堿激發赤泥-礦渣人造骨料及其砂漿性能研究

田凱歌，王恒岳，王琰帥，董必欽，戴建國，邢 鋒

(1.中國地震局工程力學研究所，中國地震局地震工程與工程振動重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150080；2.深圳大學 土木與交通工程學院，廣東 深圳 518060；3.香港理工大學 土木與環境工程系，香港 999077)

混凝土所具備的獨特經濟可行性、材料適用性、可塑性、力學性能、及耐久性，使其成為應用最廣泛的人工材料[1].僅2016年，全球混凝土產量就大約有250億t[2].骨料作為混凝土的主要組成成分之一，在混凝土中體積占比超過60%[3].據聯合國統計，全球每年提取的骨料大約有320～500億t[4].城市化發展需要大量骨料用于基礎設施建設，然而由于對天然骨料的過度開采和其本身的不可再生特性，許多國家的骨料資源已瀕臨枯竭[1，5].目前，可供采用骨料來源，主要有機制砂、海砂、沙漠砂、再生砂等，然而由于其各自性能的局限[6]，尚不能完全滿足現有建設需求，亟需開發新的骨料供應途徑.另一方面，工業化發展產生的大量工業副產品及固體廢棄物(如礦渣、粉煤灰、赤泥等)給社會經濟和環境帶來巨大的壓力[3，7-8].對于大量堆放存儲的固體廢棄物，除了占用大量土地和污染地下水之外，還有可能發生圍壩坍塌而造成的廢棄物泄漏事故[9].近年來，研究者們不斷開拓研究骨料供應途徑，其中利用固體廢棄物制備人造骨料不僅可以供應混凝土生產的骨料，同時也可以回收利用固體廢棄物，可謂一舉兩得[3，6，10-13].

目前人造骨料的制備工藝主要有壓力成球法、攪拌成球法、擠出-滾圓成球法及高溫熔融成球法[14].其中攪拌成球法是最常用的成球方法，一般通過成球圓盤的滾動來完成，可結合堿激發技術制備冷固結人造骨料[14-16].Dong等[15]以鋰渣為原材料，采用堿激發免燒結滾動成球法制備鋰渣人造骨料，其骨料單顆粒平均破碎強度最高可達5.25 MPa.Dong等[17]采用圓盤成球法，以粉煤灰為前驅體、硅酸鈉和氫氧化鈉混合液為激發劑制備出滿足工程標準的人造骨料.Xu等[18]等以粉煤灰為前驅體制備地聚物人造骨料，并應用其調控高強度工程水泥基復合材料應力硬化性能，為人造骨料提供了一種新的應用途徑.Xu等[19]還發現可以應用地聚物人造骨料提高性能纖維增強水泥基復合材料(ECC)的長期抗拉性能.Tian等[20]以攪拌成球法制備相變人造骨料，并通過研究發現該人造骨料有助于提高相變混凝土的抗凍融性.Tian等[21]將廢物能源轉換場的底灰和飛灰用堿激發方法制備成人造骨料，并通過實驗證明，合適底灰和飛灰替代比例的人造骨料可用作建筑材料.Fang等[22]研制的地聚物人造骨料可實現高達10.5 ℃的熱調節.Qian等[23]對單組分和雙組分地聚物人造骨料進行研究發現，雙組分造粒工藝更適合地聚物人造骨料的制備.Qian等[3]還對燒結堿激發人造骨料和冷固結堿激發人造骨料制備工藝和工程性能進行綜述，同時提出人造骨料的未來發展方向，其中包括拓寬廢棄材料的應用效果和范圍、人造骨料的統一測試方法及推廣工程應用等.

目前，以赤泥為原材料用于人造骨料制備的研究還比較少.前期本文作者曾以赤泥和粉煤灰為前驅體制備人造骨料，并對其基本性能和微觀結構進行探究，發現該骨料在建筑領域具有應用前景[6].本文則采用赤泥和礦渣作為前驅體，利用堿激發技術，以水玻璃為堿激發劑，通過冷固結成球工藝制備堿激發赤泥-礦渣人造骨料，并通過實驗對該骨料的基本性能、化學組成成分和微觀形貌、化學穩定性能進行測試和分析，進一步，以水泥為膠凝材料制備人造骨料砂漿并對其力學性能進行測試.同時，還對人造骨料部分替代自然骨料砂漿的力學性能進行探索.

