工业废渣在混凝土制品中的应用研究

磷化工废渣特性及其在水泥中的应用研究

武汉理工大学

硕士学位论文

磷化工废渣特性及其在水泥中的应用研究

姓名：陈永忠

申请学位级别：硕士

专业：建筑材料与工程

指导教师：龙世宗

20070601

武汉理工大学硕士学位论文

中文摘要

我国磷化工业发展迅速，每年排放几千万吨磷渣和磷石膏没有很好利用，

已成为影响该行业可持续发展的一大障碍。

本文针对磷渣和磷石膏在水泥和混凝土中利用存在的凝结时间长、活性低

等问题开展研究。

在磷渣活性激发的研究中，通过实验采用化学激发的方法，确定了最佳激

发方案及大掺量磷渣硅酸盐水泥的配料方案；而在磷石膏的改性研究中，采用

将可溶磷固化技术、成球加工技术使之符合水泥厂用作水泥调凝剂的要求。同

时运用x射线衍射仪、等离子发射光谱仪等现代分析测试手段，检测物质的组

成和结构，阐述其作用机理。

研究结果表明，通过化学激发磷渣，可以大幅度提高其活性，在磷渣细度

350

m2／kg、掺量40％情况下，可以生产32．5强度等级磷渣硅酸盐水泥，其3d

和28d强度可以赶上或超过相同细度、掺量的矿渣硅酸盐水泥；激发剂最佳因

素水平组合为A282Cl。

研究还表明：微量的可溶磷酸盐对硅酸盐水泥有很强的缓凝作用，而难溶磷

酸盐的缓凝作用不明显；分别采用A和B两种碱性物质对磷石膏改性，结果表明，

第２卷第４期　２　Ｏ　Ｏ　８年１　２月　材料研究与应用　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＡＮＤ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩ（）Ｎ　Ｖｏ１．２，Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．２　Ｏ　Ｏ　８　

文章编号：ｌ６７３—９９８ｌ（２００８）Ｏ４一Ｏ２８７一Ｏ５　

建材产品资源综合利用中废渣掺量认定方法的研究＊　

罗云峰　。，林　东。，刘运江　，骆祥宇　。，　

赵侠　，俞柔静　，吴善才　，李根联　

（１．广州市建筑材料工业研究所有限公司，广东广州　５ｌ０６６３；２．广州市建筑材料及构件检测技术　

与评价重点实验室，广东广州　５１Ｏ６６３；３．华南理工大学材料学院，广东广州　５ｌＯ６４Ｏ）　

摘要：针对目前废渣掺量认定方法的不统一及认定方法可信度差的问题，对现场流量测定法及资料核　查法进行了改进，并结合化学分析法，研发出新的系统性的认定方法及评判规则．该认定方法能客观、准　

确地对建材产品中的废渣掺量进行认定．　关键词：建材产品；资源综合利用；废渣掺量；认定方法　中图分类号：ＴＵ５２８．２　文献标识码：Ａ　

水泥、混凝土及水泥制品等相关企业开展资源　

综合利用工作，一方面可减少对天然资源的消耗，另　

一方面可以减少废渣排放对环境造成的压力、降低　

生产成本、提升企业竞争力，可谓一举多得ｎ　］．由于　

水泥、混凝土及水泥制品的生产工艺及反应机理较　

为复杂，长期以来企业对废渣掺量的认定工作存在　

着方法不统一的问题，尤其是检测项目不一致、检测　

方法不明确及检测标准不统一，大大地影响了资源　

综合利用认定工作的公正性．　

本文针对以上情况，积极开展在水泥、混凝土及　

其制品中废渣掺量的认定、鉴定方法及程序方面的　

调查研究及试验工作，研发出新的系统性的认定方　

法及评判规则，以求能客观、准确的对建筑材料中的　

废渣掺量进行认定．　

１　目前废渣掺量认定方法存在的问题　

建材中废渣掺量是建材产品在生产成品过程中　

掺人废渣的量占产品总量的百分比，废渣掺量的认　定方法则是对该百分比进行鉴定及确认的方法或　

工业固体废物资源综合利用与处置作业指导书

第1章 概述 ..................................................................................................................................... 3

