钢渣和粉煤灰为原料生产的高性能固废处理综合利用环保道路硅酸盐水泥

祁鹏

摘  要：本文在当前的可持续理念下，对钢渣和粉煤灰作为原料生产高性能固废处理综合利用的环保道路硅酸盐水泥，非常符合可持续发展理念。能够将这些废物原料有机利用，还减少了传统生产水泥过程中用到的大量不可再生资源。通过相关的实验方法研究能够发现将钢渣和粉煤灰以及其他的水泥熟料进行合适配比，能够生产出指标非常优异，符合当前道路使用的硅酸盐水泥，这对建筑行业发展有积极的作用。

关键词：钢渣和粉煤灰;高性能固废处理;硅酸盐水泥

随着建筑行业的发展，我国水泥年产量已超过了20亿吨，未来国家仍要有大规模的基础建设和国民经济发展，所以对水泥的需求量依旧很大。而水泥在生产的过程中要用到大量的石灰石和铁矿石等，这些都属于不可再生资源，还会对环境造成严重影响。国家当前提倡可持续发展，因此通过研究钢渣和粉煤灰，将其作为替代原料生产硅酸盐水泥，能够达到节能减排，保护环境的效果。

一、钢渣和粉煤灰为原料的硅酸盐水泥

钢渣是炼钢中产生的废渣，在钢铁生产中，钢渣占钢铁产量的20%左右。钢渣成为了我国工业废料的重要组成部分，尤其是当前我国钢铁业迅速发展，产生了大量的工业废渣，据统计每年全国炼钢厂堆积的废钢渣超过两亿吨，而且还在呈现着逐年上涨的趋势^[1]。粉煤灰是燃煤电厂排放出来的固体废弃物，我国工业的飞速发展，它们的排放量也在增加，粉煤灰和钢渣制成水泥，在建筑行业中有效应用，符合当前可持续发展的背景。通过对钢渣和粉煤灰进行混合，研究出一种复合道路的硅酸盐水泥，能够满足混凝土路面的要求，具有极高的抗折强度和耐磨性，较小的收缩率和较高的弹性，能够有效的符合当前道路建设中的有效要求。水泥是最主要的建筑材料，它廣泛地被用于建筑，道路选择和国防工程中，水泥的种类众多主要分为硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫酸盐水泥，铁铝酸盐水泥等系列。其中硅酸盐水泥生产量最大在当前也是应用最为广泛的，硅酸盐水泥是以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料。

二、实验原理和实验方法

通过收集钢渣超细的粉媒灰、水泥以及其他原料河砂，自来水来进行相关的实验，在实验中通过研究可以知道钢渣的活性一般。因此在大多数情况下，钢渣不能起到增强的作用，还会对削弱复合体的强度，对于粉煤灰来讲，它的水化程度低，产生的强度也很小，水泥胶砂强度主要是由水泥熟料的水化来提供的^[2]。为了保证强度需要将水泥熟料的掺量控制在60%以上，钢渣掺量控制在15%以内，通过相关的混合来进行实验。根据对不同水泥熟料，掺量和不同钢渣，粉煤灰掺量比值的胶砂进行强度实验，结果如图1所示。

实验后要根据耐磨性和干缩性来确定最优的配比方案。对于符合道路硅酸水泥干缩性的检验，当外界的湿度减小时，由于水分蒸发会引起胶体失水。对于道路混凝土而言，是以模板的形式暴露在自然界的，它的底板和底面都要遭受到常年的温差变化和自然界中的风雨侵蚀，日头暴晒，因此对于收缩的要求非常严格。对于实际应用来讲，干缩性越小越好。因此在这样的情况下对原料进行混合配比，然后进行实验，实验结果如图2所示：

通过图二能够了解到，对于每组水泥胶砂而言，在前期值的干缩只会随着时间的延长而增加^[3]。28天后，它的干缩值随延长时间变化不大。同时做实验的一号二号五号和六号，这几组复合硅酸盐水泥的干缩值都小于基准水泥。这是由于粉煤灰和钢渣粉改善了水泥石收缩性能，对水泥起到了稀释作用，减少了早期参与的水化反应胶凝。总量还增加了早期水泥内部较细毛孔的数量，这样就减少了水泥时早期的收缩。

复合道路硅酸盐水泥的性能检测，根据在强度满足条件下干缩越小越好的原则，选出了在实验中的五号配方均匀混合后做出相关的性能检验。通过检验发现五号水泥配方最初凝结时间是在1分45秒，最终凝结时间是在5分21秒。同时它的抗折强度在三天能达到6.0MPa，28天达到了9.0MPa，抗压强度三天达到了28.4MPa，28天达到了56.4MPa，干缩率只有0.04%。

三、主要结论

因此就能够得出如下结论，及普通硅酸盐水泥熟料钢渣粉煤灰和适量的挥发剂及石膏组成的复合道路硅酸盐水泥，它的指标非常优异，具有较小的干缩性，能够在道路上进行有效应用。它的主要配比就是硅酸盐水泥熟料70%左右，钢渣7%左右，粉煤灰15%左右会发系2%左右，石膏6%左右^[4]。

结束语：

总结全文，我国作为煤炭大国，以煤炭为电力生产的主要能源。然而在烧煤炭发电的过程中就会产生一些废料粉煤灰。粉煤灰作为一种具有一定活性的火山灰质混合材料，它具有潜在高活性，矿物体化学稳定性好，颗粒细等诸多优点。钢渣是炼钢过程中产生的废渣，它可以作为铁质校正原料制作硅酸盐水泥熟料，将两者按照一定比例进行有效混合，作为水泥混合材料，能够有效改善环境，节约资源，增产水泥，降低成本，在未来水泥生产中能够得到广泛使用。

参考文献

[1]  侯晓涛.火电厂固体废弃物的资源化综合利用策略研究[J].绿色环保建材，2020（05）：40-41.

[2]  焦敬玺.核电工程用硅酸盐水泥的研发与生产[J].中国水泥，2019（12）：73-74.

[3]  王成启，林东，张章龙.硫铝酸盐水泥对快速施工海工混凝土性能的影响[J].中国港湾建设，2020，40（04）：26-30.

[4]  闫洪昌，刘召朋.硫铝酸盐水泥混凝土与普通硅酸盐水泥混凝土耐久性能对比研究[J].商品混凝土，2020（04）：53-55.