智程(cheng)洋 智廣詢 智程(cheng)程(cheng) 智程(cheng)琳 智程(cheng)龍
洛陽綠筑建筑材料(liao)有限公(gong)司 河南洛陽 471000
摘要(yao)：隨著人(ren)們環(huan)保意識的(de)(de)提升，道(dao)路用(yong)環(huan)保膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)研究(jiu)與(yu)開發受到高(gao)度(du)重視。廢(fei)棄物的(de)(de)處置與(yu)資(zi)源化是一個迫切需要(yao)解(jie)決的(de)(de)問(wen)題(ti)，將工業副產品、建筑(zhu)廢(fei)棄物、城市(shi)生(sheng)(sheng)活垃圾等(deng)固廢(fei)轉變成“綠色(se)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)”，既能有效地解(jie)決垃圾堆放問(wen)題(ti)，又能代替一些(xie)傳統材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，減少資(zi)源消耗，減少對環(huan)境的(de)(de)污染(ran)。將固體廢(fei)棄物基(ji)綠色(se)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)用(yong)于(yu)道(dao)路，既可改(gai)善道(dao)路質量(liang)，又可提升其耐久性與(yu)強度(du)，具有廣泛(fan)的(de)(de)應用(yong)前景(jing)與(yu)經濟(ji)價值。基(ji)于(yu)此，本文探討了一種硅鋁(lv)基(ji)再(zai)生(sheng)(sheng)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)及(ji)其制(zhi)備(bei)方法；涉(she)及(ji)硅鋁(lv)基(ji)再(zai)生(sheng)(sheng)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)技(ji)(ji)術(shu)領域；解(jie)決現有技(ji)(ji)術(shu)中的(de)(de)硅鋁(lv)基(ji)再(zai)生(sheng)(sheng)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)早期強度(du)不夠的(de)(de)問(wen)題(ti)；所述硅鋁(lv)基(ji)再(zai)生(sheng)(sheng)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)由以下組分制(zhi)成：硅鋁(lv)基(ji)膠(jiao)(jiao)40％ 50％，超高(gao)細礦渣(zha)粉5 15％，無(wu)害化二次鋁(lv)灰(hui)渣(zha)粉20 30％，添加劑15 25％；所述硅鋁(lv)基(ji)再(zai)生(sheng)(sheng)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)早期強度(du)較高(gao)，且含碳量(liang)低，符合綠色(se)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)要(yao)求。
關鍵詞(ci)：道路(lu)用固廢(fei)基(ji)；綠色膠凝材(cai)料；研發
道路用固(gu)廢(fei)(fei)基綠(lv)色膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)是(shi)(shi)(shi)在物(wu)理和(he)化(hua)(hua)學作用下，將塑料(liao)(liao)(liao)(liao)漿體轉變(bian)為硬質(zhi)固(gu)體，并與其他材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)結合形成具有一定強度的(de)(de)(de)(de)復(fu)合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)。主(zhu)要包括硅(gui)酸鹽(yan)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)、石(shi)灰、石(shi)膏(gao)以(yi)及硅(gui)鋁(lv)基的(de)(de)(de)(de)再生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)。雖然(ran)硅(gui)酸鹽(yan)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)對現代建(jian)筑環境有重(zhong)大(da)影響，但(dan)(dan)同時也(ye)是(shi)(shi)(shi)大(da)氣(qi)中(zhong)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要排(pai)(pai)放(fang)(fang)源(yuan)。根(gen)據IEA的(de)(de)(de)(de)估算，單是(shi)(shi)(shi)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)工(gong)業(ye)，就造成了(le)全世界大(da)約7%的(de)(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)排(pai)(pai)放(fang)(fang)量(liang)。這使得(de)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)工(gong)業(ye)成為繼(ji)鋼鐵業(ye)之后，全球第二大(da)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)排(pai)(pai)放(fang)(fang)行業(ye)。“低(di)碳(tan)經(jing)濟(ji)”這一術語自從2009年在哥本(ben)哈根(gen)舉行的(de)(de)(de)(de)聯合國氣(qi)候變(bian)化(hua)(hua)大(da)會上(shang)就已經(jing)被提上(shang)了(le)議事(shi)日程，“低(di)碳(tan)”在環境保護方面的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要性(xing)早已深入(ru)人心，但(dan)(dan)作為一種不可(ke)(ke)缺少的(de)(de)(de)(de)建(jian)材(cai)(cai)(cai)——預(yu)拌混凝(ning)(ning)(ning)(ning)土，“低(di)碳(tan)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)”的(de)(de)(de)(de)出現可(ke)(ke)以(yi)說是(shi)(shi)(shi)它今后的(de)(de)(de)(de)“一片春天(tian)”。