談工業廢渣在預拌砂漿中的應用

劉秀偉 劉 慶 劉次啟 柏光山

(1.貴州理工學院，貴州 貴陽 550002; 2.貴州省建材產品質量監督檢驗院，貴州 貴陽 550000)

談工業廢渣在預拌砂漿中的應用

劉秀偉1劉 慶2劉次啟2柏光山2

(1.貴州理工學院，貴州 貴陽 550002; 2.貴州省建材產品質量監督檢驗院，貴州 貴陽 550000)

工業廢渣是有毒的、易燃的、有腐蝕性的、有化學反應性的以及其他有害的固體廢棄物。工業廢渣的堆積占用大量土地，給水環境和大氣造成嚴重的污染，因此合理的消納利用是亟待解決的問題。對目前用于預拌砂漿中的工業廢渣進行分類概述，闡述了工業廢渣在預拌砂漿中的應用現狀，為工業廢渣在預拌砂漿行業中的發展提供借鑒意義。

預拌砂漿,工業廢渣，粉煤灰

1 概述

工業廢渣是指在工業生產中，排放出有毒的、易燃的、有腐蝕性的、有化學反應性的以及其他有害的固體廢棄物。工業廢渣的堆積占用大量的土地，給水環境和大氣造成嚴重的污染，因此合理的消納利用是亟待解決的問題。

預拌砂漿的利用正逐漸大量推向市場，其包括濕拌砂漿和干混砂漿。隨著國家可持續發展的深入實施，許多省份已經禁止在施工現場現拌砂漿，更加環保高效的預拌砂漿取得了較好的發展機遇。將工業廢渣作為主要摻合料及外加劑用于預拌砂漿，不但具有較好的和易性、較高的強度和耐久性，提高產品性能，還可加大工業廢渣的資源化利用率，節約投資、減少環境污染，具有顯著的技術、經濟和社會效益。為此，本文對預拌砂漿使用的工業廢渣現狀進行整理，為工業廢渣在預拌砂漿中的使用提供參考。

2 工業廢渣在預拌砂漿中應用現狀

2.1粉煤灰在預拌砂漿中的應用

有了火力發電的迅猛發展，其燃料的工業廢渣—粉煤灰排放量迅速增加，全國粉煤灰年排放量將達到約3億t。粉煤灰的大量堆積同樣對環境會造成二次污染，很多學者對其資源綜合利用的方式進行了大量細致的研究。粉煤灰中硅、鈣含量較高，因此也可以用于配制預拌砂漿。李家和等[1]將石膏、石灰、粉煤灰、水泥熟料、石膏等破碎、粉磨后即可制成粉煤灰干拌砂漿。梅群等[2]利用粉煤灰在砂漿中存在的微集料填充效應和火山灰效應，將高鈣灰摻入預拌砂漿中，提高了砂漿的強度、降低了水泥用量，取得了較好的經濟效益。李相國等[3]利用云南地區的低品位粉煤灰制備出一種滿足建設工程要求的預拌砂漿。設計不同等級的預拌砂漿可以滿足不同的用途，具有較好的發展前景。

當前，粉煤灰用作預拌砂漿已經廣泛應用于全國各個地方，取得了較好的經濟效益和社會效益。但是，粉煤灰配制的預拌砂漿存在粉煤灰摻量不能過高、摻入粉煤灰后砂漿收縮率變大等缺點。粉煤灰摻入預拌砂漿雖然一定程度上可以提高粉煤灰的資源綜合率，但是與其他利用途徑相比，效果較差。

2.2爐渣在預拌砂漿中的應用

爐渣主要為工業與民用燃煤鍋爐排出的灰渣。主要呈多孔結構，細度較細(多屬于細砂范疇)。爐渣替代砂配制的預拌砂漿具有稠度、可泵性、凍融等性能明顯改善的特點。另外，爐渣中存在大量的細微孔洞，可以使砂漿的保溫性能有所提高[4]。但是爐渣顆粒級配較差且表面多孔，使預拌砂漿的強度較低；在干燥過程中收縮較大，如果處理不及時容易導致砌體開裂，嚴重影響預拌砂漿的推廣。

2.3煤矸石在預拌砂漿中的應用

俞心剛等[5]向預拌砂漿中摻入大于30%的煤矸石，確定了煤矸石在預拌砂漿的應用中存在的問題，并通過摻加外加劑等改善砂漿性能，使預拌砂漿滿足JGJ 70—90建筑砂漿基本性能試驗方法規定的要求。但是對煤矸石用于預拌砂漿的研究還較少，耐久性等性能的研究還不透徹，限制了煤矸石在預拌砂漿中的使用。

