2023年4月13日，由上海領建網絡有限公司（百年建筑網）、上海鋼聯電子商務股份有限公司（我的鋼鐵網）主辦；安徽省水泥協會、安徽省新型建材與水泥制品工業協會、合肥混凝土協會指導的第四屆安徽省建筑材料市場論壇在合肥天鵝湖大酒店舉辦。
本次大會上，安徽省國礦環保科技有限責任公司總工程師魯幼勤圍繞研發的超細無碳膠凝材料的意義、定義、性能優勢和生產與應用等對超細無碳膠凝材料進行了概述。
首先，超細無碳膠凝材料是實現雙碳目標的重要舉措，2020年9月習總書記在第75屆聯合國大會一般性辯論上宣布中國將力爭于2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。中國建筑材料聯合會于2021年1月發布《推進建筑材料行業碳達峰、碳中和行動倡議書》，提出研發新型膠凝材料技術、低碳混凝土技術，以及低碳水泥等低碳建材新產品。2022年2月國家四部門聯合發布《水泥行業節能改造升級實施指南》，提出推動以高爐礦渣、粉煤灰等工業固廢為主要原料的超細粉替代普通混合材，提高水泥粉磨過程中固廢資源替代熟料比重，降低水泥產品中熟料系數，減少水泥熟料消耗量，提升固廢利用水平。2022年11月國家四部門聯合發布《建材行業碳達峰實施方案》，提出鼓勵以高爐礦渣、粉煤灰等工業固廢為主要原料的超細粉生產利用，提高混合材產品質量。加快發展新型低碳膠凝材料的研發。IEA（國際能源機構）和CSI（世界可持續發展工商理事會的水泥可持續發展倡議行動組織）提出水泥行業碳減排方法有四種：降低能耗、使用替代燃料、降低水泥中熟料比例和碳捕集。安徽省國礦環保科技有限責任公司研發的超細無碳膠凝材料就是一種應用于低碳水泥、低碳混凝土的新型低碳膠凝材料，是建材行業實現雙碳目標的重要舉措之一。
其次，對超細無碳膠凝材料的組分與定義進行了詳細的介紹。在水泥的生產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計規程》中將水泥和礦物摻合料統稱為膠凝材料。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性能和耐久性能方面起著至關重要的作用。在JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》中將水泥和礦物摻合料統稱為膠凝材料。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性能和耐久性能方面起著至關重要的作用。GB/T 51003《礦物摻合料應用技術規范》、GB/T 18736《高強高性能混凝土用礦物外加劑》和JG/T 486《混凝土用復合礦物摻合料》三個標準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、偏高嶺土和磨細火山灰。中國建筑材料協會標準T/CBMF 194-2022《超細復合礦物摻合料》增加了爐底渣和其他廢渣（鐵尾礦、銅尾礦、鉛鋅尾礦、大理石、花崗石等鈣質及硅質碎屑）。在上述各種礦物材料之外，安徽省國礦環保科技有限責任公司對長石尾礦、螢石尾礦、鉬尾礦、鋰冶煉渣、銅冶煉渣、煅燒煤矸石等工業固廢也進行了大量的試驗與研究。研究結果表明：幾乎所有的工業固廢經過機械活化（超細粉磨）和科學配伍，輔之以化學活化（堿激發），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，制備過程無碳排放，因此稱之為超細無碳膠凝材料。接著介紹了常規摻合料與超細復合礦物摻合料的性能差異，超細復合礦物摻合料的本質就是用S95礦粉搭配另外一種或多種礦物材料，通過超細粉磨獲得遠比常規摻合料細度更細的超細粉，32μm篩余≤ 2.0%，比表面積大約在700±50 m2/kg。通過機械活化極大地提升了所有礦物材料的活性，尤其是特級產品的活性遠遠高于任何一種礦物材料。
對于水泥而言，粒徑分布愈接近最佳堆積密度FULLER 曲線，水泥的強度愈高。但是在水泥的實際生產中這是根本無法實現的粒徑，如果熟料粒度粉磨到這么細，水泥的需水量顯著增大，砂漿干縮，混凝土易開裂。解決這個矛盾的有效措施就是“分別粉磨，配制水泥”，熟料粉磨到恰當的細度，混合材超細粉磨到微納米級別，按一定的比例勾兌、混合均化，獲得粒徑分布更接近FULLER曲線的優質水泥。這就是超細無碳膠凝材料可以降低水泥中熟料比例、生產低碳水泥的原因所在。
對于混凝土而言，由于超細無碳膠凝材料具有火山灰活性效應和微集料填充效應，其中<3μm的粒徑比例在20%左右，填充水泥顆粒之間的空隙，細化水泥石的孔隙，充填毛細孔，阻斷連通孔，減少混凝土用水量，提高混凝土的強度，改善混凝土的耐久性、抗滲性以及和易性。除此之外，還可以顯著降低水化熱，這對大體積混凝土溫度裂縫的控制十分有利，這就是超細無碳膠凝材料可以降低混凝土中水泥比例、生產低碳混凝土的原因所在。
安徽省國礦環保科技有限責任公司在實驗室的研究成果基礎上，在銅陵國礦新材料有限責任公司成功地付諸實踐。生產原料為S95礦粉+粉煤灰+銅尾礦+國礦活化劑。對原來生產水泥的Ф3.2×13m磨機進行脫胎換骨的改造，在開路工藝條件下，臺時產量≥40t/h，系統電耗≤40kWh/t，產品細度為30μm篩余<0.5%，比表面積>650m2/kg。產品經安徽省建筑工程質量第二監督檢測站檢驗結果：7d活性指數82%，28d活性指數101%，流動度比106%，膠砂抗壓強度增長比0.97，三氧化硫0.31%，氯離子0.03%，安定性和放射性皆合格。產品經安徽省水泥質量監督檢驗站檢驗結果：7d活性指數94%，28d活性指數112%，燒失量0.56%，三氧化硫0.73%，氯離子0.031%，放射性合格。
超細無碳膠凝材料在合肥等地多個混凝土企業使用，可完全替代S95礦粉，同時可替代~25%水泥，抗壓強度提高2~10MPa，并改善混凝土的和易性。超細無碳膠凝材料在合肥等地多個水泥企業中使用，在PO42.5水泥中摻入8~20%， 3天強度略有下降，28天強度提高2~6MPa，流動度比大多有所提高，標準稠度用水量和凝結時間基本不變。本研究結果表明，幾乎所有的工業固廢經過超細粉磨和科學配伍，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無碳膠凝材料。此項技術符合國家的雙碳政策，具有理論支持和生產實踐的驗證。這將大大提高工業固廢的綜合利用水平，產生良好的環境效益、社會效益和經濟效益，同時也是建材行業早日實現雙碳目標的一條重要途徑。
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