1.1 工业固体废物定义及分类 ............................................................................................... 3

1.2 工业固体废物处理与资源化利用的意义 ....................................................................... 4

第2章 工业固体废物产生及特性 ................................................................................................. 4

2.1 工业固体废物的来源 ....................................................................................................... 4

2.2 工业固体废物的特性分析 ............................................................................................... 5

2.3 工业固体废物的环境影响 ............................................................................................... 5

钢渣砂在混凝土中的应用研究

摘要：随着工业化进程推进，建筑和钢铁行业的规模日益庞大，带来了天然砂资源短缺和钢铁废渣问题，而将钢渣砂作为天然砂的替代产品用于混凝土制作，既可以缓解砂资源短缺，又能够提高钢渣的利用率，因此具有重要的研究价值。本文首先阐述了钢渣砂的应用意义，研究了钢渣砂混凝土的基本特性，并对钢渣砂的应用问题进行分析，对提高钢渣砂混凝土质量有一定促进作用。

关键词：钢渣砂；混凝土；应用

一、钢渣砂在混凝土中的应用意义

近年来，随着建筑业发展，对天然砂资源的需求越来越大，而由于过度开发利用，造成砂资源匮乏、质量下降等问题。天然砂资源短期内不可再生，而且过度开发会对自然环境造成破坏，因此许多地区采取限采或禁采措施。砂资源供需不平衡程度逐渐加剧，天然砂价格居高不下，对工程建设的进度和成本带来不良影响。因此，迫切需要寻找天然砂自愿的替代品。而与此同时，我国钢铁产能居世界前列，钢铁生产过程中会产生大量的钢渣，而钢渣的回收利用率比较低，资源浪费严重，钢渣排放还带来了土地资源浪费以及自然环境污染等问题。钢渣砂在混凝土中的应用既可以提高钢渣的利用率，还可以缓解砂资源短缺的问题，具有重要的实际意义。

钢渣砂在混凝土中的应用价值主要体现在以下两个方面：一是经济效益。经市场调研，随着天然砂的价格居高不下，钢渣混凝土的成本要明显低于普通混凝土，可以降低施工企业的建筑成本。此外，由于钢渣属于固体废弃物，国家在钢渣混凝土应用方面有免征增值税的政策，可以为建筑企业节约成本。二是社会效益。钢渣废弃物的回收利用率符合国家节能减排的要求，有利于经济的绿色可持续发展。

二、钢渣砂混凝土的特性

现阶段，钢渣砂的应用范围主要有：普通混凝土、导电混凝土、沥青混凝土以及载重混凝土等。经研究发现，钢渣砂同天然砂在性能上有相似性，能够满足建筑用砂的需求，并且包含多种化学成分，呈现出较好的胶凝特性，有利于混凝土性能提升。密度大、强度高是钢渣砂制品的显著特点，并且通常具有较好的抗渗性能。钢渣相比于天然砂其表层更为粗糙，可以产生更强的内磨阻力，同时骨料的相对表面积加大，可以同水泥产生更强的粘合效果，表现出更强的粘合力。由于钢渣砂的材质坚硬，具有较强的耐磨性能，致使钢渣混凝土的耐磨性要优于普通混凝土。钢渣混凝土即使到了后期，受材质影响，其密实度同样优于普通混凝土。此外，钢渣砂在沥青混凝土中的应用，由于钢渣砂中的阳离子含量比较多，在同沥青混合后会产生化学反应，例如同沥青酸生成沥青酸盐，该类化学合成物会吸附在钢渣砂表层，从而大大增加钢渣砂同沥青间的吸附力，使其结构强度更高，并且表现出较好的水稳性。