隨著工程應(yīng)用的逐漸增加，人們發(fā)現(xiàn)，向水泥中摻加礦物摻和料不僅沒有害，反而好像還有益?；炷晾飺搅斯I(yè)廢料，既提升了性能，又減少了高污染物水泥的生產(chǎn)，還處理了堆積如山的工業(yè)廢料，堪稱完美?！　?/p>

　　隨著霧霾等空氣污染逐漸被越來越多的人直觀感受到，人們對于環(huán)境保護(hù)的課題也越來越重視了。而提起水泥這樣的建筑材料，首先映入我們腦海的詞匯一定是“高污染”、“高耗能”、“落后產(chǎn)能”這些不好的詞。

　　的確，建筑材料曾經(jīng)是一種污染非常嚴(yán)重的工業(yè)產(chǎn)品。混凝土是人類最大宗的建筑材料，而水泥是混凝土性能的核心。每生產(chǎn)一噸水泥，會消耗1.3噸石灰石、200公斤煤、80度電，同時排放0.8噸二氧化碳和大量的二氧化硫、粉塵等有害氣體和顆粒。

　　而由于中國的快速建設(shè)，到2016年，中國全年水泥生產(chǎn)量達(dá)到了24億噸，達(dá)到了世界總產(chǎn)量的60%。

　　（水泥廠的污染讓人觸目驚心）

　　除了水泥外，混凝土的生產(chǎn)還需要大量的砂子和石子，據(jù)不完全統(tǒng)計，中國每年消耗的天然砂石骨料高達(dá)數(shù)十億噸。幾十年來，開山取石破壞了大量的山體和植被，造成水土流失和地質(zhì)不穩(wěn)定，大量挖取河砂也嚴(yán)重破壞了河流的生態(tài)系統(tǒng)。

　　（大量開山采石嚴(yán)重破壞山體和地表植被）

　　這樣高耗能、高污染的建筑材料，如何變身成為環(huán)保材料呢？這要從工業(yè)廢料開始說起。

　　（一）令人頭疼的工業(yè)廢料

　　火力發(fā)電廠燃煤發(fā)電，會排放出大量的煙塵。但這些煙塵并不會被直接排放進(jìn)空氣中，而是會在加裝了尾氣處理裝置的煙囪中被捕捉出來，收集在一起。這種細(xì)灰叫做粉煤灰。過去，這些粉煤灰雖然被收集了起來，不再污染大氣；但是無從處理，長期堆放在那里污染水和土壤。

　　鋼鐵的冶煉同樣也會產(chǎn)生大量的廢棄物。在鋼鐵煉出的同時，煤和鐵礦石中的雜質(zhì)成分互相結(jié)合，形成高爐礦渣和鋼渣，面臨著與粉煤灰同樣的境遇，無從處理，長期堆放。

　　此外，許許多多的礦物冶煉都會留下廢渣。什么鎳渣、鈷渣、磷渣……許許多多的廢礦渣堆積如山，一度令人頭疼。

　　（堆積如山的廢礦渣）

　　（二）工業(yè)廢料的新妙用從“偷工減料”開始

　　幾十年前，有人覺得水泥的價格太貴了，而粉煤灰這種東西長得跟水泥差不多，往水泥里面摻一點粉煤灰，哪怕稍微降低一些強度，但好歹可以降低一點成本。于是，抱著這種“偷工減料”的心態(tài)，礦物摻和料被引入了水泥。

　　這下發(fā)電廠的老板可樂壞了：你肯要這些堆積如山的粉煤灰，可是幫我解決了大麻煩。不要錢！想拿多少拿多少！而材料工程師也發(fā)現(xiàn)，向水泥里摻一些粉煤灰，也不太影響混凝土的性能。其他的礦物摻和料，如礦渣、鋼渣等也被摻入水泥，對強度的影響有大有小。但在僅僅二十年前，摻礦物摻和料的行為還被看作是偷工減料，重要的工程是絕不允許摻加礦物摻和料的。

　　隨著工程應(yīng)用的逐漸增加，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，向水泥中摻加這些礦物摻和料不僅沒有害，反而好像還有益。比如摻加了粉煤灰之后，混凝土雖然早期強度比較低，但是隨著時間的延長，強度居然越來越高，甚至比純水泥的混凝土強度還高。

　　并且，摻了粉煤灰之后，原本干硬的混凝土漿居然好拌了許多，成型也更加容易了。更絕的是，摻了粉煤灰之后，混凝土硬化的過程中放熱也少了，因此裂縫也變少了。其它摻了礦渣、鋼渣等工業(yè)廢料的混凝土，雖然與粉煤灰并不完全相同，但也各有各的好表現(xiàn)。

