刘秀伟 刘 庆 刘次啟 柏光山

(1.贵州理工学院，贵州 贵阳 550002; 2.贵州省建材产品质量监督检验院，贵州 贵阳 550000)

谈工业废渣在预拌砂浆中的应用

刘秀伟1刘 庆2刘次啟2柏光山2

(1.贵州理工学院，贵州 贵阳 550002; 2.贵州省建材产品质量监督检验院，贵州 贵阳 550000)

工业废渣是有毒的、易燃的、有腐蚀性的、有化学反应性的以及其他有害的固体废弃物。工业废渣的堆积占用大量土地，给水环境和大气造成严重的污染，因此合理的消纳利用是亟待解决的问题。对目前用于预拌砂浆中的工业废渣进行分类概述，阐述了工业废渣在预拌砂浆中的应用现状，为工业废渣在预拌砂浆行业中的发展提供借鉴意义。

预拌砂浆,工业废渣，粉煤灰

1 概述

工业废渣是指在工业生产中，排放出有毒的、易燃的、有腐蚀性的、有化学反应性的以及其他有害的固体废弃物。工业废渣的堆积占用大量的土地，给水环境和大气造成严重的污染，因此合理的消纳利用是亟待解决的问题。

预拌砂浆的利用正逐渐大量推向市场，其包括湿拌砂浆和干混砂浆。随着国家可持续发展的深入实施，许多省份已经禁止在施工现场现拌砂浆，更加环保高效的预拌砂浆取得了较好的发展机遇。将工业废渣作为主要掺合料及外加剂用于预拌砂浆，不但具有较好的和易性、较高的强度和耐久性，提高产品性能，还可加大工业废渣的资源化利用率，节约投资、减少环境污染，具有显著的技术、经济和社会效益。为此，本文对预拌砂浆使用的工业废渣现状进行整理，为工业废渣在预拌砂浆中的使用提供参考。

2 工业废渣在预拌砂浆中应用现状

2.1粉煤灰在预拌砂浆中的应用

有了火力发电的迅猛发展，其燃料的工业废渣—粉煤灰排放量迅速增加，全国粉煤灰年排放量将达到约3亿t。粉煤灰的大量堆积同样对环境会造成二次污染，很多学者对其资源综合利用的方式进行了大量细致的研究。粉煤灰中硅、钙含量较高，因此也可以用于配制预拌砂浆。李家和等[1]将石膏、石灰、粉煤灰、水泥熟料、石膏等破碎、粉磨后即可制成粉煤灰干拌砂浆。梅群等[2]利用粉煤灰在砂浆中存在的微集料填充效应和火山灰效应，将高钙灰掺入预拌砂浆中，提高了砂浆的强度、降低了水泥用量，取得了较好的经济效益。李相国等[3]利用云南地区的低品位粉煤灰制备出一种满足建设工程要求的预拌砂浆。设计不同等级的预拌砂浆可以满足不同的用途，具有较好的发展前景。

当前，粉煤灰用作预拌砂浆已经广泛应用于全国各个地方，取得了较好的经济效益和社会效益。但是，粉煤灰配制的预拌砂浆存在粉煤灰掺量不能过高、掺入粉煤灰后砂浆收缩率变大等缺点。粉煤灰掺入预拌砂浆虽然一定程度上可以提高粉煤灰的资源综合率，但是与其他利用途径相比，效果较差。

2.2炉渣在预拌砂浆中的应用

炉渣主要为工业与民用燃煤锅炉排出的灰渣。主要呈多孔结构，细度较细(多属于细砂范畴)。炉渣替代砂配制的预拌砂浆具有稠度、可泵性、冻融等性能明显改善的特点。另外，炉渣中存在大量的细微孔洞，可以使砂浆的保温性能有所提高[4]。但是炉渣颗粒级配较差且表面多孔，使预拌砂浆的强度较低；在干燥过程中收缩较大，如果处理不及时容易导致砌体开裂，严重影响预拌砂浆的推广。

2.3煤矸石在预拌砂浆中的应用

俞心刚等[5]向预拌砂浆中掺入大于30%的煤矸石，确定了煤矸石在预拌砂浆的应用中存在的问题，并通过掺加外加剂等改善砂浆性能，使预拌砂浆满足JGJ 70—90建筑砂浆基本性能试验方法规定的要求。但是对煤矸石用于预拌砂浆的研究还较少，耐久性等性能的研究还不透彻，限制了煤矸石在预拌砂浆中的使用。

