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洛陽市委科技委員會第三次會議召開

市委科技委員會第三次會議召開江凌主持徐衣顯、王洪彬、張玉杰參加　　25日，市委科技委員會第三次會議召開，深入學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記關(guān)于科技創(chuàng)新的重要論述，傳達學(xué)習(xí)省委科技委員會相關(guān)會議和全省科學(xué)技術(shù)獎勵大會精神，研究中原科技創(chuàng)新港籌建、龍門實驗室建設(shè)運營、科技體制機制改革等工作?！　∈形瘯?、市委科技委員會主任江凌主持會議。市長徐衣顯，河南科技大學(xué)黨委書記、校長王洪彬，市委副書記、政法委書記張玉杰等參加會議?！　h強調(diào)，要深入學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記關(guān)于科技創(chuàng)新的重要論述，認(rèn)真落實省委省政府部署要求，著力推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，切實把創(chuàng)新落到產(chǎn)業(yè)上、把主體落到企業(yè)上。要統(tǒng)籌推進教育科技人才體制機制一體改革，聚力打造高能級創(chuàng)新平臺，進一步完善科技金融服務(wù)體系，梯度培育創(chuàng)新型企業(yè)。要堅持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與培育壯大新興產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)力，推動企業(yè)實施“三大改造”、積極關(guān)聯(lián)風(fēng)口，著力塑造產(chǎn)業(yè)發(fā)展新優(yōu)勢?！　h研究了中原科技創(chuàng)新港籌建方案。會議指出，謀劃建設(shè)中原科技創(chuàng)新港，是省委省政府著眼構(gòu)建科技創(chuàng)新大格局打造的高能級創(chuàng)新平臺。要立足產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位，以企業(yè)需求為牽引，充分發(fā)揮河南科技大學(xué)等高校創(chuàng)新溢出效應(yīng)和帶動支撐作用，促進高校與重點行業(yè)、龍頭企業(yè)深化產(chǎn)研合作，一體推進人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)孵化，加快打造重要的創(chuàng)新策源地、產(chǎn)業(yè)孵化地，著力形成產(chǎn)學(xué)研深度融合協(xié)同創(chuàng)新的新范式。要全力做好創(chuàng)新港籌建工作，科學(xué)完善建設(shè)方案，積極爭取政策支持，確保高起點規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、高質(zhì)量發(fā)展。　　會議聽取了龍門實驗室建設(shè)運營工作匯報。會議指出，龍門實驗室立足新型研發(fā)機構(gòu)定位，積極打造創(chuàng)新資源整合平臺，爭當(dāng)細(xì)分領(lǐng)域“單打冠軍”，建設(shè)運營工作取得明顯成效。要積極爭創(chuàng)國家重點實驗室，持續(xù)聚焦細(xì)分領(lǐng)域做強核心功能，提高橫向研發(fā)經(jīng)費占比，提升科技型企業(yè)孵化能力，著力打造高能級創(chuàng)新平臺。要探索建立由企業(yè)主導(dǎo)的運營機制，充分發(fā)揮企業(yè)在項目遴選、人才引進、成果轉(zhuǎn)化中的主導(dǎo)作用，進一步完善科技成果轉(zhuǎn)化機制，推動科技成果加快成為現(xiàn)實生產(chǎn)力?！　h研究了我市新型研發(fā)機構(gòu)建設(shè)、科技計劃項目管理、科技孵化平臺建設(shè)、科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才引育等科技體制機制重點領(lǐng)域改革有關(guān)文件。會議強調(diào)，要全面梳理市級科技創(chuàng)新支持政策，加強頂層設(shè)計、總體謀劃，破立并舉、先立后破，加快構(gòu)建完善支持全面創(chuàng)新體制機制。要加快推進新型研發(fā)機構(gòu)建設(shè)，探索推行創(chuàng)新平臺、運營公司、服務(wù)中心分工協(xié)作的運行模式，不斷提升產(chǎn)研合作水平。要優(yōu)化科技創(chuàng)新組織方式，在積極承接國家和省級科技計劃項目的基礎(chǔ)上，加快健全由市場主導(dǎo)的市級科技計劃項目體系，更好賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。要加大科技創(chuàng)新人才、科技創(chuàng)業(yè)人才引育力度，不斷激發(fā)科研人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力。要加快推進科技孵化平臺建設(shè)，注重導(dǎo)入創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)、人力資源、創(chuàng)投基金等專業(yè)服務(wù)機構(gòu)，加快培育集聚一批科技型中小企業(yè)?！　h研究了洛陽市天使引導(dǎo)基金設(shè)立方案。會議指出，要面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展，充分發(fā)揮天使引導(dǎo)基金作用，帶動更多社會資本投向種子期、初創(chuàng)期等天使類項目，統(tǒng)籌完善投資決策、基金退出、風(fēng)險管控、盡職免責(zé)等機制，有力助推科技型中小企業(yè)發(fā)展壯大?！　⊥踯?、王森、潘開名、徐超文、任麗君、陳劍鋒、王太鋼等參加會議。

一種混凝土生產(chǎn)噴淋降塵裝置

混凝土生產(chǎn)新裝備！洛陽綠筑獲噴淋降塵裝置專利

　　在環(huán)境保護日益受到重視的今天，各行各業(yè)都在積極尋求減少污染的有效方法。近日，洛陽綠筑建筑材料有限公司取得了一項名為“一種混凝土生產(chǎn)噴淋降塵裝置”的專利，授權(quán)公告號CN118634599B，申請日期為2024年8月，此消息來自金融界。該創(chuàng)新裝置旨在有效控制混凝土生產(chǎn)過程中的揚塵，進一步提升施工現(xiàn)場的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)?！　』炷辽a(chǎn)的挑戰(zhàn)與解決方案　　混凝土生產(chǎn)是建筑行業(yè)的重要環(huán)節(jié)，但其過程中產(chǎn)生的粉塵和揚塵對環(huán)境和周邊居民的健康構(gòu)成了威脅。傳統(tǒng)的降塵方法往往效果有限，且需要消耗大量水資源，難以實現(xiàn)環(huán)保與效率的雙重目標(biāo)。洛陽綠筑的新專利正是針對這一痛點，提出了一種更加高效和經(jīng)濟的降塵解決方案?！　⌒卵b置的核心功能　　根據(jù)專利信息，該噴淋降塵裝置主要通過精細(xì)化噴灑技術(shù)，將水霧噴灑至混凝土生產(chǎn)線中，能夠有效捕捉和沉降揚塵。此外，該設(shè)備還具備自動化控制功能，可以根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)噴霧量，從而在不消耗過多水資源的情況下實現(xiàn)最佳的降塵效果。這一創(chuàng)新的設(shè)計不僅優(yōu)化了生產(chǎn)環(huán)境，也提升了操作的安全性和便捷性?！　⌒阅軆?yōu)勢與應(yīng)用場景　　該裝置的出現(xiàn)，將為混凝土生產(chǎn)企業(yè)帶來顯著的性能提升。首先，通過改善現(xiàn)場空氣質(zhì)量，可以減少因揚塵導(dǎo)致的環(huán)境投訴和法律風(fēng)險。其次，增強的自動化能力使得設(shè)備操作更加簡單，降低了人力成本和管理難度。用戶案例表明，這種噴淋降塵裝置在實際應(yīng)用中，能夠?qū)P塵濃度降低超過50%，顯著提升了生產(chǎn)線的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)前景與發(fā)展趨勢隨著建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，混凝土生產(chǎn)領(lǐng)域的環(huán)保設(shè)備需求也將不斷上升。未來，采用更高效、更環(huán)保的生產(chǎn)工藝和設(shè)備將成為行業(yè)的趨勢。在這一背景下，洛陽綠筑的噴淋降塵裝置不僅響應(yīng)了國家的環(huán)保政策，也積極推動了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。結(jié)語在環(huán)保問題日漸嚴(yán)峻的今天，洛陽綠筑的這項專利無疑為混凝土行業(yè)的清潔生產(chǎn)提供了新的思路和技術(shù)支持。隨著該裝置的推廣和應(yīng)用，期待其能夠為更多企業(yè)帶來轉(zhuǎn)型升級的機遇。我們將關(guān)注這一領(lǐng)域的更多發(fā)展動態(tài)，期待未來能有更多創(chuàng)新技術(shù)出現(xiàn)在建筑行業(yè)，共同推動行業(yè)的綠色發(fā)展。

洛陽綠筑取得一種混凝土生產(chǎn)噴淋降塵裝置專利

　　金融界2024年12月20日消息，國家知識產(chǎn)權(quán)局信息顯示，洛陽綠筑建筑材料有限公司取得一項名為“一種混凝土生產(chǎn)噴淋降塵裝置”的專利，授權(quán)公告號CN 118634599 B，申請日期為2024年8月?！　”疚脑醋裕航鹑诮纭　∽髡撸呵閳髥T

