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通讯员 马金山 报道
2026年4月18日，武汉重德环保工程有限责任公司董事长冀更新和其助理詹佳辰的《钢铁渣固废基胶凝材料及其制备方法和应用》成果，获得了国家知识产权局颁发的国家发明专利证书。
此举填补了我国钢渣综合利用的一项空白，为我国钢渣等大宗工业固废的综合利用开辟了一条新的通道。
本发明提供了钢铁渣固废基胶凝材料，其包括粉煤灰、矿渣、钢渣和复合激发剂。所述复合激发剂包括碱性激发剂、硫酸盐激发剂、纳米水化硅酸钙及聚乙烯醇缩丁醛。
钢铁冶炼过程中产生了大量工业固体废弃物，主要包括粉煤灰、矿渣和钢渣。
其中，矿渣具有潜在水硬胶凝性，通常作为矿物掺合料用于水泥和混凝土中，可部分替代水泥，降低水化热，提高后期强度。然而，矿渣的活性依赖于碱性激发，单独使用时早期强度发展较慢，需结合其他激发手段以提高其胶凝效率。
钢渣结构致密，结晶度高，导致其水化活性较低。虽然作为掺合料可改善混凝土的和易性，减少需水量，并具有一定的火山灰效应，但其胶凝活性需通过化学或物理激发才能充分发挥。目前，工业上常采用化学激发剂（如NaOH、Na2 SiO3等），虽然能活化钢渣，但成本较高，且易引起胶凝材料收缩开裂，影响长期耐久性。因此，开发低成本、高效且稳定的钢渣激发技术至关重要。
粉煤灰具有一定的火山灰活性，在水泥基材料中可提高后期强度，但其早期活性较低，导致胶凝体系前期强度发展缓慢。现有研究多采用碱性激发或机械活化提高粉煤灰的反应活性，但单一激发方式难以同时优化凝结时间和力学性能。
由上可知，粉煤灰、矿渣和钢渣的胶凝活性差异较大，单独使用时均存在局限性。如何通过复合激发手段协同调控三者的水化进程，使其凝结时间合理、体积稳定性良好，并满足抗压强度和抗折强度要求，仍是本领域的技术难题。现有技术多聚焦于单一固废的利用，缺乏针对多固废协同胶凝体系的优化设计，尤其是低成本、高性能激发剂的开发。
钢铁渣固废基胶凝材料的制备方法，其特征在于，将粉煤灰、矿渣、钢渣粉碎后，按比例混合并搅拌，而后加入复合激发剂和助剂搅拌均匀。
本发明通过采用复合激发剂协同激发粉煤灰、矿渣和钢渣的胶凝活性，优化凝结时间，提高早期和后期强度，并改善体积稳定性。
科学实验表明：用该胶凝材料制作的42.5等级的混凝土3d抗压强度达22.4Mpa，28d达58.3Mpa，抗渗级别不低于国家最高级的P12。这项可替代部分水泥的新产品，可用于混凝土、砂浆、路基材料等。其混凝土构件具有高强度、高抗渗、高抗冻、高耐磨、高抗海水腐蚀、高抗碳化、低水化热、低坍落度以及超过100年的高寿命。将其广泛运用到我国海防、军工项目、水利水电、软基硬化、矿山地质环境防护和沙漠治理等工程领域，可带来提高质量、降低成本、节能减排等综合效益，实现工业固废的高效利用。
