鋼渣和粉煤灰為原料生產(chǎn)的高性能固廢處理綜合利用環(huán)保道路硅酸鹽水泥

祁鵬

摘? 要：本文在當(dāng)前的可持續(xù)理念下，對(duì)鋼渣和粉煤灰作為原料生產(chǎn)高性能固廢處理綜合利用的環(huán)保道路硅酸鹽水泥，非常符合可持續(xù)發(fā)展理念。能夠?qū)⑦@些廢物原料有機(jī)利用，還減少了傳統(tǒng)生產(chǎn)水泥過程中用到的大量不可再生資源。通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法研究能夠發(fā)現(xiàn)將鋼渣和粉煤灰以及其他的水泥熟料進(jìn)行合適配比，能夠生產(chǎn)出指標(biāo)非常優(yōu)異，符合當(dāng)前道路使用的硅酸鹽水泥，這對(duì)建筑行業(yè)發(fā)展有積極的作用。

關(guān)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(yè)的發(fā)展，我國水泥年產(chǎn)量已超過了20億噸，未來國家仍要有大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以對(duì)水泥的需求量依舊很大。而水泥在生產(chǎn)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(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。國家當(dāng)前提倡可持續(xù)發(fā)展，因此通過研究鋼渣和粉煤灰，將其作為替代原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥，能夠達(dá)到節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)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(chǎn)生的廢渣，在鋼鐵生產(chǎn)中，鋼渣占鋼鐵產(chǎn)量的20%左右。鋼渣成為了我國工業(yè)廢料的重要組成部分，尤其是當(dāng)前我國鋼鐵業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢渣，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年全國煉鋼廠堆積的廢鋼渣超過兩億噸，而且還在呈現(xiàn)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(yè)的飛速發(fā)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(yè)中有效應(yīng)用，符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的背景。通過對(duì)鋼渣和粉煤灰進(jìn)行混合，研究出一種復(fù)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(qiáng)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(dāng)前道路建設(shè)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(chǎn)量最大在當(dāng)前也是應(yīng)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(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法

通過收集鋼渣超細(xì)的粉媒灰、水泥以及其他原料河砂，自來水來進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中通過研究可以知道鋼渣的活性一般。因此在大多數(shù)情況下，鋼渣不能起到增強(qiáng)的作用，還會(huì)對(duì)削弱復(fù)合體的強(qiáng)度，對(duì)于粉煤灰來講，它的水化程度低，產(chǎn)生的強(qiáng)度也很小，水泥膠砂強(qiáng)度主要是由水泥熟料的水化來提供的^[2]。為了保證強(qiáng)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(nèi)，通過相關(guān)的混合來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)對(duì)不同水泥熟料，摻量和不同鋼渣，粉煤灰摻量比值的膠砂進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)后要根據(jù)耐磨性和干縮性來確定最優(yōu)的配比方案。對(duì)于符合道路硅酸水泥干縮性的檢驗(yàn)，當(dāng)外界的濕度減小時(shí)，由于水分蒸發(fā)會(huì)引起膠體失水。對(duì)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(fēng)雨侵蝕，日頭暴曬，因此對(duì)于收縮的要求非常嚴(yán)格。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來講，干縮性越小越好。因此在這樣的情況下對(duì)原料進(jìn)行混合配比，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：

通過圖二能夠了解到，對(duì)于每組水泥膠砂而言，在前期值的干縮只會(huì)隨著時(shí)間的延長而增加^[3]。28天后，它的干縮值隨延長時(shí)間變化不大。同時(shí)做實(shí)驗(yàn)的一號(hào)二號(hào)五號(hào)和六號(hào)，這幾組復(fù)合硅酸鹽水泥的干縮值都小于基準(zhǔn)水泥。這是由于粉煤灰和鋼渣粉改善了水泥石收縮性能，對(duì)水泥起到了稀釋作用，減少了早期參與的水化反應(yīng)膠凝。總量還增加了早期水泥內(nèi)部較細(xì)毛孔的數(shù)量，這樣就減少了水泥時(shí)早期的收縮。

復(fù)合道路硅酸鹽水泥的性能檢測，根據(jù)在強(qiáng)度滿足條件下干縮越小越好的原則，選出了在實(shí)驗(yàn)中的五號(hào)配方均勻混合后做出相關(guān)的性能檢驗(yàn)。通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)五號(hào)水泥配方最初凝結(jié)時(shí)間是在1分45秒，最終凝結(jié)時(shí)間是在5分21秒。同時(shí)它的抗折強(qiáng)度在三天能達(dá)到6.0MPa，28天達(dá)到了9.0MPa，抗壓強(qiáng)度三天達(dá)到了28.4MPa，28天達(dá)到了56.4MPa，干縮率只有0.04%。

三、主要結(jié)論

因此就能夠得出如下結(jié)論，及普通硅酸鹽水泥熟料鋼渣粉煤灰和適量的揮發(fā)劑及石膏組成的復(fù)合道路硅酸鹽水泥，它的指標(biāo)非常優(yōu)異，具有較小的干縮性，能夠在道路上進(jìn)行有效應(yīng)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(huì)發(fā)系2%左右，石膏6%左右^[4]。

結(jié)束語：

總結(jié)全文，我國作為煤炭大國，以煤炭為電力生產(chǎn)的主要能源。然而在燒煤炭發(fā)電的過程中就會(huì)產(chǎn)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(zhì)混合材料，它具有潛在高活性，礦物體化學(xué)穩(wěn)定性好，顆粒細(xì)等諸多優(yōu)點(diǎn)。鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣，它可以作為鐵質(zhì)校正原料制作硅酸鹽水泥熟料，將兩者按照一定比例進(jìn)行有效混合，作為水泥混合材料，能夠有效改善環(huán)境，節(jié)約資源，增產(chǎn)水泥，降低成本，在未來水泥生產(chǎn)中能夠得到廣泛使用。

參考文獻(xiàn)

[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(huán)保建材，2020（05）：40-41.

[2]? 焦敬璽.核電工程用硅酸鹽水泥的研發(fā)與生產(chǎn)[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(duì)快速施工海工混凝土性能的影響[J].中國港灣建設(shè)，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(duì)比研究[J].商品混凝土，2020（04）：53-55.