鋼渣粉固化改良膨脹性黏土機理研究

　　ITIBMI　　膨脹性黏土作為一種特殊的高塑性土，其含有大量裂隙和親水性礦物（伊利石、綠泥石和蒙脫石），遇水后裂隙易發(fā)育并擴散，導(dǎo)致黏土顆粒吸水膨脹，失水收縮干裂。膨脹性黏土的變形具有復(fù)雜性、多發(fā)性、反復(fù)性和長期潛在性，為了克服其膨脹收縮性和軟化崩解性，眾多科研人員采用石灰、水泥、粉煤灰、氯化鈣等添加劑對膨脹性土進行化學(xué)改良。這些改良劑通過與顆粒間的膠結(jié)作用、離子交換、硬凝和碳化作用，有效抑制了土體的脹縮性和裂隙發(fā)展。然而，傳統(tǒng)改良劑的生產(chǎn)成本和二氧化碳排放量較高，為了適應(yīng)“碳達峰-碳中和”的綠色、經(jīng)濟、環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，磷石膏、聚丙烯、堿礦渣和鋼渣粉（steel slag powder，SSP）等替代改性劑逐漸被應(yīng)用，其中鋼渣粉已廣泛應(yīng)用于膨脹性黏土改良、農(nóng)業(yè)肥料、道路建設(shè)等領(lǐng)域。鋼渣粉是粗鋼生產(chǎn)過程中的一種工業(yè)廢棄物。中國粗鋼總產(chǎn)量約占世界總量的1/2，其中鋼渣年產(chǎn)量高達1.1億噸。相比于日本、歐洲和澳大利亞等工業(yè)發(fā)達國家，中國的鋼渣綜合利用率僅為29.5%。其主要用于土木工程（10.1%）、水泥生產(chǎn)（9.3%）、土壤改良和道路建設(shè)（7.5%）以及其它用途（2.6%）。我國SSP綜合利用率較低的主要原因包括生產(chǎn)制造工藝的滯后、科研水平的不足、法律政策的限制以及缺乏行之有效的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。如果我國不加快提高鋼渣的回收利用率，將會導(dǎo)致大量環(huán)境污染和土壤資源的浪費。由于鋼渣粉中含有特殊的礦物和化學(xué)成分（如氧化鐵和氧化鈣等）它可以與土體中的水分和黏土顆粒發(fā)生離子交換及膠結(jié)反應(yīng)，從而形成穩(wěn)定的凝膠物質(zhì)，填充裂隙并有效地黏結(jié)土顆粒。這一過程能夠提高土體結(jié)構(gòu)的密實性和整體性，顯著改善膨脹土的塑性、自由膨脹率、未固化強度和排水性能等。利用鋼渣粉改良問題土的工程性質(zhì)，不僅符合低碳和環(huán)保發(fā)展理念，還可以提高固廢資源的高附加值利用，并降低工程處理成本。本文從宏觀及微觀角度分析總結(jié)了鋼渣粉的性質(zhì)和組成、改良土的機理、工程效果以及應(yīng)用前景，旨在全面闡述鋼渣粉改良土的研究優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，對SSP改良土存在的不足及未來的發(fā)展方向提出幾點建議，以期為問題土的改良提供新的思路和途徑?！　?鋼渣粉的特性　　1.1鋼渣粉的理化特性　　鋼渣粉是在高溫環(huán)境下，通過轉(zhuǎn)爐、電爐或平爐生產(chǎn)分離出的工業(yè)副產(chǎn)品，主要由礦石、石灰石（CaCO3）、焦炭和氧等原料組成。根據(jù)鋼渣粉的生產(chǎn)工藝及堿度值R=ω(CaO)/ω(SiO2+P2O5)（ω為質(zhì)量）的不同，可將其分為高爐渣（blast furnace slag，BFS）、電弧爐渣（electric arc furnace，EAF）、鋼包爐渣（ladle furnace slag，LFS）或堿性氧爐渣（basic oxygen furnace，BOF）。其中，當(dāng)鋼渣粉R＜1.8時，稱為低堿度鋼渣；R=1.8～2.5時，稱為中堿度鋼渣；R＞2.5稱為高堿度鋼渣，此時易形成C2S和C3S等礦物。Oluwasola等認(rèn)為轉(zhuǎn)爐鋼渣具有良好的壓實性好、吸水率低、良好的內(nèi)摩擦力及排水自由等優(yōu)點。由于煉鋼廠生產(chǎn)工藝（如：廢金屬和鐵水中存在的雜質(zhì)、溫度、氣體環(huán)境、鐵礦石成分以及鐵礦石與燒結(jié)礦的比例、冷卻速度、助熔劑摻量等）的差異性，容易導(dǎo)致鋼渣粉的礦物成分、電導(dǎo)率、表面積、化學(xué)組成、孔隙率和PH值等理化性質(zhì)的變化。綜上所述，SSP具有良好的吸水性、高密度、較大的比表面積、豐富的棱角、較高的硬度等一系列特定的性質(zhì)，適當(dāng)提高SSP堿度可增加其水化活性。但由于SSP體積安定性較差及生產(chǎn)工藝的影響，很大程度上限制其工程應(yīng)用領(lǐng)域。鋼渣粉主要的礦物成分包括橄欖石、FeAlO3(CaO)2、Ca2Fe2O5、C4AF、C2F、β-C2S或α-C2S、Ca2SiO4、鎂硅鈣石、FeO、MgO、C3S、惰性礦物（簡稱為“RO相”）和CaO-FeO-MnO-MgO等組成。大量研究表明SSP屬于含鈣量較高的固體廢物，其中，C2S、C3S、C2F和C4AF構(gòu)成的SSP與硅酸鹽水泥礦物成分相似。雖SSP的衍射峰較為復(fù)雜，礦物晶體形狀不規(guī)則，但SSP中的固體可溶性成分含量較高，有利于水化溶解，形成膠凝狀物質(zhì)，進而改良土壤的膠結(jié)性能。另外，SSP的冷卻速度、化學(xué)組成、熔劑類型、顆粒形狀、顆粒大小分布及性質(zhì)對土壤改良效果會產(chǎn)生重要影響。因此，對不同工藝條件下的SSP化學(xué)成分和含量進行詳細(xì)分析對于土壤改良具有重要意義（表1）?！　”?國內(nèi)外鋼渣粉主要的化學(xué)成分與質(zhì)量分?jǐn)?shù)　　綜上分析，SSP化學(xué)組成主要包括氧化鐵（FeO/Fe2O3）、氧化鈣（CaO）、二氧化硅（SiO2）、氧化鎂（MgO）和氧化鋁（Al2O3），質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為8%～30%、35%～65%、10%～20%、3%～10%和1%～6%，其中還含少量的Na2O、MnO、SO3和五氧化二磷等。生產(chǎn)工藝主要是EAF和BOF，其中EAF生產(chǎn)的礦物成分有絲光石和克氏石礦等，這些惰性物質(zhì)在常溫下不發(fā)生水化反應(yīng)，結(jié)合能較差。而BOF生產(chǎn)的礦物成分主要為硅酸二鈣、鐵酸二鈣、硅酸三鈣、氫氧化鈣、氧化鈣等，其水硬活性主要來源于C3S和C2S含量，含量越高水化活性越高。然而，在不同生產(chǎn)工藝下，SSP的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)特性、礦物組成、粒度、含量及性能顯著變化。特別是SSP中高含量的游離氧化鈣和氧化鎂，會與孔隙中的水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致SSP體積迅速膨脹，從而降低其體積穩(wěn)定性。因此，不同的生產(chǎn)工藝會直接影響SSP的化學(xué)活性及穩(wěn)定性，進而對土體改良效果產(chǎn)生重要影響?！　?.2鋼渣粉的膠凝活性　　鋼渣粉的膠凝活性對其改良土體的效果具有重要影響。水化活性越高產(chǎn)生的水化產(chǎn)物，如C-AG和C-S-H凝膠、鈣礬石（AFt）和Ca(OH)2等就越多，與黏土礦物顆粒接觸面積就越大，包裹填充裂隙就越緊密，顆粒間黏結(jié)力和整體穩(wěn)定性就越好。當(dāng)SSP中ω(Al)/ω(Ca)比例高于ω(Ca)/ω(Si)時，改良土的膠凝特性和力學(xué)強度表現(xiàn)較好。然而，由于SSP中的硅鋁酸鹽礦物是在高溫下形成的玻璃體結(jié)構(gòu)，晶粒較大、結(jié)構(gòu)密度較高，并且含有Si-O和Al-O化學(xué)鍵，導(dǎo)致部分C3S和C2S晶體在常溫下水化活性低。Wang等認(rèn)為提高SSP顆粒細(xì)度、養(yǎng)護溫度或溶液堿度可加速其早期水化速率，其中堿激發(fā)劑的作用效果更加顯著。目前，常用的堿激發(fā)劑包括氫氧化鈉（NaOH）、石灰（CaO）、水泥（CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3）、水玻璃（Na2SiO3）、硫酸鈉（Na2SO4）、鋁酸鈉（NaAlO2）、硅灰（CaSiO3）、硫酸鋁（Al?(SO?)?）和石膏（CaSO4·2H2O）等。王強證明了在適宜的堿性環(huán)境下SSP中的四面體會發(fā)生解聚，導(dǎo)致Si-O和Al-O化學(xué)鍵斷裂，從而提高SSP的水化反應(yīng)速率。此外，王琴、邵雁等考察K2CO3、Na2CO3、NaOH、Na2SiO3、Na2SO4、NaAlO2等6種不同化學(xué)激發(fā)劑對SSP活性的影響，結(jié)果顯示3%～7%的Na2SO4是效果及穩(wěn)定性最好的化學(xué)激發(fā)劑。綜上研究表明，堿激發(fā)劑可以提高反應(yīng)體系的堿度，促進SSP中的陽離子交換，進而破壞SSP中的玻璃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促使水化產(chǎn)物（C-SH）的轉(zhuǎn)化和鈣礬石（AFt）晶體的生成，形成更加穩(wěn)定的水化產(chǎn)物和結(jié)構(gòu)，從而提高SSP礦物組分的溶解和反應(yīng)。　　Sun等認(rèn)為堿活化SSP水化產(chǎn)物Ca(OH)2的含量較低，結(jié)晶性較差，單一激發(fā)劑很難提高鋼渣粉膠凝材料活性，而復(fù)合堿激發(fā)劑的改良效果更好。鑒于單一激發(fā)劑對SSP催化效果并不明顯，實踐中通常采用2種或以上的激發(fā)劑復(fù)合使用，以獲得更優(yōu)異的SSP性能。朱伶俐等指出氫氧化鈉、生石灰、水玻璃、石膏、明礬、高嶺土、水泥熟料、硫酸鈉、三乙醇胺、硫酸鋁鉀和硫酸鋁等作為復(fù)合激發(fā)劑可顯著提高SSP的水化活性，加快其水化膠凝速度。樊傳剛等發(fā)現(xiàn)采用5%石膏和堿激發(fā)劑作為復(fù)合激發(fā)劑可以有效催化SSP的活性，提高膠凝材料的抗壓強度。而范立瑛等的研究則發(fā)現(xiàn)高嶺土對SSP活性沒有催化作用，同時認(rèn)為復(fù)配激發(fā)劑（3%硫酸鋁+2%水泥熟料+0.2%水玻璃+0.8%三乙醇）具有良好的激發(fā)效果。程從密等認(rèn)為1%CaSO4·1/2H2O和0.4%NaOH復(fù)合改良SSP-水泥早強效果最佳。溫建[49]的研究表明Na2SiO3、Na2SO4和氯化鈣對鋼渣粉-水泥膠凝強度具有增強作用，當(dāng)氯化鈣摻量為4%時，激活效果最好。此外，魏瑞麗等指出鋁酸鈉、硅灰都能提高SSP的活性，但硫酸鈉對SSP的激發(fā)效果較差。而You等研究表明硅灰、NaOH2種激發(fā)劑的激發(fā)效果最為突出。邵俐等的研究結(jié)果顯示加入石膏和硫酸鈉能加快礦渣水化反應(yīng)，降低凍融循環(huán)對固化土的影響，并表示硫酸鈉的抵抗性更強。梅楊認(rèn)為激發(fā)劑類型對膠凝材料強度影響最為顯著，其中雙摻Ca(OH)2和Na2SiO3最佳比例為5:1，摻量為4%時對礦粉活性激發(fā)效果最好。綜上分析，復(fù)合激發(fā)劑對鋼渣粉膠凝活性和強度增強效果更加顯著，改良土體的力學(xué)特性也更加優(yōu)異。由于激發(fā)劑種類多樣性、摻量差異性，以及激發(fā)劑對SSP以及激發(fā)劑與激發(fā)劑之間的反應(yīng)機理尚未深入分析，導(dǎo)致復(fù)合改良效果也不盡相同。因此，盡管復(fù)合激發(fā)劑對SSP具有較好的激發(fā)效果，但仍需進一步確定復(fù)合堿激發(fā)劑的最佳摻量、組合方式及應(yīng)用條件?！　?膨脹性黏土破壞機制　　膨脹性黏土具有失水收縮與吸水膨脹的特性，容易導(dǎo)致土體內(nèi)部和表面產(chǎn)生大量微裂隙，致使雨水滲入并降低土體的強度，從而引起土體的整體性破壞。這個過程主要包括物化作用、吸水膨脹和楔裂壓力等共同作用。2001年，譚羅榮提出膨脹性黏性土都會經(jīng)歷吸水-失水-泥化-崩解-破壞，并指出土體崩解破壞的前提是結(jié)構(gòu)擾動破壞、失水產(chǎn)生收縮拉裂及吸水產(chǎn)生膨脹應(yīng)力破壞3個過程。膨脹性黏土崩解破壞機制包含黏土礦物遇水產(chǎn)生的膨脹力、孔隙中氣泡溢出產(chǎn)生的推力、水膜楔入力及浮重力等作用，這些作用打破了土體內(nèi)部聯(lián)結(jié)力與崩解力之間的平衡，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞。由于膨脹土含有蒙脫石和伊利石，水敏性較強，這是導(dǎo)致土體內(nèi)部膠結(jié)膨脹、結(jié)構(gòu)破壞、結(jié)構(gòu)衰變和強度衰減的主要原因。遇水后，膨脹土內(nèi)部會發(fā)生差異膨脹和變形，水壓力作用下，孔隙、裂隙擴展引起膨脹崩解破壞。馬婧等指出在化-水-力協(xié)同作用下，顆粒間發(fā)生離子交換、化學(xué)反應(yīng)和水合斥力會影響蒙脫石層間膨脹、擴散雙電層膨脹以及層疊體裂解，見圖1（a）。張凌凱等提出膨脹土在干濕-凍融循環(huán)作用下的破壞機制，即干濕循環(huán)會增加膨脹土裂隙，凍融循環(huán)過程會導(dǎo)致黏土顆粒間的微裂隙被崩解破壞的細(xì)顆粒填充，從而減弱顆粒間的黏結(jié)力，見圖1（b）（c）。總之，吸水-失水-凍融作用會導(dǎo)致部分膠結(jié)物被稀釋、軟化或溶解，裂隙貫通形成非均勻的孔隙水壓力，使土體局部產(chǎn)生應(yīng)力集中。與此同時，顆粒間的黏聚力、內(nèi)摩擦力以及顆粒間咬合力也會減弱，土顆粒間基質(zhì)吸力小于膨脹力，進而導(dǎo)致巖土顆粒碎裂、剝落和崩解。　?。╝）不同壓實度下膨脹變形與層疊體間離子交換　?。