主要完成单位：清华大学

实现碳达峰、碳中和是我国发展的重大战略决策。水泥是应用最广泛的建筑材料之一，但其生产是一个高排放、高污染的过程。大力发展低碳水泥是实现建材行业碳达峰、碳中和的重要手段。钢渣是炼钢过程的副产品，是一种大宗工业废渣。目前钢渣利用率较低，大量钢渣露天堆存，侵占土地且污染环境。2020年十部委联合印发《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》中明确要求“扩大钢渣微粉作混凝土掺合料在建设工程等领域的利用”。将钢渣作为矿物掺合料用于混凝土中是资源化利用钢渣的重要途径，也是发展低碳水泥的有效手段。

然而，钢渣在混凝土中的应用存在一些关键的科学和技术问题。第一，活性低：钢渣的水化活性较低，掺入钢渣后胶凝材料的早期抗压强显著降低。第二，异常凝结：掺入钢渣后胶凝材料通常会出现缓凝或促凝等异常凝结问题。第三，安定性不良：钢渣中存在游离氧化钙和氧化镁，掺入钢渣后胶凝材料存在体积稳定性不良的隐患。此外，如何制备性能优良的大掺量钢渣混凝土、如何发展钢渣与其他固废的协同利用技术，也是钢渣在混凝土中应用的难点。尽管钢渣在混凝土中已经得到了一定的应用，但由于缺乏对上述关键科学和技术问题的深入研究，严重限制了钢渣在混凝土中应用的安全性、科学性和高效性。

本项目聚焦制约钢渣在混凝土中应用的五个关键问题：1.钢渣的水化机理及钢渣活性的评估方法。2.水泥-钢渣复合胶凝材料的反应机理，钢渣对水泥水化和凝结的影响规律和作用机制。3.钢渣中的游离氧化钙和氧化镁在不同条件下的反应机理，及其对钢渣安定性的影响。4.等水胶比和等28天抗压强度条件下钢渣对混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能和微观结构的影响规律。5.水泥-矿渣-钢渣多元复合胶凝体系中各组分的作用和贡献。

本项目为钢渣在混凝土中的安全、科学和高效利用提供了重要的理论和技术指导。

研究成果发表在 Cement and Concrete Research（以下简称：CCR）、硅酸盐学报等国内外知名期刊上，得到了国内外同行的公认，具有广泛的影响力。本项目相关的21篇代表性论文他引总数1866次，其中10篇论文单篇他引超100次，5篇代表性论文进入InCites学科领域百分位前3%。代表性论文《Inhibition mechanisms of steel slag on the early-age hydration of cement》为ESI高被引论文，InCites学科百分位前0.03%，在CCR Top cited榜单排名第二。代表性论文《水泥-钢渣-矿渣复合胶凝材料的水化特性》获评2018年度中国百篇最具影响国内学术论文、第十二届《硅酸盐学报》优秀论文一等奖、中国精品科技期刊顶尖学术论文（2015年度F5000论文）。代表性论文《大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构》荣获第八届《硅酸盐学报》优秀论文三等奖。

基于本项目的研究成果，完成人主编了中国建筑材料协会标准《钢渣粉在混凝土中应用技术规程》（T/CBMF 147-2021 /T/CCPA 24-2021）和《混凝土和砂浆用超细钢渣粉》（T/CBMF-234-2023）。

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