2.4钢渣在预拌砂浆中的应用

钢渣是炼钢工业的废渣，我国钢渣的年排放量达到5 000万t以上。钢渣中主要成分为硅酸二钙、硅酸三钙以及少量游离CaO,MgO,玻璃体等成分，具有一定的水化自硬能力。在掺加激发剂时可以充分的激发其活性，可以用于预拌砂浆的配制。掺入30%的钢渣后，预拌砂浆仍保持良好的工作性能，同时具有收缩率低、后期强度持续增加等特点[6]。但不同产地的钢渣安定性差异很大，导致预拌砂浆上墙后出现开裂等问题，限制了钢渣在预拌砂浆领域的应用前景。

2.5尾矿砂在预拌砂浆中的应用

随着设备的优化，我国生产人工砂时可以确切的控制人工砂与尾矿砂的分离，这为尾矿砂的应用提供了良好的条件。黄德棋等[7]采用尾矿砂添加甲基纤维素醚等，研制出和易性能好、保水性能优良的干混砂浆。毕军军等[8]利用尾矿砂等量替代天然砂，达到了天然砂制备的干混砂浆的性能，取得了较好的成绩。利用尾矿砂制备预拌砂浆不仅解决尾矿砂对污染环境以及占用土地的问题，还可以提高资源综合利用率，具有较好的效益。

2.6废旧混凝土在预拌砂浆中的应用

现在废弃的混凝土经过加工处理，将其作为再生骨料制备混凝土仍然存在很多问题，例如在再生骨料生产过程中存在大量的小颗粒，将其作为混凝土细集料，从而导致混凝土吸水率高、强度有所限制，而预拌砂浆强度等级相对较低，将废弃混凝土加工生产作为预拌砂浆集料是一个较经济实用的选择，一方面节约天然砂，另一方面能在一定程度上消纳废弃混凝土。刘凤东等[9]研究了废旧混凝土在预拌砂浆中的应用，研究结果表明：再生机制砂集料可以在一定程度上取代天然砂制备预拌砂浆，当掺入再生机制砂集料量较大时，需要掺入外加剂改善砂浆的性能，方可满足施工和力学性能要求。由于废弃混凝土再生集料存在质量不稳定，其制备的预拌砂浆耐久性能需要更多的研究，由于对混凝土再生骨料的研究工作较少，在此未进行归纳总结。

2.7磷渣在预拌砂浆中的应用

笔者[10]将黄磷渣掺入预拌砂浆中，由于磷渣粉具有潜在的水化活性，其作为掺合料制备预拌砂浆，在一定程度上能取代部分水泥作为胶凝材料，有研究结果表明：当预拌砂浆中水泥被磷渣粉取代80%时，可制备强度等级达M20的砂浆，当取代量为40%时，砂浆强度等级可以达M30，基本能满足工业与民用建筑所需要的砌筑、抹灰和地面砂浆，同时砂浆的工作性能有所改善、凝结时间有所增加，这不仅能满足施工操作时间，而且节约了缓凝剂的使用。将磷渣应用于预拌砂浆中可以提高磷渣的使用效率，减轻环境污染的同时较好地实现预拌砂浆生产的绿色化，具有显著的技术经济意义。

3 工业废渣复配技术在预拌砂浆中的应用

采用单一的工业废渣虽然能够满足预拌砂浆的要求，但是工业废渣的利用率较低。而且由于工业废渣自身的缺陷，容易导致预拌砂浆的性能产生波动，影响工业废渣在预拌砂浆中的应用。为此，许多学者考虑采用多种工业废渣同时掺入预拌砂浆的方式改善砂浆的性能。主要思路是利用各种工业废渣的特性，将不同种类的工业废渣进行互补，达到提高工业废渣性能的目的。

段瑞斌等[11]利用粉煤灰、矿渣等工业废渣掺加到预拌砂浆中，结果显示，双掺可以改善砂浆和易性，同时工业两种工业废渣之间存在协同效应作用，比单掺一种工业废渣时稠度明显提高，且未发现泌水等现象，强度、收缩等性能也有明显提升。

宋军伟等[12]将粉煤灰、磷渣粉等进行了单掺和复掺的研究，研究表明复掺时砂浆的凝结时间比单掺时要长；而且在早期水化活性较低，从而早期强度较低，而水化后期两种工业废渣水化活性发挥迅速，砂浆强度明显优于单掺两种工业废渣时砂浆的强度。陈霞等[13]通过复掺硅灰、粉煤灰和磷渣粉的方式提高早期强度，取得了较好的效果；在水化初期，硅灰活性相对较高，弥补了磷渣粉早期活性低的缺点；到水化中期，磷渣粉活性开始发挥，其与硅灰同时发挥活性，砂浆强度增长较快；水化后期(即28 d开始)粉煤灰开始迅速发挥其活性，在硅灰、磷渣粉和粉煤灰作为掺合料的体系中，水化后期主要是磷渣粉和粉煤灰进行水化反应，此阶段磷渣粉和粉煤灰对强度起主要贡献作用。