╞）壓縮變形破壞示意圖　　（c）干濕-凍融循環(huán)變形破壞示意圖　　黏土礦物的脹縮性易受溫度和水分影響，環(huán)境溫度的升高或降低均可導(dǎo)致土壤中礦物顆粒邊界的熱膨脹或冷縮，進而引發(fā)黏土顆粒內(nèi)部產(chǎn)生拉壓應(yīng)力，從而使土體出現(xiàn)不均勻膨脹收縮應(yīng)力。在此過程中，團聚體內(nèi)產(chǎn)生微裂紋并不斷擴展，當(dāng)溫度升降速率較快時，此現(xiàn)象更為顯著。這是因為溫度升降速率越大，土壤中礦物顆粒之間或顆粒內(nèi)部的不協(xié)調(diào)變形將更加顯著，從而使土壤中的微裂紋擴展更為嚴(yán)重且數(shù)量更多。同時，土壤表面的水分蒸發(fā)速度較快，而內(nèi)部蒸發(fā)速度較慢，使得含水率分布不均勻形成水力梯度，產(chǎn)生內(nèi)外應(yīng)力差，導(dǎo)致裂紋形成。吳道祥等從黏性土的化學(xué)成分與細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征入手，發(fā)現(xiàn)黏土礦物中的蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層間以O(shè)-O鍵相聯(lián)結(jié)，鍵力極弱，遇水后具有氧鍵的強極化水分子很容易楔入其中，使其分開。同時極化水分子變?yōu)樗栯x子H3O+進入結(jié)構(gòu)單元層間和水化膜之中，使層間間距及水化膜厚度增大，進而造成顆粒體積膨脹。由于內(nèi)部體積膨脹的不均勻性，導(dǎo)致土體內(nèi)部出現(xiàn)不均勻應(yīng)力而使土顆粒碎裂破壞。綜上所述，化學(xué)-水-力的相互作用均會導(dǎo)致土體吸水膨脹，并在其內(nèi)部產(chǎn)生不均勻應(yīng)力以及溶解掉部分的膠結(jié)物。隨著膠結(jié)物稀釋、軟化、溶解和流失，導(dǎo)致顆粒間發(fā)生膨脹、收縮，甚至失去膠結(jié)力而崩解。同時，由于膨脹性黏土礦物的親水性和孔隙的連通性，使得孔隙的導(dǎo)水性和容水的能力增強，這會擴大水和巖體的接觸面。當(dāng)化學(xué)溶液和水侵入孔隙、裂隙中時，多相界面的離子水化膜增厚，導(dǎo)致巖土體發(fā)生膨脹破壞。其中，影響土壤膨脹破壞的因素主要包括雨水侵蝕、土壤有機質(zhì)含量、土壤擾動情況、黏粒含量、礦物成分、成土過程、土壤脹縮性、pH以及土壤所受到的外部應(yīng)力等?！　?鋼渣粉改良土的微觀機理　　3.1物理改良　　鋼渣粉所含礦物主要是氧化鈣、氧化鐵和氧化硅，礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達80%。同時，由于SSP的孔隙率大、自身體積小、較為堅硬、比表面積高，且具有很強的膠凝特性。石榮劍等發(fā)現(xiàn)鋼纖維能有效抑制水分入侵和冰透鏡體的生長，從而減小土體的膨脹率。因此以SSP作為改良劑填充土壤顆粒之間的孔隙，可以提高土壤的密實度和水穩(wěn)定性，在這個過程中，土顆粒與SSP發(fā)生排列和組合。SSP作為一種新型的土壤改良材料，可以與土體發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)相互作用。但針對SSP改良問題土方面的研究也相對較少，其微觀改良機理也尚未被系統(tǒng)論述。因此，本文擬從物理和化學(xué)2個方面分析其改良機制，探索SSP改良固化土壤的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化，進而完善SSP改良土的相關(guān)研究理論。根據(jù)鋼渣粉粒徑的不同，其作用機制也會有一定差異。當(dāng)鋼渣粒徑較大時，主要起到骨料支撐土顆粒的作用，可以使土顆粒包裹在鋼渣孔隙之間，從而有效提高土體的整體穩(wěn)定性和強度。隨著鋼渣細(xì)度的增加，物體表面的晶體結(jié)構(gòu)會遭到破壞，晶格及鍵能減小，比表面積增大，與黏土顆粒表面的接觸面積增大，因此可以有效填充土壤裂隙或孔隙，增加土壤的密實度?！　【C上所述，物理改良機理主要包括細(xì)顆粒填充作用、摩擦作用及粗顆粒的骨架支撐作用?！　?）鋼渣粉顆粒具有一定的粒徑和形狀，當(dāng)SSP與膨脹性黏土混合時，鋼渣粉細(xì)顆?？梢蕴畛渫寥李w粒之間的孔隙，增加土壤的密實度和穩(wěn)定性。　　2）鋼渣粉細(xì)顆粒間具有一定的摩擦作用，提高團粒間的摩擦力，進而增加膨脹土的內(nèi)聚力和抗剪強度?！　?）大顆粒的鋼渣粉具有較高的強度和剛度，可以增加土壤的整體強度和剛度，提高土壤的承載能力和抗沉降性能，從而改善膨脹土的工程性質(zhì)?！　?.2化學(xué)改良　　指出激發(fā)劑作用下SSP改良土發(fā)生了陽離子交換，即氧化鈣中電離出的Ca2+和土壤表面的Na+、K+發(fā)生吸附交換，從而減少了擴散層厚度，縮小了黏土顆粒間距，提高顆粒間的黏結(jié)性能，使得黏土顆粒發(fā)生團聚。同時，氧化鈣還會與土壤中的水和二氧化碳反應(yīng)生成鈣碳酸鹽，形成密實骨架結(jié)構(gòu)，從而提高土壤的抗壓強度和抗?jié)B性能。吳子龍等探討了SSP、偏高嶺土摻入水泥改良土的微觀機制，他們發(fā)現(xiàn)由于SSP與水泥的組分含量存在差異，當(dāng)鋼渣粉中Al2O3含量較少時，礦物水化活性低，不利于形成C-A(S)-H膠凝物質(zhì)，因此不利于提高土體早期強度。另外，SSP中的玻璃體硅酸鈣早期水化程度低且緩慢，無法快速反應(yīng)形成膠體和鈣礬石填充土體孔隙。同時，由于SSP具有廣泛的礦物化學(xué)成分，碳化過程中會改變SSP的物理、化學(xué)、礦物學(xué)和力學(xué)性能。Yu等也驗證了這一觀點，他們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過碳化處理的SSP可顯著提高土體的抗剪強度。但改良過程中生成的方解石易附著在黏土顆粒表面，由于方解石對高嶺石、蒙脫石的膠結(jié)作用弱于石英，導(dǎo)致片狀的高嶺石和蜂窩狀的蒙脫石在干濕循環(huán)后容易流失。綜上研究，SSP改良土的過程中，發(fā)生了離子交換、水化反應(yīng)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化等化學(xué)反應(yīng)。從微觀角度分析，SSP易發(fā)生水化反應(yīng)生成無定形水化硅酸鈣（C-S-H）和水化鋁酸鈣（C-AH）、水化硅鋁酸鹽（C-A-F-H）和少量的鈣礬石（AFt）等凝膠物質(zhì)填充在孔隙中，并包裹顆粒表面形成穩(wěn)定的團聚體。同時形成的板狀Ca(OH)2以結(jié)晶形式分布在顆粒表面，增強顆粒間的黏聚力。　　鑒于鋼渣粉表面分布大量的陽離子（如Al3+、Ca2+和Mg2+等），能與黏土礦物可以發(fā)生離子交換和化學(xué)反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物C-S-H凝膠，進而提高土體的密實性和膠結(jié)力。劉翼飛等指出，堿性環(huán)境下的Ca2+可以與Na+進行離子交換反應(yīng)，導(dǎo)致孔隙中游離的Ca2+吸附在黏土顆粒表面，從而生成填充和黏結(jié)作用的膠結(jié)物質(zhì)，增強土體結(jié)構(gòu)的密實性。Tian等則利用脫硫碳化鋼渣粉（DS）改良土壤，并發(fā)現(xiàn)DS可以提供高濃度的Ca2+形成團聚體，從而有效抑制干裂縫的發(fā)育和擴展，降低裂縫面積密度和平均裂縫寬度。綜上所述，SSP中含有一定的活性礦物成分，與水接觸時會發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物C-S-H、C-A-H和微量鈣礬石等。同時，SSP中的某些成分可以與黏土顆粒中的礦物質(zhì)發(fā)生離子交換及吸附反應(yīng)，形成凝膠和新的物質(zhì)。這些產(chǎn)物可以填充土壤顆粒之間的孔隙，增加土壤的密實度和穩(wěn)定性（圖2）。此外，為了提高鋼渣粉的物理、化學(xué)活性和早期強度，可以采用細(xì)度更高的鋼渣粉，增加其表面接觸面積。同時也可以添加化學(xué)激發(fā)劑（如水泥、石灰、水玻璃、粉煤灰、碳酸鈉、礦堿和NaOH等），在堿性環(huán)境中激發(fā)SSP的水化活性，提高其水化凝膠產(chǎn)物的形成速度，增加土體早期強度?！　。╝）未改良土粒間孔隙　?。╞）水化膠結(jié)填充　?。╟）粒間離子吸附交換　?。╠）團聚體間改良過程　　3.3復(fù)合改良　　凝物質(zhì)，增加土壤的密實度和穩(wěn)定性。吳子龍等、于佳麗發(fā)現(xiàn)在堿性（NaOH）環(huán)境中可以激鋼渣粉中的硅鋁酸鹽礦物是在高溫下形成的玻璃體結(jié)構(gòu)，主要以硅氧/鋁氧四面體的形式存在，晶格較大，結(jié)構(gòu)密度較高，化學(xué)活性和吸附性較弱，導(dǎo)致SSP中的C3S和C2S晶體在常溫下的水化速率和膠凝活性較低。因此，需要添加一定的激發(fā)劑提高其化學(xué)活性，促進SSP水化反應(yīng)生成膠發(fā)SSP的水化活性，提高其水化產(chǎn)物的形成速度，增加土體固化強度。然而，由于固化過程中發(fā)生大量Na+交換，變?yōu)橐姿拟c型黏土，使其吸水膨脹能力增強。Gu等進一步研究發(fā)現(xiàn)NaOH、NaCl和Na2SO4可以提高SSP反應(yīng)物的活性，當(dāng)NaCl和Na2SO4摻量為5%時，無側(cè)限抗壓強度（unconfined compression strength，UCS）分別提高8.02 MPa和10.88 MPa，說明催化劑可以有效提高改良土早期強度。同時，發(fā)現(xiàn)堿激發(fā)劑的加入可以促進改良劑發(fā)生水化反應(yīng)，生成更加穩(wěn)定的凝膠物質(zhì)，充分填充土體微裂隙，絮凝狀膠結(jié)物包裹顆粒形成密實結(jié)構(gòu)，減小水分入侵，增強土體黏結(jié)性和強度。因此干濕循環(huán)后土體顆粒排列仍保持密實，只是部分膠結(jié)物被溶解，使得裂隙有所提高。Zhang、王小龍等發(fā)現(xiàn)加入適量的堿激發(fā)劑可以提高微粉的活性，提高其早期固化強度（圖3）。并指出可以利用水玻璃加氫氧化鈉溶液作為激發(fā)劑，同時加入工業(yè)廢渣和偏高嶺土以調(diào)節(jié)土中的鐵、硅、鋁等氧化物比例，提高土體整體性、抗崩解性和強度。這是由于SSP中存在硅酸鈣類的水硬性膠凝材料，激發(fā)劑作用下會促進SSP與黏土顆粒發(fā)生離子交換、膠結(jié)、固化和碳化等反應(yīng)。綜上所述，SSP水化活性較低，加入氯化鈣、氫氧化鈉等可提高其反應(yīng)活性。同時NaOH、CaCl2作為轉(zhuǎn)爐爐渣的活性催化劑，可以顯著改善其物理、化學(xué)性質(zhì)，提高SSP的水化反應(yīng)速率。堿激發(fā)SSP主要機理是：堿激發(fā)劑促進了玻璃體結(jié)構(gòu)的解離并重新縮聚成新的C-S-H、C-A-H和Ca(OH)2凝膠物質(zhì)，將土顆粒膠結(jié)在一起形成密實網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抑制裂隙擴展。同時還生成鈣礬石（AFt）填充在團聚體中起到支撐的框架作用，與凝膠物質(zhì)共同形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包裹填充土顆粒，提高土體的整體性和強度?！　D3堿激發(fā)劑催化礦粉作用機理　　鋼渣粉本身具有較低的化學(xué)活性和膠結(jié)性。然而，通過添加堿激發(fā)劑（如石灰、水泥、粉煤灰和氫氧化鈉等）或調(diào)整其化學(xué)組分，可以提高其反應(yīng)速率，并激發(fā)其化學(xué)反應(yīng)活性，從而增強其膠結(jié)力和黏結(jié)強度（圖4）。項國圣等研究石灰-SSP改良土微觀機理，發(fā)現(xiàn)SSP中含有凝膠礦物，能夠與土體中低價離子發(fā)生交換生成絮凝物質(zhì)填充在孔隙間，同時石灰可以提供堿性環(huán)境，促進并激發(fā)鋼渣粉水化反應(yīng)生成C-S-H凝膠物質(zhì)，填充在顆粒間，增強顆粒間的接觸面積和連接性。Wu等利用X射線衍射、掃描電鏡和壓汞孔隙度測定等方法，分析了SSP改良膨脹土的微觀機理，發(fā)現(xiàn)活性激發(fā)劑（NaOH）作用下，SiO32-、Al3+和Ca2+可以快速反應(yīng)生成硅酸鈣（C-S-H）、鋁酸鈣（C-A-H）和Ca(OH)2等水化產(chǎn)物填充、包裹土顆粒，固化前期，黏土礦物與水化產(chǎn)物發(fā)生吸附、離子交換、膠結(jié)等化學(xué)反應(yīng)，提高顆粒間的密實度和膠結(jié)力，使土顆粒團聚在一起形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。吳燕開等通過室內(nèi)試驗研究干濕循環(huán)作用下SSP-水泥改良膨脹土，發(fā)現(xiàn)在缺乏催化劑的情況下，SSP自身水化反應(yīng)慢，需要60d才能完全反應(yīng)。而摻入少量的NaOH可以提高其水化活性，使其在短時間內(nèi)可以完全水化生成鈣礬石（AFt)填充孔隙，AFt是一種不溶于水的結(jié)晶物質(zhì)，可以提高土體的整體性，從而使土體強度迅速增長。韓天、柴石玉等人研究了堿激發(fā)SSP協(xié)同改良土微觀機制，發(fā)現(xiàn)NaOH加入提高SSP反應(yīng)活性，生成了針棒狀的水化硅酸鈣、碳酸鈣晶須和不定形狀的硅鋁酸鹽凝膠物質(zhì)填充裂隙，使孔隙率減小。此外，隨著時間的推移，凝膠物質(zhì)會逐漸增多，顆粒間黏結(jié)程度增強，逐漸形成團聚體，增加土顆粒間的接觸面積。綜上所述，SSP改良劑與土體中離子發(fā)生交換生成硅酸二鈣（C2S)和硅酸三鈣（C3S)，降低土顆粒的雙電層厚度，同時石灰（CaO)與鋼渣粉中的活性氧化硅（SiO2)、氧化鋁（Al2O3)發(fā)生反應(yīng)，在石灰的催化下形成C-S-H、C-A-H和Ca(OH)2等物質(zhì)填充在裂隙中，增強顆粒間的接觸面積和吸力，從而有效提高土體的黏聚力、整體性和強度。