低(di)碳(tan)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)是(shi)(shi)(shi)指通過(guo)對膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)制備過(guo)程進行改(gai)造，達(da)到減(jian)(jian)少膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)生(sheng)產、使用過(guo)程中(zhong)碳(tan)排(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)。低(di)碳(tan)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)復(fu)合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)可(ke)(ke)使碳(tan)排(pai)(pai)放(fang)(fang)降低(di)50%以(yi)上(shang)，獲得(de)高品(pin)質(zhi)和(he)長使用壽命的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)復(fu)合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)。硅(gui)鋁(lv)基再生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)以(yi)天(tian)然(ran)礦物(wu)、固(gu)廢(fei)(fei)和(he)人造硅(gui)鋁(lv)化(hua)(hua)合物(wu)為主(zhu)要原料(liao)(liao)(liao)(liao)，合成出三維(wei)網絡結構的(de)(de)(de)(de)硅(gui)鋁(lv)基可(ke)(ke)再生(sheng)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，其制備過(guo)程可(ke)(ke)實現廢(fei)(fei)棄物(wu)資源(yuan)化(hua)(hua)，減(jian)(jian)少碳(tan)排(pai)(pai)放(fang)(fang)，符合低(di)碳(tan)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)凝(ning)(ning)(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)需(xu)求。
一、綠色膠凝材料的組(zu)分
（一）硅鋁基膠
硅(gui)(gui)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)基(ji)膠(jiao)(jiao)是(shi)(shi)一(yi)種以硅(gui)(gui)和(he)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)為主的(de)(de)(de)(de)無機物(wu)質，其(qi)中(zhong)化(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)決定了其(qi)耐高(gao)(gao)溫(wen)、耐化(hua)學(xue)侵蝕能(neng)力強(qiang)(qiang)、耐腐蝕性(xing)(xing)好等特點。硅(gui)(gui)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)基(ji)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝包括原材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇、配(pei)比、攪拌和(he)高(gao)(gao)溫(wen)燒成(cheng)(cheng)[1]。首先，原料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇是(shi)(shi)非常重要的(de)(de)(de)(de)，一(yi)般選(xuan)擇富(fu)含硅(gui)(gui)、鋁(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)嶺土(tu)和(he)膨潤土(tu)等礦(kuang)物(wu)，并將其(qi)粉碎(sui)，然后再進行下一(yi)道工(gong)(gong)序(xu)。材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)配(pei)比的(de)(de)(de)(de)科學(xue)與(yu)否，對(dui)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)有(you)著(zhu)重要的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，合(he)理的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)配(pei)比可以有(you)效地改善材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)韌性(xing)(xing)和(he)耐久(jiu)性(xing)(xing)。在攪拌過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，必須掌握各成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)均勻(yun)度(du)，才能(neng)使物(wu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)性(xing)(xing)。高(gao)(gao)溫(wen)燒成(cheng)(cheng)是(shi)(shi)硅(gui)(gui)-鋁(lv)(lv)(lv)(lv)基(ji)膠(jiao)(jiao)粘劑制備(bei)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)最(zui)重要的(de)(de)(de)(de)一(yi)步，其(qi)燒結溫(wen)度(du)及(ji)(ji)時間對(dui)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)組織及(ji)(ji)宏觀力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)有(you)重要的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。