1．目的及意义

钢渣是炼钢过程中所产生的废渣。随着钢铁工业的迅速发展，钢渣的总量在迅速增加。钢渣年排出约8000万吨，加之年久堆积有数亿吨的钢渣未得到充分利用，钢渣的堆放占用了大量的土地，污染环境。并且钢渣的化学成分复杂且含有较多f–CaO和f–MgO等造成钢渣安定性不良的物质，因此钢渣应用受到了一定限制。

随着我国经济的发展，大量人为排放的温室气体给人类生存的环境造成的影响正引起世界范围内的广泛关注，各个国家现在都在致力于节能减排。关于CO2排放控制、隔离储存已成为了一个比较新兴和前沿的研究领域，目前关于CO2的分离研究主要集中在溶剂化学吸收、膜分离以及化石燃料的新型利用技术，CO2的存储研究主要集中在植物吸收、海洋贮存以及各种矿物的固化储存。此课题坚持节能环保的理念，开发利用固体废弃物钢渣及富含硅酸盐相的水泥，对CO2气体进行固化储存，将碳酸化预养护处理的技术应用于建筑行业，不仅有益于废弃物的广泛利用，促进了人与环境的和谐共处，而且具有一定的经济效益。

1.1国内外研究状态

国外有些学者通过对水泥浆体进行加速碳化，来增强浆体的强度和抗渗性。目前对水泥碳化应用最广泛的方法涉及到自然和加速的过程。用超临界CO2(SCCO2，温度31.3℃，压力7.15 MPa)对水泥和混凝土进行处理，混凝土的力学性能和耐久性提高的可能性已经在水泥–废料中得到过阐述。

Roger H.Jones 等人发现水泥浆体经超临界CO2碳化后，浆体中的Ca(OH)₂和AFt大幅度减少，而生成大量的方解石，减少了气孔的含量，浆体的PH值降低，以致水泥浆体可以与抗碱性差的玻璃、塑料等复合，增加水泥浆体的韧性。另外通过超临界CO2的运输作用，可以将有机的或无机的外加剂送入硬化水泥浆体气孔和毛细管内，改变浆体的性能。

章春梅学者分别探究了C₃A–CaSO₄·2H₂O–CaCO₃–H₂O及C₃S–CaCO₃–H₂O系统的水化和显微结构特征，发现：CaCO₃明显加速了C₃A与CaSO₄·2H₂O的反应，生成AFt；在AFt向AFm转变的同时水合碳铝酸钙明显生成；水化产物生长在碳酸钙的表面。章春梅、V.S.Ramachandran 学者还研究了CaCO₃在C₃S浆体中的状态，在C₃S中掺入各种细度的CaCO₃，经不同龄期水化后对试样进行了TG分析，发现CaCO₃含量都低于原始掺量，用间接法测定C–S–H的C/S比，发现含有CaCO₃的C₃S的浆体的C/S比高于纯的C₃S浆体，这表明有部分的CaCO₃参与了反应，使这部分的CaCO₃的状态发生了变化。

G. Kakali, S.Tsivilis, E. Aggeli, M. Bati等学者研究了碳酸钙对C₃A、C₃S和水泥水化产物的影响，认为碳酸钙在水泥水化中的作用主要体现在三方面：大颗粒的填充作用；促进C₃S的水化作用；生成新相单碳铝酸钙，并改善了微观结构。同时发现：掺有碳酸钙的浆体中，AFt向AFm的转变被延迟了；在早期单碳铝酸钙替代AFm生成。早在20世纪90年代左右学者G. Goshet和W. Klemm等学者认为在含有碳酸钙的浆体中，碳酸钙会缓慢溶解并与浆体中的AFm和C₃A反应生成溶解度更小和更稳定的单碳铝酸钙。

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2. 研究的基本内容与方案

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(一) 基本内容：

制备一种超高掺量钢渣的砂浆（60vol.%），采用浇筑成型的方法，利用水泥的水化性能提供早期强度完成脱模，采用碳化技术利用钢渣碳化活性增强制品强度使其达到要求。主要内容包括：

1. 文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；