需要注意的是，SSP改良膨脹土的物理機制和化學(xué)機制是相互作用的，物理機制主要通過填充和摩擦作用改善土壤的工程性質(zhì)，而化學(xué)機制則通過離子交換反應(yīng)、水化反應(yīng)、礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化等方式改善土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。這些機制共同作用，使得鋼渣粉能夠有效地改良膨脹土。　　圖4堿液處理反應(yīng)機理　　4鋼渣粉改良土的力學(xué)特性　　4.1單獨改良土力學(xué)特性　　目前，許多學(xué)者進行了室內(nèi)試驗，包括比重試驗、粒度分析試驗、自由膨脹率試驗、Atterberg極限試驗、壓實試驗、三軸壓縮試驗、加州承載比（California bearing ratio，CBR）、UCS和液塑限試驗等。并從SSP粒徑及摻量、初始含水率、壓實度、干濕-凍融循環(huán)等方面探索改良土的膨脹性能、滲透性能、抗凍性能、水分特性和力學(xué)變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，SSP的摻入顯著改善了土體的脹縮性，并提高了土體的抗剪強度。左德元等首次提出將SSP作為路基材料固化劑，通過顆粒級配、比重、壓縮、滲透等試驗發(fā)現(xiàn)，SSP填料具有較高的強度，壓縮性低，滲水性好。Akinwumi發(fā)現(xiàn)SSP的摻入增加了土體的干密度，改變了土體的壓實特性，提高了土體的比重、滲透性、CBR值和無側(cè)限抗壓強度。此外，隨著SSP摻量的增加，當(dāng)摻量為8%時能夠降低黏土的塑性和膨脹性，提高土體早期未固化的強度。袁明月等通過室內(nèi)試驗研究鋼渣微粉改良膨脹土的力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)鋼渣微粉改良膨脹土的塑限增加，液限降低；當(dāng)其摻量為5%時，試樣在干濕循環(huán)作用下的膨脹率降低，抗剪強度增加。吳燕開等研究指出，當(dāng)SSP摻量為10%時土體抗膨脹性最優(yōu)。鑒于SSP粒徑和摻量對土體強度影響較大，因此建議SP粒徑小于0.5 nm，此時SSP可以和土體充分接觸并有效填充顆粒間隙。綜上所述，適當(dāng)?shù)腟SP摻量和合適的粒徑可以抑制土壤的自由膨脹率，降低土壤的液塑限，并提高土壤的抗剪強度和早期固化特性，有效抑制干濕循環(huán)下土壤強度的衰減速率。如圖5所示，不同SSP摻量下土壤的自由膨脹率和抗剪強度呈現(xiàn)不同的變化。鋼渣粉不僅可以改良膨脹土的塑性和膨脹性，還可以提高土體最優(yōu)含水率、干密度和抗剪強度。但不同SSP摻量比例下土體的膨脹率和強度改善效果各有不同。Aldeeky等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)SSP摻量為20%時，土壤的自由膨脹率和塑性指數(shù)降低了58.3%和26.3%；同時最大干密度、抗壓強度和CBR值分別提高了6.9%、100%和154%。而Wang等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含水率為50%時，土體黏聚力隨SSP摻量的增加也隨之增加；而當(dāng)含水率介于70%～90%之間時，粘黏聚力隨SSP摻量增加而減小。這表明試樣含水率分別為50%和70%時土體抗剪強度達到最優(yōu)。此外，Yu等通過干濕循環(huán)、無側(cè)限抗壓強度、X-射線衍射、熱重和掃描電鏡等試驗研究了碳化鋼渣粉改良土的強度性能及微觀結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過碳化處理的鋼渣粉可顯著提高土體的抗剪強度。金明亮等利用鋼渣粉穩(wěn)定路基土，研究表明鋼渣粉粒徑為0～3 mm、最小摻量為15%時，穩(wěn)定土的強度隨摻量的增加而增強，浸水膨脹率減小，加州承載比（CBR）遠(yuǎn)超規(guī)范要求。然而，程光前提出，對于鋼渣粉改良膨脹土性能，較高力學(xué)特性的最佳摻量為15%，超出該值將會使土壤的強度和脹縮性減弱。Worku等分析鋼渣粉改良膨脹土物理、力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)SSP摻量為25%時，膨脹土液限、塑限、塑性指數(shù)和自由膨脹率分別降低25.6%、17.8%、7.8%和46.4%，而無側(cè)限抗壓強度從94.3 kPa提高到260.6 kPa。綜上所述，15%～25%摻量下，鋼渣粉可以顯著改善土體的脹縮性和力學(xué)強度。然而，目前鋼渣粉的最佳摻量仍存在爭議。這一爭議可能是由于鋼渣粉的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)地不同，導(dǎo)致其力學(xué)性能和礦物化學(xué)性質(zhì)存在差異，進而影響土壤的改良效果。因此，鋼渣粉在摻量上可能需要針對不同情況進行調(diào)整，以達到更好的改良效果。　?。╝）SSP改良土自由膨脹率隨時間的變化規(guī)律　　（b）SSP改良土抗壓強度與應(yīng)變之間的關(guān)系　　4.2與其它材料復(fù)合改良土力學(xué)特性　　通過學(xué)者們持續(xù)的探索和研究，發(fā)現(xiàn)通過物理研磨法將材料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷?，或者采用化學(xué)激發(fā)劑與其他材料進行復(fù)合使用，可顯著提高改良土的力學(xué)性能?！　≡谙嚓P(guān)研究中，蔡曉飛等對石灰-SSP改良路基土力學(xué)特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石灰摻量為8%～12%，SSP摻量為25%時，土體強度顯著提高。崔偉研究了石灰-SSP改良土性能，從SSP摻量、養(yǎng)護期齡、配比等方面分析土體強度，結(jié)果表明SSP改良土的強度較高，水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性也較好。另外，Gu等研究了不同摻量下的SSP-石灰復(fù)合改良路基土的無側(cè)限抗壓強度，當(dāng)SSP、石灰摻量分別為50%、5%，養(yǎng)護28 d時，無側(cè)限抗壓強度由0.73 MPa增加到4.09 MPa，此時改良土的綜合性能最佳。袁明月等研究石灰、SSP改良膨脹土力學(xué)特性，通過無側(cè)限抗壓強度、干濕循環(huán)和自由膨脹率試驗發(fā)現(xiàn)SSP可以延緩?fù)馏w裂隙發(fā)展，減小土體膨脹性，其土體強度優(yōu)于石灰。而厚榮斌通過三軸試驗、CBR研究SSP/石灰/稻殼灰改良膨脹土性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)SSP摻量為20%時，土體塑性降低66.2%、強度增加96%、CBR增加97.5%。Wang等研究SSP-堿渣共同改良軟黏土工程性能，發(fā)現(xiàn)鋼渣粉加入顯著改善土體的無側(cè)限抗壓強度。項國圣等研究石灰-SSP共同改良膨脹土的力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)隨摻量增加土體膨脹率、最優(yōu)含水率和界限含水量降低，最大干密度增加。Alemshet等利用粉煤灰-SSP作為膨脹土穩(wěn)定劑，發(fā)現(xiàn)鋼渣粉、粉煤灰摻量分別為20%和10%時，改良土抗剪強度和CBR值分別提高97.47%和84.82%?！　∩鲜鲅芯總?cè)重于探討石灰對SSP改良膨脹土的力學(xué)特性影響的方面。盡管研究表明石灰、粉煤灰等可以有效提高SSP改良土體的整體性和力學(xué)強度，然而，尚未對在不同材料復(fù)配下、不同養(yǎng)護溫度下、不同壓實度及干濕循環(huán)作用等因素對SSP改良土宏觀力學(xué)特性的影響進行系統(tǒng)分析。物理及化學(xué)改良劑相互作用可有效改善黏性土的綜合性能，提高SSP的反應(yīng)速率。Wang等研究鋼渣粉-廢輪橡膠顆粒改良土強度特性，發(fā)現(xiàn)鋼渣粉摻入可以有效提高土體的抗剪強度和動彈性模量，剪切模量隨鋼渣粉摻量、圍壓增大而增大，隨含水率增加而減小；主要是橡膠顆粒可以降低土體的密度，提高其內(nèi)摩擦角。而Shahbazi等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼渣粉摻量為14%時，其無側(cè)限抗壓強度、膨脹率和膨脹壓力分別提高111%、89%和84%。隨后宋心斌研究鋼渣粉-水泥-石灰穩(wěn)定路基土性能，發(fā)現(xiàn)復(fù)合改良土強度較高、穩(wěn)定性較好。吳燕開等通過室內(nèi)試驗研究干濕循環(huán)作用下SSP-水泥改良膨脹土的體積變化率和膨脹率，發(fā)現(xiàn)改良土膨脹率減小95%以上，而體積變化率減小85%。而吳子龍等通過抗壓強度、劈裂抗拉強度和擊實試驗，他們發(fā)現(xiàn)在SSP與水泥改良土中，最優(yōu)含水率顯著提高，而最大干密度和強度增幅較??；但當(dāng)SSP超過最佳摻量時，土體的強度逐漸減小?！　∨c此同時，黃祥、Wu等發(fā)現(xiàn)礦渣、石灰、偏高嶺土和Na2SO4摻量分別為28.6%、57.1%、9.5%、4.8%時，改良土養(yǎng)護28 d后的UCS為10.9 MPa。之后韓天、唐博等利用堿激發(fā)劑催化SSP-水泥復(fù)合改良膨脹土，發(fā)現(xiàn)其改良土體膨脹率最小，三軸抗剪強度和無側(cè)限抗壓強度明顯提高，但是后期強度增長緩慢。主要原因是前期堿激發(fā)劑加快SSP水化反應(yīng)，強度已增長較大，因此后期表現(xiàn)較為緩慢，說明堿激發(fā)劑不能提高其后期強度?！　【C上所述，SSP中摻入水泥、石灰、激發(fā)劑及其它改良劑可有效提高土體的綜合性能，顯著增強SSP的水化活性，提高其化學(xué)反應(yīng)程度。然而，對于不同復(fù)合改良材料的適用性和效果尚未得到全面的了解，需要更多關(guān)于不同摻量與不同類型的復(fù)配材料改良土的力學(xué)性能。其次，目前對于SSP改良土體的長期穩(wěn)定性和環(huán)境影響的研究相對較少，尤其是在實際工程應(yīng)用中的長期性能表現(xiàn)和環(huán)境影響方面的研究還有待加強。此外，SSP改良材料的配比設(shè)計、施工工藝以及與土體的相互作用等方面也需要進一步深入研究，以確保改良效果的可靠性和實用性。　　5結(jié)論與展望　　鋼渣粉作為一種新型土壤固化改良劑，在改良膨脹性黏土的脹縮性、抗壓強度、剪切強度和抗變形等方面具有突出優(yōu)勢。能夠與黏土顆粒發(fā)生陽離子交換吸附在表面，反應(yīng)形成C-S-H凝膠和微量鈣釩石（AFt）填充并膠結(jié)團粒，進而改變黏土顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)，提高其工程性能。利用鋼渣粉改良膨脹性黏土的工程性質(zhì)，既符合低碳、綠色、環(huán)保發(fā)展理念，又可提高固廢資源的高附加值利用、降低工程處理成本。然而，當(dāng)前存在一些問題需要進一步研究和解決：　?。?）鋼渣粉生產(chǎn)工藝的差異導(dǎo)致其化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、礦物組成、粒度、表面積、孔隙率及性能發(fā)生顯著變化，進而影響其化學(xué)活性和改良效果。今后需進一步完善和規(guī)范相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)，提高SSP的轉(zhuǎn)化效率和膠凝活性。因此，提高SSP活性及性能是未來研究的重點?！　。?）鋼渣粉中含有大量游離的氧化鈣（f-CaO）和氧化鎂（f-MgO），會與空氣中水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使SSP體積迅速膨脹，造成SSP穩(wěn)定性極差。雖可以考慮采用碳酸化工藝克服其安定性不良的因素，但SSP碳酸化應(yīng)用于土體改良整體性能的研究尚缺不足?！　。?）鋼渣粉改良膨脹性黏土的微觀機理及復(fù)合激發(fā)劑之間的反應(yīng)機制研究還相對不足，需要進一步探索堿激發(fā)劑、SSP與黏土之間的相互作用機制，并通過實驗和數(shù)值模擬等手段建立宏微觀力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，為SSP改良膨脹性黏土提供更加科學(xué)的理論基礎(chǔ)?！　。?）土體改良的效果受到改良劑類型、添加量、混合方式和使用環(huán)境等多種因素的影響和控制，未來應(yīng)考慮不同因素耦合下的化學(xué)-礦物成分及土體微觀結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，從宏微觀角度建立土體在水-化-力作用下的力學(xué)特性及耐久性評價體系。進而從更廣泛的實際應(yīng)用和環(huán)境影響出發(fā)，深入研究SSP改良土體的適用性、長期性能和環(huán)境影響等方面的問題?！　碓矗簩O銀磊，余川（云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院）　　編輯：冶金渣與尾礦　　聲明：本公眾號部分文章和素材來源網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)交流，如有冒犯請聯(lián)系我們刪除，感謝理解。

