2023年4月13日，由上海領(lǐng)建網(wǎng)絡(luò)有限公司（百年建筑網(wǎng)）、上海鋼聯(lián)電子商務(wù)股份有限公司（我的鋼鐵網(wǎng)）主辦；安徽省水泥協(xié)會(huì)、安徽省新型建材與水泥制品工業(yè)協(xié)會(huì)、合肥混凝土協(xié)會(huì)指導(dǎo)的第四屆安徽省建筑材料市場(chǎng)論壇在合肥天鵝湖大酒店舉辦。

本次大會(huì)上，安徽省國礦環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司總工程師魯幼勤圍繞研發(fā)的超細(xì)無碳膠凝材料的意義、定義、性能優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)與應(yīng)用等對(duì)超細(xì)無碳膠凝材料進(jìn)行了概述。

首先，超細(xì)無碳膠凝材料是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要舉措，2020年9月習(xí)總書記在第75屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上宣布中國將力爭(zhēng)于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。中國建筑材料聯(lián)合會(huì)于2021年1月發(fā)布《推進(jìn)建筑材料行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)倡議書》，提出研發(fā)新型膠凝材料技術(shù)、低碳混凝土技術(shù)，以及低碳水泥等低碳建材新產(chǎn)品。2022年2月國家四部門聯(lián)合發(fā)布《水泥行業(yè)節(jié)能改造升級(jí)實(shí)施指南》，提出推動(dòng)以高爐礦渣、粉煤灰等工業(yè)固廢為主要原料的超細(xì)粉替代普通混合材，提高水泥粉磨過程中固廢資源替代熟料比重，降低水泥產(chǎn)品中熟料系數(shù)，減少水泥熟料消耗量，提升固廢利用水平。2022年11月國家四部門聯(lián)合發(fā)布《建材行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》，提出鼓勵(lì)以高爐礦渣、粉煤灰等工業(yè)固廢為主要原料的超細(xì)粉生產(chǎn)利用，提高混合材產(chǎn)品質(zhì)量。加快發(fā)展新型低碳膠凝材料的研發(fā)。IEA（國際能源機(jī)構(gòu)）和CSI（世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)的水泥可持續(xù)發(fā)展倡議行動(dòng)組織）提出水泥行業(yè)碳減排方法有四種：降低能耗、使用替代燃料、降低水泥中熟料比例和碳捕集。安徽省國礦環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司研發(fā)的超細(xì)無碳膠凝材料就是一種應(yīng)用于低碳水泥、低碳混凝土的新型低碳膠凝材料，是建材行業(yè)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要舉措之一。

其次，對(duì)超細(xì)無碳膠凝材料的組分與定義進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在水泥的生產(chǎn)過程中摻入的混合材有五大類：高爐礦渣、粉煤灰、石灰石、砂巖、火山灰質(zhì)混合材料。這些混合材與熟料、石膏配合粉磨后就成為膠凝材料的組分之一。在JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中將水泥和礦物摻合料統(tǒng)稱為膠凝材料。礦物摻合料已成為混凝土中必不可少的改性材料，在改善混凝土的力學(xué)性能和耐久性能方面起著至關(guān)重要的作用。在JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中將水泥和礦物摻合料統(tǒng)稱為膠凝材料。礦物摻合料已成為混凝土中必不可少的改性材料，在改善混凝土的力學(xué)性能和耐久性能方面起著至關(guān)重要的作用。GB/T 51003《礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、GB/T 18736《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》和JG/T 486《混凝土用復(fù)合礦物摻合料》三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中列出的制備礦物摻合料的9種組分：礦渣粉、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、鋼渣粉、磷渣粉、沸石粉、偏高嶺土和磨細(xì)火山灰。中國建筑材料協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)T/CBMF 194-2022《超細(xì)復(fù)合礦物摻合料》增加了爐底渣和其他廢渣（鐵尾礦、銅尾礦、鉛鋅尾礦、大理石、花崗石等鈣質(zhì)及硅質(zhì)碎屑）。在上述各種礦物材料之外，安徽省國礦環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司對(duì)長(zhǎng)石尾礦、螢石尾礦、鉬尾礦、鋰冶煉渣、銅冶煉渣、煅燒煤矸石等工業(yè)固廢也進(jìn)行了大量的試驗(yàn)與研究。研究結(jié)果表明：幾乎所有的工業(yè)固廢經(jīng)過機(jī)械活化（超細(xì)粉磨）和科學(xué)配伍，輔之以化學(xué)活化（堿激發(fā)），即可制備出能夠降低水泥中熟料比例、降低混凝土中水泥比例的新型膠凝材料。由于粒度超細(xì)，制備過程無碳排放，因此稱之為超細(xì)無碳膠凝材料。接著介紹了常規(guī)摻合料與超細(xì)復(fù)合礦物摻合料的性能差異，超細(xì)復(fù)合礦物摻合料的本質(zhì)就是用S95礦粉搭配另外一種或多種礦物材料，通過超細(xì)粉磨獲得遠(yuǎn)比常規(guī)摻合料細(xì)度更細(xì)的超細(xì)粉，32μm篩余≤ 2.0%，比表面積大約在700±50 m2/kg。通過機(jī)械活化極大地提升了所有礦物材料的活性，尤其是特級(jí)產(chǎn)品的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何一種礦物材料。

