按照河北省工程建设地方标准 《全固废高性能混凝土应用技术标准》DB13（J）/T 8385—2020，全固废混凝土是指以建设工程设计、施工和使用对混凝土性能特定要求为总体目标，采用固废基胶凝材料和由尾矿、废石加工而成的骨料和高性能减水剂，以较低水胶比并优化配合比，通过预拌和绿色生产方式及严格的施工措施，制成的具有优异的拌合物性能、力学性能、长期性能和耐久性能的混凝土。

在双碳背景下，采用固废基胶凝材料作为胶凝材料，采用尾矿砂、尾矿废石作为骨料，与现在混凝土行业中普通水泥配制技术相比，可显著减少水泥熟料的用量，应用前景非常广泛。目前，由于原材料的限制，全固废混凝土在河北很多地区得到了应用，尤其是在邯郸、唐山等冶金、矿山固废存量大的地区，国内其他地区也正在推进该技术的应用。

减碳效果十分明显

据统计，相比现有的普通水泥制备技术，全固废混凝土每立方米可节省水泥熟料大约100千克，少排放CO₂80千克，SO₂、NOx等大气污染物可相应减少20%~30%的排放量（据资料介绍，我国目前每生产一吨水泥熟料要排放约为0.8吨CO₂、0.74千克SO₂，130千克粉尘）。另外，尾矿砂石骨料的利用，还能减少开山炸石对生态的破坏，减少大量土地占用和环境污染，对节约资源、保护环境具有深远意义。

除了环境效益，全固废混凝土的经济效益也十分明显。由于全固废胶凝材料可替代混凝土搅拌站传统生产方法所使用的水泥基多种掺合料，使混凝土搅拌站减少粉体料仓数量，通过简单的生产控制便可生产出质量稳定的高性能混凝土，能够简化工艺流程、降低操作难度、减少环境污染、显著降低生产成本和管理成本，使每立方米C30价格降低30元左右（按照2022 年5月石家庄地区混凝土及原材料到站价格核算），而且混凝土等级越高，节省费用越明显。

据了解，全固废混凝土主要用到的固废有钢渣、脱硫石膏、尾矿砂石、水淬矿渣、粉煤灰等。其中，钢渣是钢铁冶炼过程中的一种工业废渣，其排放量约占粗钢产量的15%。目前，我国的钢产量多年稳居世界第一，粗钢产量达到全球产量的1/2。但是70％左右的钢渣却未得到有效利用。当前，在大宗工业固废综合利用的领域中，存在较多针对单一种类固废的利用，缺乏对多固废协同作用的研究。而全固废胶凝材料制备技术正是建立在多固废协同作用的研究上，以钢渣、矿渣石膏体系为主，通过钢渣粉和石膏不断激发矿粉的潜在活性来实现胶凝性能。

全面推广是个难点

固废基胶凝材料生产线  涉县清漳水泥制造有限公司巴浩静/供

近年来，全固废混凝土取得了很多技术创新。其中，钢渣低能耗、高细度粉磨技术及固废基胶凝材料制备技术，提高了粉磨效率，降低了系统能耗和磨机损耗，改善了产品性能；全固废混凝土的配合比设计方法，率先提出低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量的高性能混凝土配制路线，减小了用水量；全固废混凝土水化硬化作用机理，提出尾矿和废石骨料与低水泥和超低胶凝材料之间的界面键合理论及粒级与活性双重协同优化的技术原理，在减少开山炸石、降低混凝土中水泥熟料含量、提高混凝土耐久性、降低CO₂排放等方面取得关键性的技术突破；多固废协同激发技术，利用钢渣微粉、脱硫石膏微粉和高炉水淬矿渣微粉三者的协同激发效应，使整个体系的稳定性大幅度提高。

尽管技术创新取得突破性进展，但推广应用方面仍然存在制约因素。目前，受到原材料地域限制，固废基胶凝材料制备的混凝土在河北省已经浇注100余万立方米，尤其是在河北邯郸地区，尾矿砂石骨料混凝土也应用很多，但其他区域亟待推广。

究其原因，一是标准缺失。河北省已经建立了与工业固废建材化利用相关的产品质量标准，对推动固废建材化利用起到了重要作用。但是其他地区还缺乏相关标准，缺乏基于反应控制过程大数据的生产标准管理体系和更科学的应用技术规程。二是市场接受程度。现在使用方法还是简单套用水泥混凝土标准衡量固废粉体和固废砂石料的性能指标，缺乏对多固废协同作用的深入理论认识及精细化技术控制。未考虑多固废协同抑制钢渣安定性不良问题，使用方担心钢渣安定性问题，不敢使用全固废混凝土。缺乏基于材料反应过程精细化控制的大数据基础及质量保障的数据追踪体系。三是原材料限制。现有钢渣处理困难，大部分企业缺乏相应的技术与设备。尾矿废石处理方式单一，集中在尾矿废石的加工效率和整形，未考虑多固废协同、复盐效应和尾矿废石表面断裂硅氧键的重新键合相关作用。对微米级金属铁实时除铁技术的基础研究和对多种固废水化过程的协同作用研究不足。

标准建设还需加强

据了解，由于固废基胶凝材料与尾矿骨料与传统的胶凝材料及骨料存在较大的差异，在推广过程中，应注重材料本身的特性，不能以传统理念使用全固废混凝土。

因此，在推广过程中，针对下游使用方，应给予一定的技术指导，保证全固废混凝土使用过程中的质量；可以利用现有的销售材料网络，减少全固废混凝土的推广成本；应结合国家及当地政策，建立示范工程，加速全固废混凝土的推广及应用；通过标准宣贯及技术培训形式，针对使用方来进行技术普及，从而促进全固废混凝土的技术推广。

其次，在标准建设方面，还要建立适合多地区推广的全固废混凝土标准体系，为全固废混凝土的使用提供技术保障。据了解，在前期的推广过程中，已经建立固废基胶凝材料（低熟料胶凝材料与全固废胶凝材料）及全固废混凝土应用及验收标准体系。在后期标准体系建立过程中，可继续以前期建立的标准为基础，突出固废基胶凝材料与传统水泥的不同，立足于多固废协同特征，突出全固废混凝土应用特征。另外积累不同地区应用数据，实现标准控制的精细化。

关于全固废混凝土的可复制性问题，笔者认为结合国家低碳环保政策，以及全固废混凝土本身的价格优势考虑，全固废混凝土在钢铁冶金固废与矿山固废丰富的地方可复制性较强，但是也要考虑当地钢铁冶金固废与矿山固废材料需要满足标准DB13（J）/T 8385—2020 的要求。在我国东北、京津冀、华东、中南、西南地区，钢渣、矿渣、尾矿等矿冶固废较多、水泥价格较高的地方生产全固废混凝土具有较好的前景。

（作者系河北省固废建材化利用科学与技术重点实验室副主任）

本文原载于《中国建材报》6月27日9版

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责编|丁涛