材料介紹，建議認(rèn)真讀完‖硅灰，粉煤灰和礦粉的特性，作用，應(yīng)用以及標(biāo)準(zhǔn)

　　硅灰、粉煤灰、礦粉均為混凝土中常用的礦物摻合料，以下對它們的特性、作用及應(yīng)用等進行介紹：　　一，硅灰　　1.來源與成分：　　硅灰是在生產(chǎn)硅鐵、金屬硅等過程中產(chǎn)生的超細(xì)粉末，主要成分是無定形二氧化硅，其含量通常在85%至98%之間?！　?.特性：　　硅灰顆粒極細(xì)，平均粒徑在0.1至0.2μm之間，比表面積大，通常在15000至25000m2/kg之間。具有很高的火山灰活性?！　?.作用：　　在混凝土中，硅灰能填充水泥顆粒間的空隙，提高混凝土的密實度，從而顯著提高混凝土的強度，尤其是早期強度。同時，硅灰能改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土更加致密，提高其抗?jié)B性、抗凍性和抗化學(xué)侵蝕性?！　?.應(yīng)用：　　常用于配制高強混凝土、高性能混凝土，如高層建筑、橋梁、港口等對混凝土強度和耐久性要求較高的工程。　　二，粉煤灰　　1.來源與成分：　　粉煤灰是火力發(fā)電廠燃燒煤粉后排出的一種工業(yè)廢渣，主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵等?！　?.特性：　　粉煤灰顆粒呈球形，表面光滑，粒度較細(xì)，比表面積一般在2000至5000m2/kg之間。具有一定的火山灰活性，但其活性低于硅灰。　　3.作用：　　在混凝土中，粉煤灰可以改善混凝土的和易性，使混凝土更加易于施工。同時，粉煤灰的火山灰反應(yīng)可以提高混凝土的后期強度，降低混凝土的水化熱，減少混凝土因溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫?！　?.應(yīng)用：　　廣泛應(yīng)用于大體積混凝土工程，如大壩、基礎(chǔ)等，以及對耐久性要求較高的混凝土工程，如地下結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)等?！　∪?，礦粉　　1.來源與成分：　　礦粉是由煉鐵高爐排出的水淬礦渣經(jīng)磨細(xì)而成，主要成分是鈣、硅、鋁、鎂等的氧化物?！　?.特性：　　礦粉顆粒較細(xì)，比表面積一般在4000至6000m2/kg之間。具有較高的潛在活性，其活性在一定條件下可以得到充分發(fā)揮?！　?.作用：　　在混凝土中，礦粉可以提高混凝土的后期強度，改善混凝土的耐久性，降低混凝土的氯離子滲透系數(shù)，提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力。此外，礦粉還可以抑制堿-骨料反應(yīng)，提高混凝土的體積穩(wěn)定性?！　?.應(yīng)用：　　適用于配制高強混凝土、高性能混凝土以及對耐久性要求較高的混凝土工程，如海洋工程、隧道工程等。　　硅灰、粉煤灰、礦粉的化學(xué)性質(zhì)主要在化學(xué)成分、活性、酸堿度等方面存在區(qū)別，具體如下：　　一，化學(xué)成分　　1.硅灰：　　主要成分是無定形二氧化硅（SiO?），含量通常在85%至98%之間，還含有少量的氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵等雜質(zhì)?！　?.粉煤灰：　　主要化學(xué)成分是二氧化硅（SiO?）、三氧化二鋁（Al?O?）和三氧化二鐵（Fe?O?），此外還含有少量的氧化鈣（CaO）、氧化鎂（MgO）、氧化鈉（Na?O）、氧化鉀（K?O）等?！　?.礦粉：　　主要成分是鈣、硅、鋁、鎂等的氧化物，如硅酸二鈣（2CaO·SiO?）、硅酸三鈣（3CaO·SiO?）、鋁酸三鈣（3CaO·Al?O?）等?！　《?，火山灰活性　　1.硅灰：　　具有極高的火山灰活性，其比表面積大，能與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣迅速反應(yīng)，生成更多的水化硅酸鈣凝膠，填充在水泥石的孔隙中，提高混凝土的密實度和強度?！　?.粉煤灰：　　具有一定的火山灰活性，但活性相對較低，在常溫下反應(yīng)速度較慢，其火山灰反應(yīng)主要在混凝土的后期進行，對混凝土的后期強度增長有一定貢獻。　　3.礦粉：　　具有較高的潛在活性，在堿性環(huán)境下，礦粉中的活性成分能與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等凝膠體，提高混凝土的強度和耐久性?！　∪?，酸堿度　　1.硅灰：　　通常呈酸性，pH值一般在4至6之間，這是由于硅灰中的二氧化硅在水中會發(fā)生水解反應(yīng)，生成硅酸和氫離子，使溶液呈酸性。　　2.粉煤灰：　　其酸堿度因煤種、燃燒條件等因素而異，一般呈弱酸性至弱堿性，pH值在6至9之間?！　?.礦粉：　　通常呈堿性，pH值在10至12之間，這是因為礦粉中含有較多的氧化鈣等堿性氧化物，在水中會發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氧化鈣，使溶液呈堿性?！　∫韵率枪杌摇⒎勖夯?、礦粉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：　　一，硅灰　　國際標(biāo)準(zhǔn)：GSO ASTM C1240:2024規(guī)定了用于混凝土和其他含有水硬性水泥的系統(tǒng)中硅灰的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，涵蓋化學(xué)分析、水分含量和燒失量、體積密度、比表面積、砂漿的空氣夾帶、強度活性指數(shù)、與水泥堿的反應(yīng)性以及硅灰的抗硫酸鹽性等測試方法。　　一般要求：硅灰的主要成分二氧化硅含量通常在85%-98%之間；細(xì)度要求高，一般小于1μm，顆粒含量不低于85%；含水率一般應(yīng)小于3%；活性指數(shù)通常要求不小于90?！　《?，粉煤灰　　1.國家標(biāo)準(zhǔn)：　　GB/T 1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》是我國現(xiàn)行的粉煤灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?！　?.等級劃分及指標(biāo)：　　分為I級、II級和III級?！　?細(xì)度：　　I級粉煤灰細(xì)度小于12%，II級小于25%，III級小于45%，均為45μm方孔篩篩余?！　Я浚篒級不大于5%，II級不大于8%，III級不大于15%?！　⌒杷勘龋骸　級不大于95%，II級不大于105%，III級不大于115%。　　.含水量：　　I級不大于1%，II級不大于2%，III級不大于3%?！　∪趸蚝浚骸　級、II級不大于3%，III級不大于5%。　　三，礦粉　　1.國家標(biāo)準(zhǔn)：　　GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》將礦粉分為S105、S95、S75三個等級。　　2.等級指標(biāo)：　　活性指數(shù)：S105級28天活性指數(shù)不小于105%，S95級不小于95%，S75級不小于75%?！　”缺砻娣e：S105級比表面積不小于500m2/kg，S95級不小于400m2/kg，S75級不小于300m2/kg?！　『蛄浚旱V粉含硫量必須小于4%?！　」杌摇⒎勖夯?、礦粉的化學(xué)性質(zhì)不同，對混凝土性能的影響也各有特點，具體如下：　　一，對混凝土工作性的影響　　1.硅灰：由于其顆粒極細(xì)，比表面積大，需水量大，摻入混凝土中會使混凝土的流動性降低。但在減水劑作用下，能改善混凝土的黏聚性和保水性，使混凝土不易離析和泌水?！　?.粉煤灰：顆粒呈球形，表面光滑，能起到滾珠軸承的作用，有效改善混凝土的流動性，使其易于攪拌、運輸和澆筑。同時，還能降低混凝土的用水量，提高混凝土的保水性和黏聚性?！　?.礦粉：對混凝土工作性的影響與粉煤灰類似，能改善混凝土的流動性，提高其保水性和黏聚性。但礦粉的摻量不宜過大，否則會使混凝土的黏性增加，導(dǎo)致工作性變差?！　《瑢炷翉姸鹊挠绊憽　?.硅灰：具有高火山灰活性，能與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成更多的水化硅酸鈣凝膠，填充孔隙，提高混凝土密實度，顯著提高混凝土早期和后期強度，尤其對高強混凝土強度提升效果明顯?！　?.粉煤灰：早期火山灰活性低，對混凝土早期強度貢獻小，甚至?xí)乖缙趶姸嚷杂薪档?。但后期其與氫氧化鈣反應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物填充孔隙，提高混凝土后期強度，對長期強度增長有利?！　?.礦粉：具有較高潛在活性，在混凝土中能與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)，生成凝膠體填充孔隙，提高混凝土后期強度。適量摻加礦粉可提高混凝土各齡期強度，且對長期強度增長效果較好?！　∪?，對混凝土耐久性的影響　　1.硅灰：　　能改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使孔隙細(xì)化，提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。同時，其反應(yīng)產(chǎn)物能填充孔隙，增強混凝土的密實度，提高抗化學(xué)侵蝕能力，降低混凝土的碳化速度?！　?.粉煤灰：　　能降低混凝土的水化熱，減少溫度裂縫，提高混凝土的抗裂性。其火山灰反應(yīng)產(chǎn)物填充孔隙，提高混凝土的抗?jié)B性和抗硫酸鹽侵蝕能力，改善混凝土的耐久性。　　3.礦粉：　　可提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕能力。礦粉的摻入能抑制堿-骨料反應(yīng)，降低混凝土中堿離子的濃度，提高混凝土的體積穩(wěn)定性，從而增強耐久性?！　」杌摇⒎勖夯?、礦粉的活性指數(shù)存在明顯區(qū)別，以下是具體情況：　　一，活性指數(shù)的定義　　活性指數(shù)是指在一定條件下，摻加礦物摻合料的水泥膠砂試件與基準(zhǔn)水泥膠砂試件在規(guī)定齡期的抗壓強度之比，通常以百分?jǐn)?shù)表示，它反映了礦物摻合料與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)的能力及對混凝土強度的貢獻程度?！　《?，活性指數(shù)的具體區(qū)別　　硅灰：具有極高的活性指數(shù)，其7天活性指數(shù)通常可達100%以上，28天活性指數(shù)甚至可超過120%。這是因為硅灰中的無定形二氧化硅含量高，比表面積大，能與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣迅速反應(yīng)，生成大量的水化硅酸鈣凝膠，從而顯著提高混凝土的強度?！　》勖夯遥夯钚灾笖?shù)相對較低，其7天活性指數(shù)一般在60%至80%之間，28天活性指數(shù)在70%至90%左右。粉煤灰的主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁和三氧化二鐵等，其火山灰反應(yīng)速度較慢，在常溫下早期反應(yīng)程度較低，對混凝土早期強度貢獻較小，但隨著齡期的延長，其活性逐漸發(fā)揮，對后期強度增長有一定作用。　　礦粉：活性指數(shù)處于中等水平，7天活性指數(shù)通常在70%至90%之間，28天活性指數(shù)在90%至105%左右。礦粉的主要成分是鈣、硅、鋁、鎂等的氧化物，具有較高的潛在活性，在堿性環(huán)境下，礦粉中的活性成分能與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等凝膠體，提高混凝土的強度。

