross-sea transportation infrastructure. This study makes one of the first attempts to quantify life-cycle carbon emissions of cross-sea transportation infrastructure, which enriches foundational dataset for environmental impact assessment in this emerging field. The findings of this study can provide scientific references for formulating targeted low-carbon strategies for cross-sea transportation infrastructure across its different life-cycle stages.

Concrete repair in marine environments is influenced by various factors, particularly underwater pressure and dynamic water flow. Traditional materials used for underwater concrete repair suffer from issues such as dilution, dispersion, susceptibility to erosion by moving water, and poor grout retention. In this study, a novel biopolymer-based undersea crack repair material composed of quaternized chitosan (Hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride chitosan, HACC), sodium alginate (SA), urease, and aggregates was developed. It investigated the impact of biopolymers on urease's physiological and biochemical properties, as well as its mineralization capacity. Additionally, It conducted a comprehensive evaluation of the fluidity, rheological behavior, grout retention, mechanical properties, and anti-permeability rate of the bio-grouting material. The results showed that the optimized bio-grouting material exhibited suitable viscosity and fluidity. After injection, it rapidly formed a cohesive seal, with a grout retention rate exceeding 90% at 48 days. The water resistance of the repaired concrete reached 93%. Microstructural analysis using X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM) revealed strong electrostatic interactions between HACC and SA molecular chains. These interactions encapsulated mineralization products and sand particles, resulting in a denser microstructure.