2.4鋼渣在預拌砂漿中的應用

鋼渣是煉鋼工業的廢渣，我國鋼渣的年排放量達到5 000萬t以上。鋼渣中主要成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣以及少量游離CaO,MgO,玻璃體等成分，具有一定的水化自硬能力。在摻加激發劑時可以充分的激發其活性，可以用于預拌砂漿的配制。摻入30%的鋼渣后，預拌砂漿仍保持良好的工作性能，同時具有收縮率低、后期強度持續增加等特點[6]。但不同產地的鋼渣安定性差異很大，導致預拌砂漿上墻后出現開裂等問題，限制了鋼渣在預拌砂漿領域的應用前景。

2.5尾礦砂在預拌砂漿中的應用

隨著設備的優化，我國生產人工砂時可以確切的控制人工砂與尾礦砂的分離，這為尾礦砂的應用提供了良好的條件。黃德棋等[7]采用尾礦砂添加甲基纖維素醚等，研制出和易性能好、保水性能優良的干混砂漿。畢軍軍等[8]利用尾礦砂等量替代天然砂，達到了天然砂制備的干混砂漿的性能，取得了較好的成績。利用尾礦砂制備預拌砂漿不僅解決尾礦砂對污染環境以及占用土地的問題，還可以提高資源綜合利用率，具有較好的效益。

2.6廢舊混凝土在預拌砂漿中的應用

現在廢棄的混凝土經過加工處理，將其作為再生骨料制備混凝土仍然存在很多問題，例如在再生骨料生產過程中存在大量的小顆粒，將其作為混凝土細集料，從而導致混凝土吸水率高、強度有所限制，而預拌砂漿強度等級相對較低，將廢棄混凝土加工生產作為預拌砂漿集料是一個較經濟實用的選擇，一方面節約天然砂，另一方面能在一定程度上消納廢棄混凝土。劉鳳東等[9]研究了廢舊混凝土在預拌砂漿中的應用，研究結果表明：再生機制砂集料可以在一定程度上取代天然砂制備預拌砂漿，當摻入再生機制砂集料量較大時，需要摻入外加劑改善砂漿的性能，方可滿足施工和力學性能要求。由于廢棄混凝土再生集料存在質量不穩定，其制備的預拌砂漿耐久性能需要更多的研究，由于對混凝土再生骨料的研究工作較少，在此未進行歸納總結。

2.7磷渣在預拌砂漿中的應用

筆者[10]將黃磷渣摻入預拌砂漿中，由于磷渣粉具有潛在的水化活性，其作為摻合料制備預拌砂漿，在一定程度上能取代部分水泥作為膠凝材料，有研究結果表明：當預拌砂漿中水泥被磷渣粉取代80%時，可制備強度等級達M20的砂漿，當取代量為40%時，砂漿強度等級可以達M30，基本能滿足工業與民用建筑所需要的砌筑、抹灰和地面砂漿，同時砂漿的工作性能有所改善、凝結時間有所增加，這不僅能滿足施工操作時間，而且節約了緩凝劑的使用。將磷渣應用于預拌砂漿中可以提高磷渣的使用效率，減輕環境污染的同時較好地實現預拌砂漿生產的綠色化，具有顯著的技術經濟意義。

3 工業廢渣復配技術在預拌砂漿中的應用

采用單一的工業廢渣雖然能夠滿足預拌砂漿的要求，但是工業廢渣的利用率較低。而且由于工業廢渣自身的缺陷，容易導致預拌砂漿的性能產生波動，影響工業廢渣在預拌砂漿中的應用。為此，許多學者考慮采用多種工業廢渣同時摻入預拌砂漿的方式改善砂漿的性能。主要思路是利用各種工業廢渣的特性，將不同種類的工業廢渣進行互補，達到提高工業廢渣性能的目的。

段瑞斌等[11]利用粉煤灰、礦渣等工業廢渣摻加到預拌砂漿中，結果顯示，雙摻可以改善砂漿和易性，同時工業兩種工業廢渣之間存在協同效應作用，比單摻一種工業廢渣時稠度明顯提高，且未發現泌水等現象，強度、收縮等性能也有明顯提升。

宋軍偉等[12]將粉煤灰、磷渣粉等進行了單摻和復摻的研究，研究表明復摻時砂漿的凝結時間比單摻時要長；而且在早期水化活性較低，從而早期強度較低，而水化后期兩種工業廢渣水化活性發揮迅速，砂漿強度明顯優于單摻兩種工業廢渣時砂漿的強度。陳霞等[13]通過復摻硅灰、粉煤灰和磷渣粉的方式提高早期強度，取得了較好的效果；在水化初期，硅灰活性相對較高，彌補了磷渣粉早期活性低的缺點；到水化中期，磷渣粉活性開始發揮，其與硅灰同時發揮活性，砂漿強度增長較快；水化后期(即28 d開始)粉煤灰開始迅速發揮其活性，在硅灰、磷渣粉和粉煤灰作為摻合料的體系中，水化后期主要是磷渣粉和粉煤灰進行水化反應，此階段磷渣粉和粉煤灰對強度起主要貢獻作用。

