北京工业大学教授周永祥：石粉变骨料，深入探究不同石粉的利用方式！

北京工业大学教授周永祥：石粉变骨料，深入探究不同石粉的利用方式！

机制砂生产过程中，石粉和尾泥是目前困扰企业的重大问题之一，干法生产石粉过多怎么办？湿法生产尾泥怎么处理？钙质与硅质石粉分别要如何利用？近日，中国砂石协会融媒体中心记者与北京工业大学教授、中国建筑学会建材分秘书长周永祥对话。周永祥对不同母岩类型、不同生产工艺生产机制砂产生的石粉以及尾泥如何与当地固废相结合协同处置，发表了独到观点。

中国砂石协会：您认为对于干法生产来说，石粉应该如何处理？

周永祥：对于干法制机制砂产生的石粉的利用方面，机制砂生产现在不可避免的产生过量的石粉，解决办法有以下几种：

1.通过磨细加工，比如说机制砂中多余的石灰石粉，进一步磨细就可以以掺合料的形式去使用，在混凝土中去替代一定量的粉煤灰。

2.对于一些不太好用的石粉，比如硅质石粉，它磨细以后需水量可能比较大，那么提出来用复合的办法，就是做复合掺合料。石粉用量可以达到60%-70%以上，再结合当地的一些固废，比如说火山灰质材料、低品质硅灰、炉渣等，生产一种或多种的复合掺合料，对于一些交通工程以及地方相对比较偏远的工程，既能提高混凝土工程质量，又能解决当地掺合料资源匮乏的问题。复合技术可以显著的改进粉体材料的性能，配比合适的复合掺合料也可以在高等级混凝土中使用。

我们在国内外做了很多工程，实践证明这条路是可行的，可以有效地去综合利用包括石粉在内的多种地域性固废。2015年，我们编制完成了国内第一个关于复合掺合料的行业标准《混凝土用复合掺合料》JG/T 486-2015。

根据粉体材料在混凝土中使用的特点，我们提出了以“超细化”+“复合化”来实现“功能化”的学术观点，并在国内率先开展功能型复合掺合料的研究，主持制定了我国第一部功能型复合矿物掺合料的标准T/CCES 6004-2021《混凝土用功能型复合矿物掺合料》，为混凝土掺合料走向高端、走向功能化，作出了一些开创性的工作。

中国砂石协会：对于硅质石粉来说，如何进行高效的利用？

周永祥：相较于石灰石粉做掺合料来说，硅质石粉本身存在一定的劣势。但硅质石粉内二氧化硅含量较高，如果可以将其合理的利用，就能发挥硅质石粉的材料特点。如果将硅质石粉中与钙质原料（如电石渣、白泥渣、碱渣、钢渣等）相结合，利用高温高压形成水热合成反应，实现硅钙反应，生成强度较高、产物稳定的托贝莫来石矿物，按此技术原理生产制品在建材行业是很普遍的，例如加气混凝土。

利用这个技术原理，可以将硅质石粉通过成球、蒸压工艺制备人造骨料。这种骨料有几个特点：

1.粒形好，球形骨料可以大大改善混凝土的流动性；

2.人工生产的骨料可以控制其级配，目前可以将骨料粒径做到2.36mm-20mm，但是从应用角度分析，粒径在2.36-10mm可以更好的补充粗骨料与细骨料之间的颗粒，有效改善整个砂石的级配，而且粒径过大会对混凝土的过渡区界面产生负面影响。研究认为2.36-10mm的粒径区间是更适合的；

3.由于这种骨料是通过成球盘成型的，表观密度较小，约在2000kg/m³。骨料的吸水率在5-15%之间，通过预先饱水的办法，使得这种骨料在混凝土胶凝材料水化反应过程中，产生良好的内养护作用，这种内养护会大大减少高强混凝土的自收缩，而且能够为辅助胶凝材料的使用提供良好的水化环境，提高后期的密实度和耐久性。

根据目前的试验结果，在混凝土拌合时掺入一部分蒸压硅酸盐功能骨料，可以大幅度降低高强混凝土的自收缩，降低混凝土的开裂风险。同时蒸压硅酸盐功能骨料良好的粒形以及级配，为提升混凝土的工作性、降低混凝土单方用水量创造良好的条件。

因此，使用硅质石粉去制备粒形和级配可控且具有较高强度及一定吸水率的材料，作为砂石的有益补充，可以提升混凝土内养护和界面效应，提升和优化混凝土的整体性能。同时也实现了低品质石粉的高附加值利用。

中国砂石协会：对于湿法生产所带来的尾泥处理问题，您认为应该如何解决？

周永祥：在湿法生产砂石的过程中，不可避免的产生的很多泥浆、尾泥。目前的解决办法是通过压滤机将泥与水进行分离，产生的泥饼再进行综合处理，例如制备路基材料。但这个方法耗时较长且需要大型设备配合，压滤整体花费时间较长，成本较高。目前压滤处理能力很难匹配巨量的尾泥产生量。

因此，我们提出泥浆不进行压滤，与固化剂混合，必要时也可以添加建筑垃圾砂粉以及冗余土等材料制备低强度流态填筑材料，可用于市政工程和建筑工程中的回填，这种流态填筑材料免去了压实工艺，特别是对于狭窄、异形空间甚至是目前唯一可靠的方法，解决了多年来回填质量难以保证的行业痛点问题。这套技术在综合利用尾泥、泥浆的同时，还可以协同处置建筑垃圾以及其他工业固废，是名副其实的绿色低碳材料与应用技术。

2017年北京第一次把它规模化用到市政工程，目前全国像成都、深圳、南京等多个地区也在推广使用。北京现在每年使用这种低强度流态填筑材料大约100-200多万立方米，为管线、管廊、建筑基坑等回填工程找到了一条新的高效途径。需要说明的是，低强度流态填筑材料的概念和范围，以及应用方式等，都超出了之前国外所说的“可控低强度材料 (controlled low strength material,简称CLSM)”现在对这类材料的研究正在推进，新的应用方式也在不断得到扩展，将为尾泥、废弃泥浆的资源化利用提供高价值的途径。

周永祥，博士，研究员，北京工业大学博士生导师。中国建筑学会建筑材料分会副理事长兼秘书长、全国混凝土标准化技术委员会（SAC/TC 458）副秘书长，CCPA岩土稳定与固化技术分会秘书长等。

研究方向：混凝土、岩土（土壤）固化与固废利用。主编国家、行业和社团标准12项，作为主要核心成员参与编制国家、行业标准20余项，获中国工程建设标准化协会“优秀青年人才奖”；发表论文160余篇，出版专著3部（合著），获得授权的发明专利16项。主持国家“十一五”、“十二五”、“十三五”重点研发计划子课题4项、国防科工局课题1项、住建部项目1项。负责国内外重大工程咨询项目20余项。获得国家专利12项，发表论文近150篇。获得华夏奖、中国建材联合会奖等二等奖及以上奖项共7项，中国交建一等奖和特等奖各1项，詹天佑奖1项等。

来源：中国砂石协会