硅(gui)(gui)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)基(ji)膠(jiao)(jiao)在使用時，可與(yu)礦(kuang)渣、鋁(lv)(lv)(lv)(lv)粉等其(qi)他組分(fen)(fen)發生(sheng)化(hua)學(xue)作(zuo)用，生(sheng)成(cheng)(cheng)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)、耐久(jiu)的(de)(de)(de)(de)固化(hua)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。該(gai)復合(he)膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)既(ji)可滿足道路(lu)施工(gong)(gong)對(dui)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)強(qiang)(qiang)度(du)、耐久(jiu)性(xing)(xing)等方面的(de)(de)(de)(de)需求，又可有(you)效降低傳統水泥生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)CO2排(pai)放量，且(qie)環境友好[2]。硅(gui)(gui)鋁(lv)(lv)(lv)(lv)樹(shu)脂在公路(lu)工(gong)(gong)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)廣泛使用，既(ji)可提高(gao)(gao)公路(lu)施工(gong)(gong)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)，又可促(cu)進建材(cai)(cai)(cai)(cai)工(gong)(gong)業(ye)向綠色轉變，具(ju)有(you)重大的(de)(de)(de)(de)社會效益與(yu)經濟效益。
（二）超高細(xi)礦渣粉
超(chao)高(gao)(gao)細(xi)礦渣(zha)(zha)(zha)粉(fen)是一種重要(yao)的(de)(de)(de)綠色膠凝(ning)(ning)材料(liao)(liao)(liao)組分，對(dui)材料(liao)(liao)(liao)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)優(you)化具有(you)(you)重要(yao)意(yi)義。爐渣(zha)(zha)(zha)是高(gao)(gao)爐冶煉的(de)(de)(de)副產物，經(jing)超(chao)細(xi)研磨后，可(ke)(ke)(ke)得到(dao)(dao)細(xi)小的(de)(de)(de)爐渣(zha)(zha)(zha)。超(chao)高(gao)(gao)細(xi)礦渣(zha)(zha)(zha)粉(fen)由于(yu)其比表面大、活性(xing)(xing)高(gao)(gao)，可(ke)(ke)(ke)起到(dao)(dao)填(tian)(tian)充、激活等功能(neng)。超(chao)高(gao)(gao)細(xi)礦渣(zha)(zha)(zha)粉(fen)的(de)(de)(de)充填(tian)(tian)效應可(ke)(ke)(ke)有(you)(you)效改(gai)善(shan)膠凝(ning)(ning)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)致密(mi)性(xing)(xing)、降低(di)孔隙率(lv)，進而提高(gao)(gao)膠凝(ning)(ning)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)與耐久(jiu)性(xing)(xing)[3]。利用(yong)(yong)(yong)超(chao)高(gao)(gao)細(xi)礦渣(zha)(zha)(zha)粉(fen)的(de)(de)(de)激發效應，在膠凝(ning)(ning)體水化反應中生(sheng)成的(de)(de)(de)大量水化產物，可(ke)(ke)(ke)填(tian)(tian)補微細(xi)孔隙，進而提升混凝(ning)(ning)土的(de)(de)(de)密(mi)實度(du)(du)與強度(du)(du)。超(chao)高(gao)(gao)細(xi)礦渣(zha)(zha)(zha)粉(fen)還可(ke)(ke)(ke)以充分利用(yong)(yong)(yong)工業廢料(liao)(liao)(liao)，減(jian)少(shao)資(zi)源消(xiao)耗(hao)，減(jian)少(shao)CO2排(pai)放量，具有(you)(you)環境(jing)友好的(de)(de)(de)優(you)點。將超(chao)高(gao)(gao)細(xi)礦渣(zha)(zha)(zha)粉(fen)用(yong)(yong)(yong)于(yu)膠凝(ning)(ning)材料(liao)(liao)(liao)，既可(ke)(ke)(ke)改(gai)善(shan)其物理性(xing)(xing)質，又可(ke)(ke)(ke)大幅(fu)提高(gao)(gao)其耐久(jiu)、耐化學侵蝕能(neng)力。尤(you)其是將超(chao)高(gao)(gao)細(xi)礦渣(zha)(zha)(zha)粉(fen)應用(yong)(yong)(yong)于(yu)道路(lu)，可(ke)(ke)(ke)有(you)(you)效地延(yan)長路(lu)面使用(yong)(yong)(yong)年限，降低(di)養護費用(yong)(yong)(yong)，經(jing)濟、社會效果顯著。
（三(san)）無害化(hua)二次鋁灰渣粉
二(er)次無害(hai)(hai)化(hua)(hua)鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)渣(zha)粉(fen)(fen)對(dui)資源的(de)(de)(de)(de)回(hui)收與環(huan)保(bao)有著(zhu)十(shi)分重(zhong)(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)意(yi)義。鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)是電解(jie)鋁(lv)生(sheng)產中(zhong)(zhong)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)固體(ti)廢物(wu)，傳統的(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)置(zhi)方(fang)法為填(tian)埋(mai)、堆放，既(ji)浪費了(le)(le)大量的(de)(de)(de)(de)土地資源，又帶(dai)來了(le)(le)二(er)次污染(ran)[4]。