通过研究发现，不同种类的工业废渣在预拌砂浆中复配技术可以明显改善预拌砂浆的性能，在充分消耗工业废渣的同时显著提高了预拌砂浆的性能，具有良好的发展潜力。

4 工业废渣在预拌砂浆中应用的限制条件

1)工业废渣在预拌砂浆中主要起到胶凝材料的作用，但是工业废渣中均存在一定的杂质，杂质对工业废渣的胶凝性能的影响研究处于初始阶段，无法判定预拌砂浆中工业废渣的性能影响。

2)我国幅员辽阔，不同地区的废渣种类及组成差异很大，无法对工业废渣进行全国范围性质的应用研究，只能针对不同地区进行具体分析，没有相应的标准依据，在预拌砂浆的生产过程中无法进行科学指导。

3)工业废渣的耐久性研究较少，无法准确判定工业废渣对预拌砂浆耐久性的影响。

5 工业废渣在预拌砂浆中应用的改进建议

1)对本地工业废渣种类、矿物组成等进行调研，查明分布和产生情况，建立工业废渣的数据库。

2)研究不同工业废渣之间的互补作用，进一步提高工业废渣的利用效率。

3)在预制砂浆中进行细致分类，针对不同用途的预制砂浆进行研究，确定相应的工业废渣的最优使用种类及掺量。

[1] 李家和,益广清,曲海涛.粉煤灰系列干拌砂浆粉的研究[J].房材与应用,1999(5):12-16.

[2] 梅 群,潘钢华,刘 桂，等.高钙灰掺量对预拌砂浆性能影响及其成本分析[J].混凝土与水泥制品,2009(1):54-57.

[3] 李相国,何 真,梁文泉，等.粉煤灰系列干拌砂浆粉的试验研究[J].新型建筑材料,2002(11):29-31.

[4] 郭 锋,钱中秋.大掺量炉底渣在预拌砂浆中的应用研究[J].粉煤灰综合利用,2011(1):27-31.

[5] 俞心刚,李月香,李少军，等.煤矸石掺量对预拌砂浆性能的影响[J].预拌砂浆,2009(2):64-67.

[6] 吕林女,何永佳.利用磨细钢渣矿粉配制C60高性能混凝土的研究[J].混凝土,2004(6):51-55.

[7] 黄德棋.尾矿砂制备普通干混砂浆的技术性能研究[J].福建建设科技,2011(1):58-61.

[8] 毕军军,郑剑飞.尾矿砂在普通干混砂浆中的应用技术研究[J].混凝土,2009(10):113-115.

[9] 刘凤东,耿国良,王冬梅.工业废渣在干混砂浆中的应用[J].新型建材与施工技术,2007(2):32-34.

[10] 刘秀伟,曹建新,陈前林，等.磷渣粉在预拌砂浆中的应用研究[J].混凝土,2008(6):89-91.

[11] 段瑞斌,顾建文,王洪飞.矿物掺合料对预拌砂浆性能的影响研究[J].山西建筑,2011,37(10):103-104.

[12] 宋军伟,方坤河.复掺磷渣、粉煤灰及硅灰的砂浆配合比优化研究[J].混凝土,2006(4):7-8.

[13] 陈 霞,易俊新,曾 力，等.掺粉煤灰和磷渣粉混凝土的性能研究[J].粉煤灰综合利用,2006(1):22-23.

Applicationofindustrialwasteresidueintheready-mixedmortar

LiuXiuwei1LiuQing2LiuCiqi2BaiGuangshan2

(1.GuizhouInstituteofTechnology,Guiyang550002,China; 2.GuizhouBuildingMaterialQualitySupervisionTesting,Guiyang550000,China)

The industrial waste residue is a solid waste which are toxic, flammable, corrosive, chemically reactive and other hazardous. The accumulation of industrial waste residue occupy a lot of land, cause serious pollution for the water environment and atmosphere, therefore, it is urgent to solve the problem. This paper summarized industrial waste residue currently used in ready-mixed mortar, and the present situation of application of industrial waste residue in read-mixed mortar is analyzed. The works provides the references for the development of the industrial waste residue ready-mixed mortar.

ready-mixed mortar, industrial waste residue, fly ash

1009-6825(2017)29-0125-02

2017-08-06

刘秀伟(1965- )，女，副教授

X799.1

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