本文是一篇土木工程论文，本论文的主要试验结论如下：（1）随着复磨粉磨时间的增长，钢渣粉比表面积逐渐增大，粒径小于 32μm的颗粒占比减小，且粉体出现团聚现象，不利于强度的提高，最终确定粉磨时间为GQ5050 型Φ500mm×500mm 球磨机初磨 75min，QM-BP 行星式球磨机粉磨 10min。（2）通过单掺激发剂对钢渣粉的激发效果可知，加入硫酸钠对钢渣粉早期活性的激发效果更优，而硫酸钙更有利于后期活性的提高；加入碱使得胶凝体系的碱度提高，促进水化进程，氢氧化钙对钢渣粉的后期激发效果更好；加入醇对钢渣粉有较好的助磨效果，三乙醇胺可以促进胶凝体系水化生成 C-S-H 凝胶；偏铝酸钠对钢渣粉的激发效果好于硅酸钠。
1 绪论
1.1 研究背景
水泥在国民经济发展中占据着不可替代的地位，与钢材和木材并称三大基础材料[1]，随着我国基础建设和房地产事业的不断发展，水泥的消耗量也是随之越来越多。近年来，伴随水泥混凝土的发展，各类水泥混凝土辅助材料也不断出现，矿物掺合料、混凝土外加剂等材料使得混凝土的应用领域和范围更加宽阔，在没有可替代水泥的新型材料出现前，水泥混凝土在建设领域依旧占据着不可撼动的地位[2]。硅酸盐水泥的生产是一个高能耗的过程，我国的水泥产量已经连续 24 年居世界各国之首，在水泥生产过程对环境的破坏十分严重，对人类的生存环境有很大的危害，违背人类社会与自然可持续发展的战略。
水泥产业对环境的污染主要是来源于两部分，一是在水泥粉磨、运输、包装以及使用过程中产生的粉尘，对于这些粉尘并没有得到许多人的关注，认为只要长期不处于粉尘密度较高的环境对自己身体是没有危害的，经研究：人体在空气中呼吸到少量的粉尘是不易察觉的，但是小于 5μm 的会直接被人体吸收，黏附在呼吸道器官上，部分会随着排泄从人体排出，但是会有少量留存于肺部，长此以往的不注意随着粉尘的累积会引发身体的疾病，经常处于高密度粉尘环境的人非常容易患尘肺等健康疾病，这些粉尘污染也是大气 PM2.5 污染的源头之一， 简而言之就是向大气环境排放粒径不大于 2.5μm 的颗粒物，我国大小水泥厂很多，良莠不齐，部分大型企业会采取一些先进的技术对粉尘进行处理，但是一些小的水泥厂管理制度不健全，考虑成本等其他因素并不会对此进行处理，所以生产过程中产生的粉尘飞扬在空气中，对环境产生危害。
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1.2 水泥工业的发展概况
水泥材料的雏形要追溯到 5000 多年前，埃及人曾用石灰石砂浆建造金字塔，古罗马人用石灰石和火山灰建造罗马大剧院，在我国的宋代沿海地区有一种蜃灰的建筑材料，用于修筑城墙、桥梁等，其成分类似于石灰，但是性能较石灰更好，在明长城城墙中发现了一种糯米石灰浆的粘结材料，这便是水泥材料的雏形。
1824 年，英国人 J.Aspdin 取得了波兰特水泥专利，水泥材料从缓慢的发展得到了质的飞跃，他将石灰石和黏土按一定比例混合后在瓶窑内外形像瓶子进行煅烧成熟料，而后磨细成水泥，由于硬化后颜色与当地建筑用石相似，故此得名波兰特水泥，1872 年在瓶窑的基础上进行改进发明出专门用于煅烧熟料的仓窑。德国人狄兹赫（Dietzsch）在 1884 年发明了立窑，使得烧制工艺进一步完善；在不断的实验后，1895年美国工程师亨利（Hurry）和化验师西蒙（Seaman）发明新型的煅烧技术回转窑，回转窑相比立窑更节能，产量更高，在煅烧过程中材料受热比较均匀，使得熟料活性更好，且回转窑的造价和立窑差不多；在煅烧工艺的不断提升后，干法回转窑、湿法回转窑以及新型干法回转窑不断出现，使得煅烧技术更完善。
我国最早的水泥生产追溯到 1889 年的唐山细绵土厂，唐廷枢在经过李鸿章的授意后考察了澳门的青州水泥厂，经过多次考察试验在我国河北唐山的开平煤矿附近成立了用立窑烧制熟料的水泥厂，当时所用原材料之一的黏土需要从广州香山通过铁路运输，路途遥远加之立窑产量低，生产工艺落后，产品质量比较差，销售困难，在不久之后的 1893 年亏损倒闭了，尽管时间很短暂，但是为后期水泥工业的发展奠定了基础。1896 年李鸿章决定开办细棉土厂，聘请德国人昆地为技师，通过不断试验及寻找原材料，在唐山找到了黑土和石灰石，解决了原材料的问题， 1906 年改名启新洋灰公司，由于启新洋灰质量好，很快就在全国范围内使用，在当时有名的建筑物都使用了。18 世纪 50 年代出现了钢筋混凝土，由于其低成本和施工更便利使得它深受工程师喜爱，自此水泥基材料有了飞快的发展，随着建筑行业的发展，水泥延伸出来了多种系列以及特种水泥，应用于不同的施工部位和施工环境[7]，水泥的产量也大大的提升。
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2 原材料、试验方法及设备
2.1 试验原材料
（1）水泥