將粉(fen)(fen)煤灰(hui)(hui)(hui)無害(hai)(hai)化(hua)(hua)，可(ke)使(shi)其(qi)(qi)(qi)成為環(huan)保(bao)膠凝(ning)(ning)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)組(zu)(zu)分，從(cong)而(er)(er)達(da)到(dao)資源回(hui)收的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。二(er)次處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)是一種(zhong)無害(hai)(hai)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)渣(zha)粉(fen)(fen)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)方(fang)式，它(ta)包括預處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)、分離(li)、凈化(hua)(hua)和粉(fen)(fen)碎。首先，對(dui)鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)進(jin)(jin)行預處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，消除其(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)金屬、氟(fu)化(hua)(hua)物(wu)等有害(hai)(hai)成分，保(bao)證其(qi)(qi)(qi)“無害(hai)(hai)化(hua)(hua)”。在此(ci)基(ji)礎(chu)上，對(dui)其(qi)(qi)(qi)進(jin)(jin)行分離(li)純化(hua)(hua)，將其(qi)(qi)(qi)有效組(zu)(zu)分進(jin)(jin)行萃取，獲得(de)具(ju)有膠凝(ning)(ning)材(cai)料(liao)要(yao)求的(de)(de)(de)(de)理(li)(li)(li)化(hua)(hua)性(xing)質。其(qi)(qi)(qi)次，對(dui)經處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)進(jin)(jin)行破碎，得(de)到(dao)具(ju)有較(jiao)好分散、反應活性(xing)的(de)(de)(de)(de)超細(xi)粉(fen)(fen)。最后，將二(er)次無害(hai)(hai)化(hua)(hua)粉(fen)(fen)煤灰(hui)(hui)(hui)摻(chan)入到(dao)膠凝(ning)(ning)材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)，可(ke)明顯改善其(qi)(qi)(qi)抗壓、耐久(jiu)、耐化(hua)(hua)學侵蝕能(neng)力。由(you)于(yu)鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)中(zhong)(zhong)富含Al、Si等元素，在與其(qi)(qi)(qi)他組(zu)(zu)分作(zuo)用時，會產生(sheng)較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)(de)水化(hua)(hua)產物(wu)，從(cong)而(er)(er)使(shi)其(qi)(qi)(qi)具(ju)有更高的(de)(de)(de)(de)強度(du)和密(mi)實(shi)度(du)。采用二(er)次無害(hai)(hai)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)渣(zha)粉(fen)(fen)，可(ke)以有效地減(jian)少鋁(lv)灰(hui)(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)填(tian)埋(mai)，減(jian)少對(dui)環(huan)境的(de)(de)(de)(de)污染(ran)，從(cong)而(er)(er)達(da)到(dao)節能(neng)減(jian)排的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。
（四）添加劑
添加劑(ji)(ji)是(shi)綠(lv)色膠凝(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)研究開發的(de)(de)一個重要環(huan)節(jie)，不僅可(ke)(ke)(ke)以優化(hua)(hua)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)性(xing)能(neng)，還可(ke)(ke)(ke)以使其(qi)具有特殊的(de)(de)功能(neng)。按性(xing)能(neng)可(ke)(ke)(ke)分為減(jian)(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)、引氣劑(ji)(ji)、緩(huan)凝(ning)(ning)劑(ji)(ji)、早(zao)(zao)(zao)強(qiang)劑(ji)(ji)和防水(shui)(shui)劑(ji)(ji)。每一種(zhong)添加劑(ji)(ji)都(dou)有各自的(de)(de)機(ji)理和適(shi)用(yong)場合。如減(jian)(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)可(ke)(ke)(ke)有效(xiao)地(di)減(jian)(jian)少(shao)用(yong)水(shui)(shui)量(liang)，改(gai)(gai)善材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)工作性(xing)能(neng)與(yu)強(qiang)度。減(jian)(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)能(neng)有效(xiao)地(di)減(jian)(jian)少(shao)水(shui)(shui)的(de)(de)用(yong)量(liang)，其(qi)主要機(ji)理是(shi)通過(guo)改(gai)(gai)變(bian)水(shui)(shui)泥粒(li)子的(de)(de)表(biao)面電荷分布，削弱其(qi)對水(shui)(shui)的(de)(de)吸附(fu)能(neng)力(li)(li)。