語錄人間

　　1、做人不要太大方。這個世界上只有“傻大方”、“窮大方”，你聽說過“富大方”嗎？窮人都是小心翼翼的大方，而有錢人都是大大方方的小氣。　　2、任何一次選擇，都有它對應(yīng)的籌碼，愿賭服輸是一個成年人應(yīng)該具有的品質(zhì)?！　?、青春能掩蓋很多問題：窮，丑，胖，脾氣差，毒舌，都可以接受，畢竟年齡還小。但是等“青春”這塊遮羞布拿開之后，一切缺點都會被無限放大?！　?、不要動上層人士的利益，你動了他們的利益，如同動他的生命。不要動底層人士的觀念，讓他自生自滅即可，你如果動了他的觀念，如同挖他的祖墳，他會和你拼命?！　?、聰明的人都在悶聲發(fā)大財，靜悄悄的努力，當(dāng)你還沒緩過神來，他就已經(jīng)逃出原來的圈子，走向更遠(yuǎn)的道路。　　6、如果你和自己沒有什么深仇大恨的話，請整理一下你那臟亂的屋子，遠(yuǎn)離那些不思進取的小群體，忘掉得不到的舊人，請你好好愛自己。　　7、男人當(dāng)然喜歡年輕漂亮的女子，但男人尊重的，永遠(yuǎn)是那些刻苦勤奮的女性。慕強，刻在每一個人的骨髓里?！　?、一定要和讓你越來越好的人在一起玩，你是有資格體會有趣世界的人，是配得上所有美好事物的人?！　?、人才過剩、學(xué)歷過剩的時代，你要做一個有特長的人，你要學(xué)會在一個細(xì)分的領(lǐng)域無人能敵，哪怕只是牛肉湯+蔥油餅?！　?0、你見過排隊發(fā)財?shù)膯?？無論什么年代，都不會出現(xiàn)大面積的富翁，窮人永遠(yuǎn)占多數(shù)，這就是游戲規(guī)則。　　11、普通人被坑、被當(dāng)作韭菜收割，有的是因為他相信一夜暴富，有的是因為他相信親戚、朋友借的錢會還?！　?2、不要跟別人交心吐露太多。也許關(guān)系一淡，你交的心就成了別人的談資，一旦翻臉就成了攻擊你的黑材料?！　?3、有夢想、有事業(yè)的人是不會老的，因為超越同齡人越多，越不會覺得自己老。只有當(dāng)一個人的境況平平，不如自己預(yù)期，甚至不如同齡人時，才會深深地感到歲月的無情。　　14、任何時候都可以開始做自己想做的事，希望你不要用年齡和其他東西來束縛自己。年齡從來都不是界限，除非你自己拿來為難自己?！　?5、破圈時要注意：遇到比自己能量強的高手，不要試圖成交他，從他那里賺錢。而要想著怎么能幫到他，甚至向他付費，你會發(fā)現(xiàn)得到的更多。　　16、真正的高手，他們的習(xí)慣就是付出，哪怕是看到一篇文章，他們?nèi)绻X得有價值，也會點贊轉(zhuǎn)發(fā)或者回復(fù)一下的，并且是很有價值的回復(fù)。