试验过程中用到两种水泥，分别为蒙西 P O42.5 水泥和自磨 P Ⅰ水泥；蒙西 P O42.5 作为基准组进行对比试验，自磨 P Ⅰ水泥用于钢渣粉粉磨、激发及钢渣少熟料水泥配置，熟料选用乌海千峰熟料，石膏为二水石膏，两种水泥的物理性能见表 2.1，化学成分见表 2.2，石膏的化学成分见表 2.2。
表 2.1 水泥的物理性能
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2.2 试验方法
（1）钢渣粉的物理性能及化学成分测定
钢渣粉的密度依据（GB/T17208-2014），用李氏瓶将无水煤油作为介质进行测定，细度依据（GB/T1345-2005），用 45μm的方孔筛进行测定，比表面积依据（GB/T8074-2008）用勃氏法测定，采用 FBT-5 全自动比表面积仪，化学成分分析依据（GB/T176-2008）。
（2）钢渣粉粒度分布
钢渣粉粒度分布依据（JC/T721-2006），采用 BT-2001 型激光粒度分析仪(见图 2.7)进行测定。
图 2.7 BT-2001 型激光粒度分析仪 图 2.8 水泥水化热试验仪
（3）水化热试验
水泥和钢渣粉的水化热试验依据（GB/T12959-2008），钢渣粉等质量取代 30%水泥，采用 YT12959-8 多通道水化热自动测定仪（见图 2.8），按照规范计算配合比，将搅拌完成的胶砂装入真空保温瓶中，用石蜡进行密封，密封完毕放入（20±1）℃的恒温水箱中进行试验；胶砂的用水量按公式计算，M=（P+5%）·450，式中 M 为水化热用水量（毫升），P 为标准稠度用水量，5%为加水系数。
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3 Ⅰ型硅酸盐水泥及钢渣粉的制备 ............... 17
3.1Ⅰ型硅酸盐水泥的制备 ......................... 17
3.1.1 粉磨时间对水泥性能的影响 ............................. 17
3.1.2 石膏掺量对水泥性能的影响 ................................ 18
4 激发剂对钢渣粉活性的影响 .......................... 24
4.1 激发剂的选择原则 ........................ 24
4.1 硫酸盐对钢渣粉活性的影响 ........................... 24
4.2 碱对钢渣粉活性的影响 ........................... 27
5 复合激发剂对钢渣粉性能的影响 ............................ 34
5.1 正交试验设计 ................................ 34
5.2 正交试验结果 ............................. 35
6 钢渣少熟料水泥的制备及应用
6.1 石膏对钢渣粉胶凝体系性能的影响
表 6.1 石膏掺量对钢渣粉胶砂强度的影响
由表 6.1 可知，随着石膏掺量的增大，钢渣粉掺量逐渐降低，胶凝体系 3d、7d、28d 抗压强度均呈先升高后降低的趋势，这是因为钢渣粉活性较水泥低，在反应早期水化速度很慢，导致 3d 抗压强度很低，在石膏掺量为 6%时，28d 抗压强度增长最大，这是因为石膏成分为 CaSO4，对钢渣粉胶凝体系的活性有较好的激发效果，SO42-和水泥水化生成的 Ca2+离子与钢渣粉中活性 Al2O3发生反应生成钙矾石，同时 SO42-将水化硅酸钙中的 SiO42-离子置换出来，促进水化反应继续进行生成 C-S-H 凝胶和 C-A-H 晶体，但是石膏掺量过大将影响胶凝体系的强度发展。
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7 结论与展望
7.1 结论
本论文的主要试验结论如下：
（1）随着复磨粉磨时间的增长，钢渣粉比表面积逐渐增大，粒径小于 32μm的颗粒占比减小，且粉体出现团聚现象，不利于强度的提高，最终确定粉磨时间为GQ5050 型Φ500mm×500mm 球磨机初磨 75min，QM-BP 行星式球磨机粉磨 10min。
（2）通过单掺激发剂对钢渣粉的激发效果可知，加入硫酸钠对钢渣粉早期活性的激发效果更优，而硫酸钙更有利于后期活性的提高；加入碱使得胶凝体系的碱度提高，促进水化进程，氢氧化钙对钢渣粉的后期激发效果更好；加入醇对钢渣粉有较好的助磨效果，三乙醇胺可以促进胶凝体系水化生成 C-S-H 凝胶；偏铝酸钠对钢渣粉的激发效果好于硅酸钠。
（3）通过正交试验确定了钢渣粉活性激发剂的各组分，为 0.5%Na2SO4、0.7%CaSO4、0.2%Ca(OH)2、0.25%NaAlO2、0.03%TEA；对比四组胶凝材料水化热可知：掺钢渣粉组水化热温度曲线峰值出现时间得到了延缓，钢渣粉经过激发后水化热温度曲线峰值和水