引氣劑(ji)(ji)是(shi)指(zhi)在膠凝(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)中摻入微(wei)(wei)細(xi)氣泡，從而改(gai)(gai)善膠凝(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)耐凍(dong)性(xing)與(yu)耐久(jiu)性(xing)。引氣劑(ji)(ji)主要作用(yong)是(shi)利用(yong)混凝(ning)(ning)土(tu)中的(de)(de)微(wei)(wei)氣泡來減(jian)(jian)緩(huan)混凝(ning)(ning)土(tu)凍(dong)融時的(de)(de)內應力(li)(li)，達到增強(qiang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)耐久(jiu)性(xing)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。而緩(huan)速劑(ji)(ji)、早(zao)(zao)(zao)強(qiang)劑(ji)(ji)等(deng)，可(ke)(ke)(ke)根(gen)據(ju)不同(tong)的(de)(de)施(shi)工條件，調整材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)凝(ning)(ning)結硬(ying)化(hua)(hua)時間(jian)(jian)。緩(huan)凝(ning)(ning)劑(ji)(ji)可(ke)(ke)(ke)使水(shui)(shui)泥的(de)(de)初凝(ning)(ning)時間(jian)(jian)延長，便于長距離輸送及大體積混凝(ning)(ning)土(tu)的(de)(de)施(shi)工；早(zao)(zao)(zao)強(qiang)劑(ji)(ji)可(ke)(ke)(ke)以加速材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)早(zao)(zao)(zao)期強(qiang)度的(de)(de)提高，以滿足建(jian)筑施(shi)工及應急(ji)搶險的(de)(de)需要。防水(shui)(shui)劑(ji)(ji)是(shi)指(zhi)通過(guo)改(gai)(gai)變(bian)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)微(wei)(wei)結構來改(gai)(gai)善材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)致密性(xing)、抗滲性(xing)、阻濕性(xing)等(deng)，達到增強(qiang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)耐久(jiu)性(xing)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。通過(guo)合理應用(yong)添加劑(ji)(ji)，可(ke)(ke)(ke)以有效(xiao)地(di)改(gai)(gai)善綠(lv)色膠凝(ning)(ning)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)各項性(xing)能(neng)，從而更好地(di)適(shi)應各種(zhong)工程的(de)(de)需要。
二、制備原理
本文所述硅鋁(lv)基(ji)再(zai)生膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)料由以下組分制成：硅鋁(lv)基(ji)膠(jiao)(jiao)40％ 50％，超高細(xi)礦(kuang)渣粉5 15％，無害化二次鋁(lv)灰渣粉20 30％，添加劑15 25％；所述硅鋁(lv)基(ji)再(zai)生膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)料早期強度較高，且含碳量低，符合綠(lv)色膠(jiao)(jiao)凝(ning)材(cai)料的(de)要求。
研究開發(fa)(fa)道路(lu)用固(gu)廢基(ji)綠色膠凝(ning)材(cai)料(liao)(liao)，對(dui)環保(bao)、經濟都有(you)重大意(yi)義(yi)。它的(de)(de)(de)合成機理(li)是(shi)以(yi)硅-鋁(lv)(lv)基(ji)膠結(jie)材(cai)料(liao)(liao)（簡稱土聚(ju)合物(wu)）的(de)(de)(de)生成機理(li)為(wei)基(ji)礎的(de)(de)(de)。地聚(ju)合物(wu)是(shi)以(yi)富含Al2O3、SiO2為(wei)主(zhu)要(yao)(yao)原料(liao)(liao)，經高(gao)(gao)堿性激發(fa)(fa)劑誘導，在(zai)其(qi)(qi)(qi)表面(mian)形成三維網狀聚(ju)合物(wu)結(jie)構，獲(huo)得高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)、高(gao)(gao)穩定性的(de)(de)(de)凝(ning)膠。礦渣粉(fen)由高(gao)(gao)爐(lu)冶(ye)煉(lian)后(hou)(hou)產生的(de)(de)(de)副產物(wu)，其(qi)(qi)(qi)主(zhu)要(yao)(yao)成分為(wei)硅酸鹽、硅酸鋁(lv)(lv)等熔融(rong)物(wu)。在(zai)淬火過(guo)程中，熔融(rong)物(wu)質會快速(su)降(jiang)溫(wen)并(bing)(bing)變(bian)成粒(li)狀，并(bing)(bing)由此生成具有(you)潛(qian)在(zai)膠凝(ning)能力(li)的(de)(de)(de)玻(bo)璃狀粒(li)子。摻入高(gao)(gao)堿性激發(fa)(fa)劑后(hou)(hou)，礦渣微(wei)粉(fen)能明顯改善(shan)膠凝(ning)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)早齡期強(qiang)(qiang)度(du)及耐久性。在(zai)此基(ji)礎上，以(yi)二次(ci)無害化(hua)鋁(lv)(lv)灰(hui)粉(fen)和鋁(lv)(lv)灰(hui)渣粉(fen)為(wei)主(zhu)體(ti)組(zu)分，與普通水泥助劑相結(jie)合，研制出(chu)鋁(lv)(lv)硅再生膠凝(ning)材(cai)料(liao)(liao)。鋁(lv)(lv)工業產生的(de)(de)(de)二次(ci)鋁(lv)(lv)灰(hui)、鋁(lv)(lv)灰(hui)粉(fen)等固(gu)體(ti)廢物(wu)，如不加以(yi)妥善(shan)處置，既浪費(fei)了(le)大量的(de)(de)(de)土地資(zi)源，又(you)帶來了(le)嚴重的(de)(de)(de)環境污染。通過(guo)對(dui)其(qi)(qi)(qi)進行合理(li)的(de)(de)(de)處置與回(hui)收(shou)，可(ke)(ke)使(shi)其(qi)(qi)(qi)資(zi)源化(hua)，并(bing)(bing)作為(wei)一種新型的(de)(de)(de)高(gao)(gao)性能膠凝(ning)材(cai)料(liao)(liao)。