新變化！GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)變更對照表

　　近日，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會正式批準(zhǔn)并發(fā)布了涵蓋290項關(guān)鍵國家標(biāo)準(zhǔn)及4項重要修改單的公告。其中，尤為值得關(guān)注的是GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》國家標(biāo)準(zhǔn)的第1號修改單，該修改單已定于2025年6月1日正式生效?！　榇_保各行業(yè)同仁能夠順利過渡并精準(zhǔn)執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)，特附上標(biāo)準(zhǔn)變更對照表，以方便大家在擴項和標(biāo)準(zhǔn)變更工作中進行快速對照?！　?biāo)準(zhǔn)方法新增/變更對照表　　來源：硅酸鹽通報　　轉(zhuǎn)載此文是出于傳遞更多信息之目的。若有來源標(biāo)注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益，請與我們聯(lián)系，我們將及時更正

鋼渣粉磨工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向

　　?鋼渣?　　鋼渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼和電弧爐煉鋼產(chǎn)生的以硅酸鈣、鐵酸鈣等為主要成分的工業(yè)固廢，產(chǎn)率約為粗鋼產(chǎn)量的14%。2014年我國鋼渣產(chǎn)生量已超過1億噸。鋼渣主要可用作水泥混合材或混凝土摻合料、道路材料、回填材料等，目前我國鋼渣綜合利用率約33%，距德國、日本等發(fā)達國家近100%利用率相差甚遠(yuǎn)。鋼渣中含有約50%的硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)等礦物，具有一定的水硬膠凝性，長期以來我國一直視鋼渣為一種輔助性膠凝材料，目前將鋼渣磨細(xì)作為水泥混合材或混凝土摻合料是實現(xiàn)鋼渣高附加值利用的重要途徑。但鋼渣由于含有鐵酸鈣、ＲO相、金屬鐵等難磨物相，在進一步磨細(xì)至400 m2/kg以上時，采用傳統(tǒng)的球磨機使得粉磨能耗大幅增加，因此，國內(nèi)一直在嘗試采用更為節(jié)能的粉磨技術(shù)和裝備。　　1鋼渣的粉磨特性　　?　　鄒興芳認(rèn)為:鋼渣形成溫度較高(在1 580℃以上)，且在過高溫度下溶入較多的FeO、MgO等雜質(zhì)并形成完整粗大的晶體。巖相分析表明:鋼渣中的主要礦物成分為板狀硅酸三鈣和圓形及類圓形的硅酸二鈣，其次為鐵酸鈣和RO相。其中，硅酸三鈣最大尺寸可達到1998μm，硅酸三鈣包裹中的MgO顆粒粒徑為142~271μm;鋼渣中的金屬鐵主要呈球粒狀嵌布，粒度一般為100~300μm，最大可達3mm;硅酸二鈣粒徑也達到943μm。　　侯貴華等比較研究了鋼渣的難磨相組成及其膠凝性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了鋼渣中難磨組分為鐵鋁酸鈣和鎂鐵相固溶體，且它的水化反應(yīng)活性很低，而鋼渣中硅酸三鈣(C3S)和硅酸二鈣(C2S)具有較好的易磨性，比礦渣略好，但其水化反應(yīng)活性明顯比礦渣差，鋼渣中的C3S和C2S固溶了較多的異離子?！　∫虼艘l(fā)揮鋼渣中C3S和C2S的水硬膠凝性，必須將鋼渣磨細(xì)至較高細(xì)度，使鋼渣礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變、結(jié)晶度下降，使鋼渣中礦物晶體的鍵合能減小，從而使活性提高，才能實現(xiàn)鋼渣在水泥和混凝土中的較高摻量?！　?鋼渣粉磨工藝技術(shù)　　近年來，鋼渣粉磨新工藝和新設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛，在傳統(tǒng)的球磨機基礎(chǔ)上，國內(nèi)已相繼開發(fā)出了技術(shù)指標(biāo)更先進的輥壓機半終粉磨、輥壓機終粉磨、立式磨、臥式輥磨等，從不同的應(yīng)用角度和技術(shù)特點豐富和發(fā)展了鋼渣粉磨的技術(shù)內(nèi)涵?！　?.1球磨機為終粉磨設(shè)備的粉磨工藝　　球磨機是物料簡單機械破碎之后，再進行粉磨的傳統(tǒng)設(shè)備。隨著球磨機相關(guān)技術(shù)的不斷進步，使得球磨機也能粉磨硬度大的物質(zhì)，如鋼渣。球磨機在粉磨物料上的優(yōu)點主要有適應(yīng)性強、粉碎比大、粉磨和烘干可以同時進行、結(jié)構(gòu)及維護管理簡單，密封性好，運行平穩(wěn)，操作可靠等，在物料的粉磨作業(yè)，尤其是水泥粉磨作業(yè)中一直備受青睞，這也使得球磨機與水泥行業(yè)的歷史幾乎一樣悠久。球磨機研磨體規(guī)格及材料能根據(jù)物料性能做出相應(yīng)調(diào)整，這使得球磨機也能粉磨硬度大的鋼渣，但粉磨400 m2/kg比表面積鋼渣粉的單位電耗為100 kW·h/t左右。但是，球磨機的缺點也同樣明顯，主要是配置昂貴、磨損嚴(yán)重、工作效率低、能量損耗大等，以生產(chǎn)水泥為例，每生產(chǎn)1t水泥的耗電量不低于70 kW·h，但只有約5%的電能用于物料表面積的增加，絕大部分電能被轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎吐暷芏速M掉。但球磨機能耗大，粉磨損耗嚴(yán)重等缺點，限制了球磨機在粉磨鋼渣領(lǐng)域的發(fā)展?！　≌驗槿绱耍勰バ袠I(yè)以提高粉磨效率、降低能耗和鋼耗為宗旨，進行粉磨新裝備、新技術(shù)的研究開發(fā)一直都沒停止。近年來，在利用球磨機作為終粉磨的基礎(chǔ)上，杭鋼采用振動磨作為預(yù)粉磨設(shè)備，馬鋼開發(fā)出輥壓機為預(yù)粉磨設(shè)備，大大提高了鋼渣粉磨效率?！　?.2輥壓機+球磨機的聯(lián)合粉磨工藝技術(shù)　　輥壓機誕生于20世紀(jì)80年代中期，是一款基于“料床粉碎”原理的典型新型節(jié)能粉磨設(shè)備，與球磨機相比，具有增產(chǎn)節(jié)能、噪音小、鋼材損耗小等優(yōu)點，經(jīng)輥壓機擠壓后的物料顆粒易磨性大為改善，進而大幅度降低了整個粉磨系統(tǒng)的能耗，既適用于新廠建設(shè)，也能用于老廠技術(shù)升級改造?！　≥亯簷C相比球磨機，主要優(yōu)點有粉磨效率高、能耗低、磨損小、噪音低、粉塵少、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操作維修方便等，但也存在不足之處:“邊緣效應(yīng)”、零部件尤其是輥子軸承以及輥面易磨損、存在選擇性粉碎等。天津院用輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)鋼渣粉的研究表明，用輥壓機處理鋼渣時，能大幅度改善其易磨性，從而降低球磨機電耗，輥壓機處理鋼渣的增效系數(shù)可達4.0以上，與粉磨水泥增效系數(shù)2.0相比，節(jié)能效果更加顯著，可大大改善后續(xù)磨機的粉磨狀況，使整個粉磨系統(tǒng)的單位電耗明顯下降;且可實現(xiàn)鋼渣中的鐵和渣能充分剝離，便于預(yù)粉磨系統(tǒng)進行高效除鐵。因此采用帶輥壓機半終粉磨的鋼渣粉磨工藝，可以充分發(fā)揮和利用輥壓機的高效擠壓優(yōu)勢和球磨機的粉磨功能，達到顯著改善產(chǎn)品性能、增產(chǎn)節(jié)能和高效除鐵的效果?！　≡谳亯簷C與球磨機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中，鋼渣經(jīng)輥壓機擠壓，通過兼烘干及選粉功能的選粉機，選出規(guī)定細(xì)度的微粉進球磨機粉磨成成品，粗粉回輥壓機再次擠壓。鋼渣經(jīng)由輥壓機輥壓后，顆粒表面出現(xiàn)裂紋，有助于提高終粉磨設(shè)備的粉磨效率、降低能耗。鋼渣在煉鋼過程中內(nèi)部包裹有相當(dāng)數(shù)量的小顆粒金屬鐵，因此粉磨時除鐵是關(guān)鍵。首先要最大限度將金屬鐵從鋼渣中提取出來進行回收利用，有效除鐵可減少粉磨過程鐵對設(shè)備的磨損并提高粉磨效率。在外循環(huán)系統(tǒng)中增加多個除鐵設(shè)備，可降低鋼渣粉中的含鐵量，保護粉磨設(shè)備?！　≥亯簷C與球磨機聯(lián)合粉磨能耗低于單獨使用球磨機粉磨系統(tǒng)。粉磨400 m2/kg比表面積鋼渣粉的單位電耗為80 kW·h/t左右。該系統(tǒng)目前仍存在一些制約連續(xù)生產(chǎn)的問題，如金屬鐵富集、烘干效率及選粉分級效率低，輥壓機喂料控制等問題，但這也證明在鋼渣粉磨方面聯(lián)合粉磨技術(shù)較單一終粉磨技術(shù)更有優(yōu)勢?！　?輥壓機為終粉磨的“線接觸式”粉磨工藝技術(shù)　　鞍鋼礦渣公司采用高壓輥壓機作為鋼渣粉終粉磨設(shè)備。高壓輥壓機的特點是使用壽命長，設(shè)備運轉(zhuǎn)率高，易于維修和能耗低。與傳統(tǒng)的球磨機相比，高壓磨輥研磨過程中主要是利用兩個反向旋轉(zhuǎn)的輥來擠壓料層，由于料層是由許多連結(jié)在一起的粒子組成，所施加的壓力造成顆粒間強烈的相互擠壓和破碎，顆粒間破碎粉磨，大大提高了研磨效率?！　「邏狠亯簷C節(jié)能主要體現(xiàn)在閉合回路研磨使原料直接成為合格成品。與普通球磨機系統(tǒng)相比，高壓輥壓機粉磨系統(tǒng)的節(jié)能效果達到50%以上。粉磨400 m2/kg比表面積鋼渣粉的單位電耗約為50 kW·h/t。但由于經(jīng)輥壓機擠壓粉磨的物料中細(xì)粉含量相對較少，因而循環(huán)負(fù)荷很大，一般在8倍喂料量以上，成品中微粉量不夠，成品質(zhì)量雖能滿足要求，但相同比表面積的產(chǎn)品質(zhì)量比球磨機粉磨的產(chǎn)品質(zhì)量差。此外，單機生產(chǎn)能力仍然較小。　　4立式磨的“面接觸式”粉磨工藝技術(shù)　　立式磨自20世紀(jì)20年代問世以來，一直以粉磨效率高、能耗低著稱，尤其是可對含水量高達20%左右的物料同時進行烘干粉磨，因此建材行業(yè)長期多用于生料制備和礦渣粉磨。與球磨相比，立式磨的優(yōu)點主要有:入磨物料粒徑大、粉磨效率高、能耗低、烘干效率高、能力強、工藝系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，控制方便、密封性好，運轉(zhuǎn)率高、噪音小等，缺點主要有:不適宜粉磨磨蝕性大的物料，零部件(主要是磨輥上輥套和磨盤上襯板)材質(zhì)要求較高，零件磨損后維修工作量大，更換難度也大，對系統(tǒng)密封性及操作員的操作技術(shù)水平要求都較高等，立式磨維修費用高，對材質(zhì)及生產(chǎn)管理的要求都比較高，一般認(rèn)為鋼渣中含鐵量高，產(chǎn)品要求細(xì)度高，不易使用立磨粉磨。目前國內(nèi)外還沒有成熟的生產(chǎn)線投入使用，但業(yè)內(nèi)一直沒有停止采用立式磨粉磨鋼渣的嘗試，合肥水泥研究設(shè)計院通過研磨組件配合、新型耐磨材料使用、系統(tǒng)和磨內(nèi)除鐵、鋼渣粉分選方面創(chuàng)新［4］，在立式磨中分別針對未熱悶處理的鋼渣和熱悶處理后的鋼渣進行了試生產(chǎn)，表明粉磨鋼渣產(chǎn)量比礦渣低29.85%，粉磨100%未經(jīng)熱悶鋼渣磨機產(chǎn)量比粉磨100%熱悶鋼渣降低19.98%，可見鋼渣的處理方式對易磨性影響也很大，另外鋼渣粉磨對除鐵的要求更嚴(yán)格，要求磨前設(shè)計3道除鐵措施，磨機排渣與外循環(huán)提升機之間設(shè)計二道除鐵，以便有效去除鋼渣中的鐵，保證系統(tǒng)設(shè)備運行的穩(wěn)定，從而降低設(shè)備的磨耗和系統(tǒng)的能耗?！　?臥輥磨的“面接觸式”粉磨工藝技術(shù)　　臥式輥磨，也稱筒輥磨，是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的節(jié)能粉磨設(shè)備。它以料層間擠壓為粉磨原理，采用中等壓力、多次擠壓方式，以近似于輥壓機的粉磨效率，近似球磨機的運行可靠性，從一問世就得到極大的關(guān)注?，F(xiàn)在全球大約有30余臺法國FCB公司的臥式輥磨投入運行。最大臺時產(chǎn)量生料達225 t/h，水泥達130 t/h。我國牡丹江水泥廠、漢中水泥廠、日照京華新型建材有限公司、九江中冶環(huán)保資源開發(fā)有限公司和新余中冶環(huán)保資源開發(fā)有限公司也引進該公司臥式輥磨用于粉磨水泥和鋼渣粉，國內(nèi)的部分設(shè)備制造企業(yè)也正在開發(fā)這種新型節(jié)能粉磨設(shè)備?！　∨P式輥磨的主要優(yōu)點為咬入角較大、通道收縮率較小，臥式輥磨磨輥咬入角一般為17°，而立磨和輥壓機則分別不超過12°和6°，故物料在臥輥磨中具有較小的通道收縮率;壓力適中，速度高，運行平穩(wěn)，基于“料床粉碎”3種典型粉磨設(shè)備中，工作壓力從小到大依次是立式磨＜臥輥磨＜輥壓機;一次通過，多次擠壓，物料在臥輥磨內(nèi)的粉磨次數(shù)，可以根據(jù)工藝要求，通過控制機構(gòu)調(diào)整，以達到調(diào)節(jié)出磨物料粒徑的目的，也就是物料從進料端到出料端運動的過程中，依靠磨輥的回轉(zhuǎn)運動，可以經(jīng)濟、方便地在筒體內(nèi)循環(huán)粉磨7～8次;能耗小，球磨機的能量利用率不足5%，輥壓機和臥輥磨均可達35%左右;加工成品活性大，臥式輥磨的成品顆粒形貌可以通過調(diào)整導(dǎo)料板傾斜角度來間接調(diào)節(jié)，物料在筒體內(nèi)“螺旋”前進的過程中受到多次擠壓整形，其形貌逐漸向圓球形逼近，成品活性增大。粉磨鋼渣粉時粉磨至400 m2/kg主機電耗約45 kW·h/t。臥式輥磨系統(tǒng)與球磨機系統(tǒng)對比見表1?！　∨P式輥磨機具有運行穩(wěn)定、操作靈活、產(chǎn)量在線可調(diào)、可控性較強、磨耗及電耗較低的優(yōu)點，已經(jīng)在日照京華新型建材有限公司投產(chǎn)運行2條80萬噸/a的鋼渣粉生產(chǎn)線，并在新余中冶環(huán)保資源開發(fā)有限公司和九江中冶環(huán)保資源開發(fā)有限公司投產(chǎn)運行40萬噸/a鋼渣粉生產(chǎn)線。　　6各種鋼渣粉粉磨工藝比較　　目前已投入正式生產(chǎn)的各種鋼渣粉磨工藝技術(shù)指標(biāo)對比見表2?！　?結(jié)束語　　1)鋼渣中含有鐵鋁酸鈣、鎂鐵相固溶體、金屬鐵等難磨組分，使得鋼渣粉磨細(xì)至合適細(xì)度能耗居高不下。　　2)國內(nèi)探索了輥壓機+球磨機聯(lián)合粉磨、輥壓磨終粉磨、立式磨和臥式輥磨高效低耗制備鋼渣粉的適應(yīng)性，輥壓機+球磨機聯(lián)合粉磨聯(lián)合粉磨工藝優(yōu)于球磨機終粉磨工藝，“面接觸式”料床粉磨設(shè)備優(yōu)于“點接觸式”料床粉磨設(shè)備，采用聯(lián)合粉磨工藝技術(shù)及“面接觸式”料床粉磨設(shè)備可以顯著提高產(chǎn)量，降低系統(tǒng)電耗，可以作為未來鋼渣粉磨工藝技術(shù)的重要研究方向。而臥輥磨終粉磨技術(shù)將是未來鋼渣粉磨技術(shù)的發(fā)展方向。　　作者：中冶建筑研究總院有限公司　　張?zhí)砣A　　編輯：冶金渣與尾礦　　此文章僅用于交流分享，版權(quán)歸原作者所有，如有冒犯請聯(lián)系我們刪除，感謝理解。