　　從此一傳十、十傳百，礦物摻和料的好處大家都有所耳聞。原來要花錢請人處理的堆積如山的粉煤灰，開始能賣上價了。不僅是賣上價，而且價格暴漲，很快就漲到了跟水泥價格差不了多少的程度。各大城市周邊的發(fā)電站產(chǎn)生的粉煤灰都被賣到脫銷了。

　　礦渣的運氣沒有粉煤灰那么好，因為礦渣的性能并不穩(wěn)定，有的鐵礦石燒出來的活性高些，有的低些，但總的來說，都是賣得上價的好貨。

　　除了用粉末狀的高活性工業(yè)廢料替代水泥以外，對于那些低活性的工業(yè)廢料，大塊的鋼渣還可以代替石子作為粗骨料，小顆粒的礦渣還可以代替砂子作為細(xì)骨料。這一方面減小了對于砂子、石子的開采，保護(hù)了山體和河道。另一方面，工業(yè)廢渣做的骨料表面也有微弱的活性，可以與水泥反應(yīng)，并緊密地結(jié)合在一起，很好地改善了混凝土的性能。

　　（這些石子一樣的顆粒就是鋼渣。在混凝土里，它們和石子一樣好用）

　　在混凝土里摻了工業(yè)廢料，既提升了性能，又減少了高污染物水泥的生產(chǎn)，又處理了堆積如山的工業(yè)廢料，這豈不是“環(huán)保急先鋒”？

　　（三）“廢品”為什么這么好用？

　　隨著硅酸鹽材料研究的逐步深入，科學(xué)家們才意識到，工業(yè)廢料成為寶貝并不是偶然的，其背后蘊含著復(fù)雜的機理。

　　水泥與水反應(yīng)，生成有強度的水泥石，并且將砂子石子粘接在一起的過程叫做水化。簡單來說，這些工業(yè)廢料是有一定化學(xué)活性的，但是它們本身并不能顯示出這種活性。這也就是為什么長久以來工業(yè)廢料堆積如山，沒人發(fā)現(xiàn)它們的用途的原因。

　　但是，水泥的水化過程中會產(chǎn)生對于強度有害的副產(chǎn)物，而這些副產(chǎn)物恰恰可以激發(fā)工業(yè)廢料的活性，二者共同反應(yīng)形成額外的有強度的水泥石。

　　水泥和工業(yè)廢料之間，是一種“君臣佐使”的關(guān)系，工業(yè)廢料彌補了水泥的缺點，突出了水泥的優(yōu)點，二者共同提供了優(yōu)良的性能。

　　（四）廢物再利用，真的如此簡單？

　　廢物利用當(dāng)然并不是永遠(yuǎn)這么簡單，如果那樣的話，也就不需要科學(xué)家了。事實上，并不是所有的礦物摻和料都是只要簡單地加進(jìn)水泥中就可以放心使用了。

　　比如，粉煤灰摻進(jìn)水泥里，各方面表現(xiàn)都很好。礦渣摻進(jìn)水泥里，平時還好，可一旦溫度升高，比如在武漢的夏天，它反應(yīng)的速度就會急劇上升，甚至將結(jié)構(gòu)脹出好多裂縫來。再比如鋼渣，不論怎么磨細(xì)，里面總是有些鐵含量很高的硬顆粒，取又取不出來，放在里面又影響強度。而磷渣有些可以幫上忙，有些則不僅不幫忙，反而破壞強度，讓整個結(jié)構(gòu)變成一堆廢物……

　　總之，人類對于工業(yè)廢料的利用還很稚嫩，可以說才剛剛開了個頭，距離高效利用還離得遠(yuǎn)呢！

　　現(xiàn)在，世界各大高校和科研院所都在積極地研究這一重大課題。為啥？

　　首先當(dāng)然是錢??！堆積如山的工業(yè)廢料每年的處理費，水泥每年的生產(chǎn)費，幾百億美元的市場，哪怕解決個1%也是好大一筆錢，對個人和社會都是巨大的利益。

　　其次也不僅僅是錢。環(huán)境的好壞不是金錢能夠衡量的，要是能夠廢物利用、減少污染，功德絕不僅在當(dāng)代。

　　因此，各國政府也都在支持它的研究?？梢f研究最廣、最深，還是在中國，為什么？

　　最主要的原因，還是中國的需求最高?，F(xiàn)如今，沒有任何一個國家像中國一樣，生產(chǎn)如此之多的水泥，發(fā)如此之多的電，產(chǎn)生如此之多的工業(yè)廢料。同時也只有中國有如此之多的建設(shè)量，可以有能力消耗掉這些工業(yè)廢料。

　　此外，中國的環(huán)保形勢又格外嚴(yán)峻，最有解決這個問題的緊迫感。因此，中國的礦物摻和料研究走在了前列。