所制備的(de)(de)(de)硅鋁(lv)(lv)基(ji)再生膠凝(ning)材(cai)料(liao)(liao)，既可(ke)(ke)提高(gao)(gao)其(qi)(qi)(qi)早強(qiang)(qiang)，延長壽(shou)命，又(you)能滿(man)足低(di)碳(tan)環境要(yao)(yao)求。相對(dui)于傳統的(de)(de)(de)膠凝(ning)材(cai)料(liao)(liao)，硅鋁(lv)(lv)基(ji)可(ke)(ke)再生膠凝(ning)材(cai)料(liao)(liao)因其(qi)(qi)(qi)原料(liao)(liao)為(wei)工業廢棄物(wu)，無需高(gao)(gao)溫(wen)煅(duan)燒，可(ke)(ke)大幅降(jiang)低(di)CO2排放(fang)。該材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)制造(zao)工藝低(di)能耗，有(you)利于降(jiang)低(di)制造(zao)成本，既可(ke)(ke)用于公路(lu)建設，又(you)可(ke)(ke)實現固(gu)廢的(de)(de)(de)高(gao)(gao)效回(hui)收(shou)，符合可(ke)(ke)持續發(fa)(fa)展思(si)想。
三(san)、具(ju)體(ti)應用場景
（一）市政道路建設
市(shi)(shi)政道路(lu)工(gong)程是(shi)固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄(qi)物基綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)典型應(ying)用領域。城市(shi)(shi)道路(lu)既是(shi)城市(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“大(da)動脈(mo)”，又關(guan)系到城市(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)面貌與居民的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生活品質。以(yi)瀝青、水泥等為(wei)代表的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)統公(gong)路(lu)建筑(zhu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)(zai)生產(chan)、使用時(shi)，會(hui)釋(shi)放(fang)(fang)出大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)CO2，給環境帶(dai)來(lai)了極大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污染。固(gu)廢(fei)(fei)基綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用，為(wei)解決上述難題開辟了一條新(xin)途徑。首先，基于固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄(qi)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)能(neng)夠極大(da)地(di)降低(di)(di)(di)對(dui)(dui)自(zi)然(ran)能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)依賴。以(yi)工(gong)業廢(fei)(fei)物、建筑(zhu)廢(fei)(fei)棄(qi)物等為(wei)主體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，既可(ke)(ke)減少對(dui)(dui)自(zi)然(ran)資(zi)源(yuan)(yuan)如(ru)石(shi)灰石(shi)、粘土等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開發(fa)要求(qiu)，又可(ke)(ke)有(you)效降低(di)(di)(di)固(gu)廢(fei)(fei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)堆放(fang)(fang)與處置(zhi)困(kun)難。其次，以(yi)固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄(qi)物為(wei)原料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，不僅(jin)可(ke)(ke)以(yi)大(da)幅度降低(di)(di)(di)能(neng)源(yuan)(yuan)消耗，而(er)(er)且可(ke)(ke)以(yi)降低(di)(di)(di)碳(tan)排放(fang)(fang)，對(dui)(dui)于我國應(ying)對(dui)(dui)氣候變化、推進(jin)(jin)低(di)(di)(di)碳(tan)城市(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)都有(you)著十分(fen)重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用。更關(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，這種新(xin)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環保膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，在(zai)(zai)性(xing)能(neng)上并(bing)不比傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)差多(duo)(duo)少。其抗(kang)壓、抗(kang)折強(qiang)度優良，耐(nai)磨、耐(nai)久性(xing)能(neng)也十分(fen)出色(se)，可(ke)(ke)滿足(zu)重載、頻繁使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)市(shi)(shi)政道路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)種需(xu)求(qiu)。