粉煤灰地聚物膠凝材料的環(huán)保特性與固廢利用

　　引言　　隨著工業(yè)化進程的加速，固體廢棄物（固廢）的處理和利用成為全球性的環(huán)境問題。固廢的有效利用不僅能夠減少環(huán)境污染，還能節(jié)約資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在眾多固廢中，粉煤灰作為一種量大面廣的工業(yè)副產(chǎn)品，其資源化利用對于環(huán)境保護和資源節(jié)約具有重要意義?！　》勖夯业鼐畚锬z凝材料的環(huán)保特性　　粉煤灰地聚物膠凝材料是一種新型的環(huán)保材料，它通過利用粉煤灰中的硅鋁酸鹽在堿性條件下發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無機凝膠材料。這種材料具有高強度、高硬度、高抗化學(xué)侵蝕、高耐火性以及固化重金屬離子等特性。此外，粉煤灰地聚物膠凝材料在生產(chǎn)過程中的碳排放量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)水泥，有助于減少建筑行業(yè)的碳足跡。　　固廢資源化利用策略：利用粉煤灰、礦渣等　　固廢資源化利用策略的核心在于將工業(yè)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為有價值的資源。粉煤灰、礦渣等固廢通過地聚物技術(shù)的應(yīng)用，可以轉(zhuǎn)化為性能優(yōu)異的膠凝材料，廣泛應(yīng)用于土木工程、耐火材料和吸附材料等領(lǐng)域。此外，粉煤灰的資源化利用還包括在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用和有價組分提取，以及生產(chǎn)新型墻體材料、裝飾裝修材料等綠色建材?！　》勖夯业鼐畚锬z凝材料對環(huán)境的好處　　1.資源再利用與循環(huán)經(jīng)濟：粉煤灰作為燃煤電廠的主要固體廢棄物，通過轉(zhuǎn)化為膠凝材料，實現(xiàn)了資源的再利用，減少了工業(yè)廢料的排放，降低了對自然資源的開采，符合循環(huán)經(jīng)濟的理念?！　?.減少碳排放與能源消耗：粉煤灰膠凝材料在制備和使用過程中，相比傳統(tǒng)膠凝材料（如水泥）能夠顯著降低碳排放和能源消耗。粉煤灰可以作為混凝土的摻合料，替代部分水泥，從而減少水泥的生產(chǎn)和使用量，有效降低混凝土生產(chǎn)的碳足跡?！　?.改善混凝土性能與減少廢物產(chǎn)生：粉煤灰膠凝材料能夠改善混凝土的性能，如提高混凝土的強度、耐久性和工作性能，延長混凝土的使用壽命，減少因混凝土損壞而產(chǎn)生的建筑廢棄物。同時，還能降低混凝土中氧化物和硫化物的含量，進一步降低其對環(huán)境的污染?！　?.減少工業(yè)廢料對環(huán)境的污染：粉煤灰作為工業(yè)廢料，如果不進行妥善處理，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。通過將其轉(zhuǎn)化為膠凝材料，不僅可以減少工業(yè)廢料的排放，還可以降低對環(huán)境的污染，保護生態(tài)環(huán)境。　　5.推動綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展：粉煤灰膠凝材料的應(yīng)用有助于推動綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)。通過減少工業(yè)廢料的排放和資源的再利用，粉煤灰膠凝材料為建筑行業(yè)提供了一種更加環(huán)保和可持續(xù)的建筑材料選擇?！　?.降低溫室氣體排放量：粉煤灰基地質(zhì)聚合物混凝土在堿激活劑的制備和后期高溫養(yǎng)護產(chǎn)生的溫室氣體約占總量的90%；與普通混凝土相比，粉煤灰地質(zhì)聚合物混凝土的溫室氣體排放量降低率為15%。　　7.優(yōu)異的耐火性和耐熱性：地聚物在高溫（1000～1200℃）也不會氧化和分解，甚至在680℃煅燒后，強度有一定的提升，這可能由于高溫煅燒會促進晶體的形成，提高強度。　　8.良好的耐化學(xué)腐蝕性：一般情況下，除氫氟酸（HF）外，地聚物中鍵合的Si-O和Al-O很難與其他酸反應(yīng)，使其成為一種理想的海洋土木工程材料?！　?.與金屬離子結(jié)合性能強：地聚物具有類沸石結(jié)構(gòu)，金屬離子或者其他有毒物質(zhì)很容易被分割包圍在環(huán)狀分子所形成的密閉的空腔中。同時，地聚物中的堿金屬離子具有離子交換性能，很容易與金屬離子發(fā)生交換，從而固定有害的金屬離子?！　∵@些環(huán)保特性使得粉煤灰地聚物膠凝材料成為一種具有廣泛應(yīng)用前景的環(huán)保材料?！　〗Y(jié)論　　粉煤灰地聚物膠凝材料的開發(fā)和應(yīng)用，不僅為固廢處理提供了新的思路，也為環(huán)保材料的發(fā)展開辟了新的道路。通過技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新，粉煤灰地聚物膠凝材料能夠有效提升固廢的綜合利用率，減少環(huán)境污染，降低碳排放，實現(xiàn)固廢的高附加值利用。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進步和政策的支持，粉煤灰地聚物膠凝材料有望在未來的固廢利用和環(huán)保材料領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。