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项目名称低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土综合技术与应用提名单位河北省建设厅

项目简介所属领域：土木建筑科学技术

立项背景：

我国是全球尾矿和废石堆存量最大的国家，目前在京津冀及周边，堆存有200亿吨以上的尾矿和废石，本项目成果以利用尾矿和废石制备低熟料胶凝材料、掺合料、机制砂以及绿色高性能混凝土为核心，同时为解决我国尾矿和废石的大量堆存、缓解我国部分地区天然砂石资源极度短缺和减少天然砂石资源的开采而引起的大气污染和雾霾等多重难题作出贡献。另外还在减少混凝土中水泥熟料的用量、提高耐久性、减排CO2和降低混凝土生产能耗等方面取得技术突破。

主要技术内容和创新点：

1.提出了对钢渣、金属尾矿采用高细度低能耗制备技术，并对钢渣、金属尾矿、脱硫石膏、矿渣、粉煤灰等工业固体废弃物采取“优化组分+表面改性+颗粒细化+控制收缩”的协同改性技术，形成了高品质掺合料与HC-1高性能胶凝材料的制备新工艺和制备技术，成功地解决了钢渣、金属尾矿应用的技术难题，实现了钢渣及金属尾矿在混凝土中的高效应用。

2.采用全湿法工艺对尾矿和废石制备高品质机制砂石；针对高吸附性机制砂及石粉应用难题，开发了高吸附性石粉性能调节剂；提出高品质骨料的技术指标，首次提出骨料不规则粒形的定义、检测方法；针对机制砂，提出片状颗粒，比粒度等检测方法；建成两条高品质骨料生产线，实现了铁尾矿和废石在高性能混凝土中的高效应用。

3.采用HC-1高性能胶凝材料与尾矿废石制备高品质骨料，生产低熟料绿色高性能混凝土，首次提出在较低水胶比条件下，铁尾矿和废石骨料与低水泥、HC-1高性能胶凝材料之间的界面键合机理及“粒级与活性双重协同优化”的技术原型；建立了严酷环境下低熟料绿色高性能混凝土的耐久性计算模型；为减少开山炸石、降低混凝土中水泥熟料、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。

4.自行设计了铁路用废旧闸瓦回收工艺并制备混凝土掺合料；实现了废旧闸瓦回收料作为超细掺合料在混凝土及砂浆中的应用；评估了废旧闸瓦回收料作为掺合料对混凝土的耐久性及服役寿命的影响；解决了铁路用废旧闸瓦回收的难题。

根据课题组的研究成果，主编河北省标准4项，参编国标及行标2项，取得发明专利13项，实用新型1项，发表SCI/EI：15篇，培养博士2名，硕士5名，著作2部。工程院缪昌文院士等人认为该成果开发了低碳胶凝材料，形成了尾矿和废石高品质骨料加工与应用技术，对于河北省巨量的尾矿资源化利用和未来减少和控制水泥生产量，实现节能减排，保护和恢复生态环境，确保工程质量等方面具有重大意义,推广前景好。实施企业对上述产品已经实现产业化，并被授予河北省绿色建材证书，成果在国内多省市中推广应用，典型代表有石家庄地铁二号线主体工程、北京地铁工程、新建京张铁路工程、两河口水电站等工程。每年可消耗72万吨钢渣、尾矿、脱硫石膏等工业废渣，尾矿废石800万吨；新增产值15亿多元，新增利润6亿多元，经济效益和节能减排效果显著。形成了一条年产60万吨HC-1胶凝材料生产线，实现年销售收入13200万元，利税3860万元，上缴税金1600万元。

主要完成单位及创新推广贡献（1）河北省建筑科学研究院有限公司

河北省建筑科学研究院有限公司作为第一完成单位，负责项目的总体科学规划、可行性研究和技术路线设计等，联同其他主要完成单位共同组建“低熟料高性能混凝土胶凝材料”，“尾矿废石机制砂制备与吸附性调控”，“高性能硅质机制砂改性剂制备”研究团队，领衔攻克低熟料胶凝材料、高品质尾矿废石机制砂生产的一系列技术难题，形成了集成标准、工艺、装备、生产线化等全过程的完善的绿色高性能混凝土制备技术体系。

河北省建筑科学研究院有限公司在该项目中的创新推广贡献表现为：主持建立了低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土关键技术研究体系，与金泰成环境资源股份有限公司、北京科技大学首次研究了钢渣、铁尾矿在低熟料胶凝材料体系中协同应用技术，并

制定出相关标准进行推广，提出废石机制砂生产线建设方案及质量优化方案，并主持研制了低熟料胶凝材料制备方案，使材料生产线建设方案得以实现，强力支撑了绿色高性能混凝土生产。同时，主持编制了四项河北省标准，有力支持了材料生产及应用。

河北省建筑科学研究院有限公司对本项目创新点1、2、3、4均有重要贡献。

（2）金泰成环境资源股份有限公司

金泰成环境资源股份有限公司作为第二完成单位，主要负责HC-1高性能胶凝材料及高品质掺合料、高品质废石机制砂石生产线装备的制造、安装、调试，以及项目成果在绿色高性能混凝土生产中的推广应用。

金泰成环境资源股份有限公司在该项目中的创新推广贡献表现为：直接参与HC-1高性能胶凝材料及高品质掺合料、高品质废石机制砂石的工业化生产技术体系的建立，参编多套地方标准，发表多项专利与论文。主持材料生产线的成套装备的制造、安装及调试等工作，并主持开发了高品质掺合料生产技术、钢渣除铁技术、钢渣综合利用技术、使材料生产线得以建成和运行。

形成了一条年产60万吨高性能混凝土胶凝材料生产线，每年可消耗72万吨钢渣、尾矿、脱硫石膏等工业废渣，实现年销售收入13200万元，利税3860万元，上缴税金1600万元；利用尾矿废石、当地石灰石及碎屑，采用最先进设备，建成总规模年产800万吨精制砂石骨料生产线。

金泰成环境资源股份有限公司对本项目创新点1、2、3、4有重要贡献。

（3）石家庄市长安育才建材有限公司

石家庄市长安育才建材有限公司作为第三完成单位，主要负责针对机制砂混凝土外加剂的研发、制备与应用，配合相关生产设备设计研发工作。

石家庄市长安育才建材有限公司在该项目中的创新推广贡献表现为：主持研制了适应不同类型机制砂的减水剂，开发出新型减水剂聚合工艺，同时该类型减水剂可以和常规减水剂复配使用；针对不同类型机制砂，通过测试力学与变形性能、热学性能、耐久性能等混凝土指标，调整出合理的预制混凝土构件配合比，实现了预制构件在不同材料下的连续稳定生产；该产品已投产，应用于雅砻江水电开发公司开发的两河口站、澜沧江果多水电站和石家庄、邢台、邯郸、衡水等多个搅拌站，年销售收入3400万元，实现利税750万元。

（4）石家庄铁道大学

石家庄铁道大学作为第四完成单位，负责项目的总体科学规划、可行性研究和技术路线设计等，联同其他主要完成单位共同组建“低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土关键技术研究与应用”研究团队，领衔攻克低熟料绿色环保胶凝材料的一系列技术难题，