另外，固(gu)廢(fei)(fei)基環保膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組成及制備(bei)方(fang)法可(ke)(ke)因需(xu)而(er)(er)異，彈性(xing)大(da)、適應(ying)性(xing)強(qiang)。如(ru)：在(zai)(zai)嚴寒地(di)區(qu)，可(ke)(ke)加入抗(kang)凍劑，增強(qiang)其抗(kang)凍能(neng)力；在(zai)(zai)較高(gao)溫(wen)度地(di)區(qu)，可(ke)(ke)通過改變配方(fang)來(lai)改善材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)性(xing)。總(zong)之，將固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄(qi)物基綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)用于市(shi)(shi)政道路(lu)建設，既能(neng)達(da)到資(zi)源(yuan)(yuan)回收(shou)、環境保護(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，又能(neng)提高(gao)公(gong)路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)服役(yi)年(nian)限，促進(jin)(jin)城市(shi)(shi)可(ke)(ke)持續發(fa)展(zhan)。
（二）農(nong)村(cun)道路建設
農(nong)(nong)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)道(dao)路(lu)(lu)是推進(jin)城(cheng)鄉(xiang)(xiang)融合、鄉(xiang)(xiang)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)振興的(de)(de)(de)(de)關鍵環(huan)(huan)節。農(nong)(nong)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)道(dao)路(lu)(lu)在建(jian)造、養(yang)護等方(fang)面的(de)(de)(de)(de)投(tou)資要比城(cheng)市公(gong)路(lu)(lu)低(di)，但對(dui)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐久(jiu)性、環(huan)(huan)保(bao)性能的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)卻要高得多。固(gu)(gu)廢基(ji)綠(lv)(lv)(lv)色(se)膠凝材(cai)(cai)料(liao)在該領(ling)域有(you)(you)著特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)優(you)勢(shi)與(yu)廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)應(ying)用前景。首先，以農(nong)(nong)作物(wu)(wu)秸稈、建(jian)筑垃圾等為(wei)原料(liao)，以生物(wu)(wu)質為(wei)原料(liao)，制備基(ji)于(yu)固(gu)(gu)廢的(de)(de)(de)(de)綠(lv)(lv)(lv)色(se)膠凝材(cai)(cai)料(liao)，既可降低(di)原料(liao)成本，又可有(you)(you)效(xiao)解(jie)決(jue)我(wo)國(guo)農(nong)(nong)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)生活垃圾的(de)(de)(de)(de)處置問題。其(qi)次(ci)(ci)，固(gu)(gu)廢基(ji)綠(lv)(lv)(lv)色(se)膠凝材(cai)(cai)料(liao)對(dui)各種氣候(hou)(hou)變化具有(you)(you)較強的(de)(de)(de)(de)適(shi)應(ying)能力，可在各種氣候(hou)(hou)環(huan)(huan)境中維持較高的(de)(de)(de)(de)使用壽命。我(wo)國(guo)北方(fang)地區(qu)氣候(hou)(hou)多變，部分地區(qu)夏熱冬冷，傳(chuan)統(tong)膠凝環(huan)(huan)保(bao)膠凝材(cai)(cai)料(liao)在高溫、低(di)溫、潮(chao)濕等環(huan)(huan)境中易(yi)出現開裂變形等問題。第三，固(gu)(gu)體廢棄物(wu)(wu)環(huan)(huan)保(bao)膠凝材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)施工方(fang)法較為(wei)簡便，適(shi)于(yu)鄉(xiang)(xiang)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)建(jian)設(she)。目前，我(wo)國(guo)農(nong)(nong)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)道(dao)路(lu)(lu)建(jian)設(she)普遍(bian)存在著大量(liang)的(de)(de)(de)(de)機(ji)械設(she)備及(ji)人才匱乏的(de)(de)(de)(de)問題，而基(ji)于(yu)固(gu)(gu)體廢棄物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)綠(lv)(lv)(lv)色(se)膠凝材(cai)(cai)料(liao)，其(qi)施工工藝簡單，便于(yu)推廣(guang)和(he)應(ying)用。固(gu)(gu)廢基(ji)綠(lv)(lv)(lv)色(se)膠凝材(cai)(cai)料(liao)維修(xiu)費用低(di)，服役壽命長(chang)，可有(you)(you)效(xiao)降低(di)農(nong)(nong)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)道(dao)路(lu)(lu)養(yang)護維修(xiu)次(ci)(ci)數(shu)，減少(shao)長(chang)期養(yang)護費用。總之，在農(nong)(nong)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)道(dao)路(lu)(lu)推廣(guang)固(gu)(gu)廢基(ji)綠(lv)(lv)(lv)色(se)膠凝材(cai)(cai)料(liao)，具有(you)(you)重(zhong)大的(de)(de)(de)(de)社會(hui)意(yi)義(yi)。通過推廣(guang)綠(lv)(lv)(lv)色(se)建(jian)筑材(cai)(cai)料(liao)在鄉(xiang)(xiang)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)的(de)(de)(de)(de)推廣(guang)，可以有(you)(you)效(xiao)地改(gai)善農(nong)(nong)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)基(ji)礎設(she)施，增強農(nong)(nong)民的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)境保(bao)護意(yi)識，促進(jin)鄉(xiang)(xiang)村(cun)(cun)(cun)(cun)(cun)經濟與(yu)環(huan)(huan)境的(de)(de)(de)(de)和(he)諧發展(zhan)。