通過研究發現，不同種類的工業廢渣在預拌砂漿中復配技術可以明顯改善預拌砂漿的性能，在充分消耗工業廢渣的同時顯著提高了預拌砂漿的性能，具有良好的發展潛力。

4 工業廢渣在預拌砂漿中應用的限制條件

1)工業廢渣在預拌砂漿中主要起到膠凝材料的作用，但是工業廢渣中均存在一定的雜質，雜質對工業廢渣的膠凝性能的影響研究處于初始階段，無法判定預拌砂漿中工業廢渣的性能影響。

2)我國幅員遼闊，不同地區的廢渣種類及組成差異很大，無法對工業廢渣進行全國范圍性質的應用研究，只能針對不同地區進行具體分析，沒有相應的標準依據，在預拌砂漿的生產過程中無法進行科學指導。

3)工業廢渣的耐久性研究較少，無法準確判定工業廢渣對預拌砂漿耐久性的影響。

5 工業廢渣在預拌砂漿中應用的改進建議

1)對本地工業廢渣種類、礦物組成等進行調研，查明分布和產生情況，建立工業廢渣的數據庫。

2)研究不同工業廢渣之間的互補作用，進一步提高工業廢渣的利用效率。

3)在預制砂漿中進行細致分類，針對不同用途的預制砂漿進行研究，確定相應的工業廢渣的最優使用種類及摻量。

[1] 李家和,益廣清,曲海濤.粉煤灰系列干拌砂漿粉的研究[J].房材與應用,1999(5):12-16.

[2] 梅 群,潘鋼華,劉 桂，等.高鈣灰摻量對預拌砂漿性能影響及其成本分析[J].混凝土與水泥制品,2009(1):54-57.

[3] 李相國,何 真,梁文泉，等.粉煤灰系列干拌砂漿粉的試驗研究[J].新型建筑材料,2002(11):29-31.

[4] 郭 鋒,錢中秋.大摻量爐底渣在預拌砂漿中的應用研究[J].粉煤灰綜合利用,2011(1):27-31.

[5] 俞心剛,李月香,李少軍，等.煤矸石摻量對預拌砂漿性能的影響[J].預拌砂漿,2009(2):64-67.

[6] 呂林女,何永佳.利用磨細鋼渣礦粉配制C60高性能混凝土的研究[J].混凝土,2004(6):51-55.

[7] 黃德棋.尾礦砂制備普通干混砂漿的技術性能研究[J].福建建設科技,2011(1):58-61.

[8] 畢軍軍,鄭劍飛.尾礦砂在普通干混砂漿中的應用技術研究[J].混凝土,2009(10):113-115.

[9] 劉鳳東,耿國良,王冬梅.工業廢渣在干混砂漿中的應用[J].新型建材與施工技術,2007(2):32-34.

[10] 劉秀偉,曹建新,陳前林，等.磷渣粉在預拌砂漿中的應用研究[J].混凝土,2008(6):89-91.

[11] 段瑞斌,顧建文,王洪飛.礦物摻合料對預拌砂漿性能的影響研究[J].山西建筑,2011,37(10):103-104.

[12] 宋軍偉,方坤河.復摻磷渣、粉煤灰及硅灰的砂漿配合比優化研究[J].混凝土,2006(4):7-8.

[13] 陳 霞,易俊新,曾 力，等.摻粉煤灰和磷渣粉混凝土的性能研究[J].粉煤灰綜合利用,2006(1):22-23.

Applicationofindustrialwasteresidueintheready-mixedmortar

LiuXiuwei1LiuQing2LiuCiqi2BaiGuangshan2

(1.GuizhouInstituteofTechnology,Guiyang550002,China; 2.GuizhouBuildingMaterialQualitySupervisionTesting,Guiyang550000,China)

The industrial waste residue is a solid waste which are toxic, flammable, corrosive, chemically reactive and other hazardous. The accumulation of industrial waste residue occupy a lot of land, cause serious pollution for the water environment and atmosphere, therefore, it is urgent to solve the problem. This paper summarized industrial waste residue currently used in ready-mixed mortar, and the present situation of application of industrial waste residue in read-mixed mortar is analyzed. The works provides the references for the development of the industrial waste residue ready-mixed mortar.

ready-mixed mortar, industrial waste residue, fly ash

1009-6825(2017)29-0125-02

2017-08-06

劉秀偉(1965- )，女，副教授

X799.1

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