鋼渣和粉煤灰為原料生產的高性能固廢處理綜合利用環保道路硅酸鹽水泥

祁鵬

摘? 要：本文在當前的可持續理念下，對鋼渣和粉煤灰作為原料生產高性能固廢處理綜合利用的環保道路硅酸鹽水泥，非常符合可持續發展理念。能夠將這些廢物原料有機利用，還減少了傳統生產水泥過程中用到的大量不可再生資源。通過相關的實驗方法研究能夠發現將鋼渣和粉煤灰以及其他的水泥熟料進行合適配比，能夠生產出指標非常優異，符合當前道路使用的硅酸鹽水泥，這對建筑行業發展有積極的作用。

關鍵詞：鋼渣和粉煤灰;高性能固廢處理;硅酸鹽水泥

隨著建筑行業的發展，我國水泥年產量已超過了20億噸，未來國家仍要有大規模的基礎建設和國民經濟發展，所以對水泥的需求量依舊很大。而水泥在生產的過程中要用到大量的石灰石和鐵礦石等，這些都屬于不可再生資源，還會對環境造成嚴重影響。國家當前提倡可持續發展，因此通過研究鋼渣和粉煤灰，將其作為替代原料生產硅酸鹽水泥，能夠達到節能減排，保護環境的效果。

一、鋼渣和粉煤灰為原料的硅酸鹽水泥

鋼渣是煉鋼中產生的廢渣，在鋼鐵生產中，鋼渣占鋼鐵產量的20%左右。鋼渣成為了我國工業廢料的重要組成部分，尤其是當前我國鋼鐵業迅速發展，產生了大量的工業廢渣，據統計每年全國煉鋼廠堆積的廢鋼渣超過兩億噸，而且還在呈現著逐年上漲的趨勢^[1]。粉煤灰是燃煤電廠排放出來的固體廢棄物，我國工業的飛速發展，它們的排放量也在增加，粉煤灰和鋼渣制成水泥，在建筑行業中有效應用，符合當前可持續發展的背景。通過對鋼渣和粉煤灰進行混合，研究出一種復合道路的硅酸鹽水泥，能夠滿足混凝土路面的要求，具有極高的抗折強度和耐磨性，較小的收縮率和較高的彈性，能夠有效的符合當前道路建設中的有效要求。水泥是最主要的建筑材料，它廣泛地被用于建筑，道路選擇和國防工程中，水泥的種類眾多主要分為硅酸鹽水泥，鋁酸鹽水泥，硫酸鹽水泥，鐵鋁酸鹽水泥等系列。其中硅酸鹽水泥生產量最大在當前也是應用最為廣泛的，硅酸鹽水泥是以硅酸鈣為主的硅酸鹽水泥熟料。

二、實驗原理和實驗方法

通過收集鋼渣超細的粉媒灰、水泥以及其他原料河砂，自來水來進行相關的實驗，在實驗中通過研究可以知道鋼渣的活性一般。因此在大多數情況下，鋼渣不能起到增強的作用，還會對削弱復合體的強度，對于粉煤灰來講，它的水化程度低，產生的強度也很小，水泥膠砂強度主要是由水泥熟料的水化來提供的^[2]。為了保證強度需要將水泥熟料的摻量控制在60%以上，鋼渣摻量控制在15%以內，通過相關的混合來進行實驗。根據對不同水泥熟料，摻量和不同鋼渣，粉煤灰摻量比值的膠砂進行強度實驗，結果如圖1所示。

實驗后要根據耐磨性和干縮性來確定最優的配比方案。對于符合道路硅酸水泥干縮性的檢驗，當外界的濕度減小時，由于水分蒸發會引起膠體失水。對于道路混凝土而言，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溫差變化和自然界中的風雨侵蝕，日頭暴曬，因此對于收縮的要求非常嚴格。對于實際應用來講，干縮性越小越好。因此在這樣的情況下對原料進行混合配比，然后進行實驗，實驗結果如圖2所示：

通過圖二能夠了解到，對于每組水泥膠砂而言，在前期值的干縮只會隨著時間的延長而增加^[3]。28天后，它的干縮值隨延長時間變化不大。同時做實驗的一號二號五號和六號，這幾組復合硅酸鹽水泥的干縮值都小于基準水泥。這是由于粉煤灰和鋼渣粉改善了水泥石收縮性能，對水泥起到了稀釋作用，減少了早期參與的水化反應膠凝。總量還增加了早期水泥內部較細毛孔的數量，這樣就減少了水泥時早期的收縮。

復合道路硅酸鹽水泥的性能檢測，根據在強度滿足條件下干縮越小越好的原則，選出了在實驗中的五號配方均勻混合后做出相關的性能檢驗。通過檢驗發現五號水泥配方最初凝結時間是在1分45秒，最終凝結時間是在5分21秒。同時它的抗折強度在三天能達到6.0MPa，28天達到了9.0MPa，抗壓強度三天達到了28.4MPa，28天達到了56.4MPa，干縮率只有0.04%。

三、主要結論

因此就能夠得出如下結論，及普通硅酸鹽水泥熟料鋼渣粉煤灰和適量的揮發劑及石膏組成的復合道路硅酸鹽水泥，它的指標非常優異，具有較小的干縮性，能夠在道路上進行有效應用。它的主要配比就是硅酸鹽水泥熟料70%左右，鋼渣7%左右，粉煤灰15%左右會發系2%左右，石膏6%左右^[4]。

結束語：

總結全文，我國作為煤炭大國，以煤炭為電力生產的主要能源。然而在燒煤炭發電的過程中就會產生一些廢料粉煤灰。粉煤灰作為一種具有一定活性的火山灰質混合材料，它具有潛在高活性，礦物體化學穩定性好，顆粒細等諸多優點。鋼渣是煉鋼過程中產生的廢渣，它可以作為鐵質校正原料制作硅酸鹽水泥熟料，將兩者按照一定比例進行有效混合，作為水泥混合材料，能夠有效改善環境，節約資源，增產水泥，降低成本，在未來水泥生產中能夠得到廣泛使用。

參考文獻

[1]? 侯曉濤.火電廠固體廢棄物的資源化綜合利用策略研究[J].綠色環保建材，2020（05）：40-41.

[2]? 焦敬璽.核電工程用硅酸鹽水泥的研發與生產[J].中國水泥，2019（12）：73-74.

[3]? 王成啟，林東，張章龍.硫鋁酸鹽水泥對快速施工海工混凝土性能的影響[J].中國港灣建設，2020，40（04）：26-30.

[4]? 閆洪昌，劉召朋.硫鋁酸鹽水泥混凝土與普通硅酸鹽水泥混凝土耐久性能對比研究[J].商品混凝土，2020（04）：53-55.