（三(san)）高速公路建(jian)設
高(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)公路(lu)(lu)是我(wo)國公路(lu)(lu)網中(zhong)最主要的(de)(de)一環(huan)，其原材(cai)料質量(liang)要求是非常(chang)嚴苛的(de)(de)。將固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)棄物基(ji)綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)料用(yong)于高(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)公路(lu)(lu)施(shi)(shi)工(gong)(gong)，不僅可(ke)(ke)(ke)以(yi)達到高(gao)(gao)(gao)(gao)標準(zhun)，而且可(ke)(ke)(ke)以(yi)產生明顯的(de)(de)環(huan)境效(xiao)益(yi)和經濟效(xiao)益(yi)。首先，高(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)公路(lu)(lu)對路(lu)(lu)基(ji)及路(lu)(lu)面(mian)的(de)(de)承載能(neng)力(li)及耐久(jiu)性能(neng)提出(chu)了極高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)需求，而固(gu)廢(fei)(fei)基(ji)綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)料經配方優(you)化及工(gong)(gong)藝(yi)改良(liang)(liang)后，可(ke)(ke)(ke)實現高(gao)(gao)(gao)(gao)強韌性能(neng)，可(ke)(ke)(ke)充分(fen)達到高(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)公路(lu)(lu)施(shi)(shi)工(gong)(gong)的(de)(de)技術(shu)標準(zhun)。其次(ci)，高(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)公路(lu)(lu)的(de)(de)建造與(yu)養護費(fei)(fei)用(yong)高(gao)(gao)(gao)(gao)昂(ang)，固(gu)廢(fei)(fei)基(ji)綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)料在(zai)降低成本方面(mian)的(de)(de)優(you)勢十分(fen)突(tu)出(chu)。利用(yong)工(gong)(gong)業廢(fei)(fei)渣(zha)(zha)、爐渣(zha)(zha)和粉(fen)煤灰等(deng)固(gu)體(ti)廢(fei)(fei)物，既可(ke)(ke)(ke)節(jie)約原料，又可(ke)(ke)(ke)節(jie)約處理(li)垃圾(ji)的(de)(de)費(fei)(fei)用(yong)，經濟效(xiao)益(yi)十分(fen)明顯。第三，高(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)公路(lu)(lu)建設周期長，傳統材(cai)料在(zai)運輸、貯存、服役(yi)等(deng)環(huan)節(jie)易受環(huan)境污染(ran)，而固(gu)廢(fei)(fei)基(ji)綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)料因其穩定、環(huan)保(bao)等(deng)特點，可(ke)(ke)(ke)在(zai)多(duo)種復雜環(huan)境中(zhong)保(bao)持優(you)良(liang)(liang)的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)性能(neng)，保(bao)證(zheng)了工(gong)(gong)程的(de)(de)順利實施(shi)(shi)與(yu)質量(liang)。第四，由于我(wo)國高(gao)(gao)(gao)(gao)速(su)公路(lu)(lu)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)頻次(ci)、大流(liu)量(liang)，使(shi)(shi)得道(dao)路(lu)(lu)的(de)(de)磨耗(hao)與(yu)損傷是不可(ke)(ke)(ke)避免的(de)(de)。固(gu)廢(fei)(fei)基(ji)綠(lv)(lv)色(se)膠(jiao)凝(ning)材(cai)料因其優(you)良(liang)(liang)的(de)(de)耐磨、耐疲(pi)勞等(deng)特性，可(ke)(ke)(ke)有效(xiao)提高(gao)(gao)(gao)(gao)道(dao)路(lu)(lu)使(shi)(shi)用(yong)壽命、縮短養護用(yong)時、降低養護費(fei)(fei)用(yong)。
結束語：
總之，硅(gui)鋁基(ji)再生(sheng)膠凝(ning)(ning)材(cai)料是(shi)采用天然礦(kuang)物或固(gu)體(ti)廢(fei)棄物及人工(gong)硅(gui)鋁化合(he)物為原料，制備的(de)硅(gui)氧四面體(ti)與鋁氧四面體(ti)三維網絡聚合(he)膠凝(ning)(ning)體(ti)，具有優良的(de)耐久性(xing)，其生(sheng)產工(gong)藝廢(fei)物利用，對固(gu)體(ti)廢(fei)棄物進(jin)行(xing)了(le)再生(sheng)利用，因此釋放的(de)碳(tan)含(han)量較少，滿足(zu)低碳(tan)膠凝(ning)(ning)材(cai)料的(de)要求。
參考文獻：
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