對(duì)于水泥而言，粒徑分布愈接近最佳堆積密度FULLER 曲線，水泥的強(qiáng)度愈高。但是在水泥的實(shí)際生產(chǎn)中這是根本無法實(shí)現(xiàn)的粒徑，如果熟料粒度粉磨到這么細(xì)，水泥的需水量顯著增大，砂漿干縮，混凝土易開裂。解決這個(gè)矛盾的有效措施就是“分別粉磨，配制水泥”，熟料粉磨到恰當(dāng)?shù)募?xì)度，混合材超細(xì)粉磨到微納米級(jí)別，按一定的比例勾兌、混合均化，獲得粒徑分布更接近FULLER曲線的優(yōu)質(zhì)水泥。這就是超細(xì)無碳膠凝材料可以降低水泥中熟料比例、生產(chǎn)低碳水泥的原因所在。

對(duì)于混凝土而言，由于超細(xì)無碳膠凝材料具有火山灰活性效應(yīng)和微集料填充效應(yīng)，其中<3μm的粒徑比例在20%左右，填充水泥顆粒之間的空隙，細(xì)化水泥石的孔隙，充填毛細(xì)孔，阻斷連通孔，減少混凝土用水量，提高混凝土的強(qiáng)度，改善混凝土的耐久性、抗?jié)B性以及和易性。除此之外，還可以顯著降低水化熱，這對(duì)大體積混凝土溫度裂縫的控制十分有利，這就是超細(xì)無碳膠凝材料可以降低混凝土中水泥比例、生產(chǎn)低碳混凝土的原因所在。

安徽省國礦環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司在實(shí)驗(yàn)室的研究成果基礎(chǔ)上，在銅陵國礦新材料有限責(zé)任公司成功地付諸實(shí)踐。生產(chǎn)原料為S95礦粉+粉煤灰+銅尾礦+國礦活化劑。對(duì)原來生產(chǎn)水泥的Ф3.2×13m磨機(jī)進(jìn)行脫胎換骨的改造，在開路工藝條件下，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量≥40t/h，系統(tǒng)電耗≤40kWh/t，產(chǎn)品細(xì)度為30μm篩余<0.5%，比表面積>650m2/kg。產(chǎn)品經(jīng)安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測(cè)站檢驗(yàn)結(jié)果：7d活性指數(shù)82%，28d活性指數(shù)101%，流動(dòng)度比106%，膠砂抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)比0.97，三氧化硫0.31%，氯離子0.03%，安定性和放射性皆合格。產(chǎn)品經(jīng)安徽省水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢驗(yàn)結(jié)果：7d活性指數(shù)94%，28d活性指數(shù)112%，燒失量0.56%，三氧化硫0.73%，氯離子0.031%，放射性合格。

超細(xì)無碳膠凝材料在合肥等地多個(gè)混凝土企業(yè)使用，可完全替代S95礦粉，同時(shí)可替代~25%水泥，抗壓強(qiáng)度提高2~10MPa，并改善混凝土的和易性。超細(xì)無碳膠凝材料在合肥等地多個(gè)水泥企業(yè)中使用，在PO42.5水泥中摻入8~20%， 3天強(qiáng)度略有下降，28天強(qiáng)度提高2~6MPa，流動(dòng)度比大多有所提高，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時(shí)間基本不變。本研究結(jié)果表明，幾乎所有的工業(yè)固廢經(jīng)過超細(xì)粉磨和科學(xué)配伍，即可制備出能夠降低水泥中熟料比例、降低混凝土中水泥比例的超細(xì)無碳膠凝材料。此項(xiàng)技術(shù)符合國家的雙碳政策，具有理論支持和生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證。這將大大提高工業(yè)固廢的綜合利用水平，產(chǎn)生良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也是建材行業(yè)早日實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的一條重要途徑。

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