1 試驗材料及方法

1.1 試驗原料

赤泥取自河南省焦作市中國鋁業股份有限公司中州分公司，礦渣取自江西省新余市新余鋼鐵有限公司.其化學組成見表1，由表可知，該赤泥為高鐵拜耳法赤泥，活性較低，礦渣氧化鈣和氧化硅含量較高，堿激發活性較好；其粒徑分布見圖1，由圖可知，赤泥的顆粒中位徑為1.309 μm，而礦渣的顆粒中位徑為6.761 μm，礦渣顆粒粒徑明顯要大于赤泥顆粒粒徑；XRD圖譜見圖2，據圖可知，赤泥主要包含針鐵礦(FeO(OH))、赤鐵礦(Fe2O3)、方石英(SiO2)、三水鋁礦(Al(OH)3)和水軟鋁石(AlO(OH))，而礦渣的礦物相主要為非晶相，僅有部分方解石(CaCO3)呈現晶體相.水玻璃購買于嘉善縣優瑞耐火材料有限公司，其模數為3.3，組成成分為8.54% Na2O，27.3% SiO2和64.16% 水.在使用前24 h，每100克水玻璃溶液添加13.25 g 固體氫氧化鈉顆粒(分析純，96%)，將其模數調配為1.5，用作激發劑.骨料制備用水為自來水.

表1 礦渣和赤泥的化學組成

圖1 原材料(赤泥和礦渣)粒徑分布圖

圖2 赤泥(a)和礦渣(b)的XRD圖譜

本文采用圓盤造粒機，按照不同赤泥和礦渣質量配比制備人造骨料.骨料制備所用固體粉末總質量500 g，具體配合比詳見表2.其中用水量與成球時間通過預實驗進行確定，保證所有固體粉末成球.按照設計配合比稱取赤泥和礦渣粉末，倒入圓盤造粒機成球盤中，以15 r/min的轉速拌合2 min.保持15 r/min的低檔轉速，然后用噴槍以噴灑方式加入提前配置好的1.5M水玻璃激發劑，以保證激發劑能與固體粉末混合均勻，有利于骨料成球.添加完激發劑之后，將成球盤轉速調節至30 r/min，用噴槍以噴灑方式添加自來水.加完自來水之后，將成球盤轉速調節至55 r/min，成球2 min后停止成球.從加入固體粉末到停止成球，整個過程大約12 min.然后將骨料取出并放置于標準養護室(20±3 ℃，相對濕度>90)養護28 d.人造骨料初始級配為粗砂，經級配調整至中砂備用.人造骨料的配合比設計如表2所示.

表2 人造骨料材料配比

1.2 試樣制備

基于骨料性能，選取R40S60骨料制備人造骨料砂漿，并研究不同水灰比和不同砂率下砂漿的性能差異.骨料在使用之前用水浸泡24 h，進行預飽和處理之后再用于試樣制備.砂漿制備所用水泥為42.5普通硅酸鹽水泥，采用高效固體聚羧酸減水劑來調整砂漿的和易性.設置自然骨料砂漿作為對照組，其砂率按照人造骨料等體積換算得出.本文所采用自然骨料堆積密度經測試為1 602 kg/m3，人造骨料預飽和處理之后的堆積密度為1 283 kg/m3，經過等體積換算得出：當人造骨料砂漿砂率為1.5時，自然骨料砂漿砂率應設置為1.87；當人造骨料砂漿砂率為1時，自然骨料砂漿砂率應設置為1.25.人造骨料砂漿的配合比設計如表3所示.

表3 人造骨料砂漿配合比

基于人造骨料應用場景的考慮，本文對部分替代自然骨料砂漿也進行了研究.在ISO標準砂中，粒徑處于1.18～2.36 mm范圍內的骨料質量占比為23%，占比最高.因此，本文以標準砂制備的砂漿作為基準，用1.18～2.36 mm粒徑的人造骨料按不同體積比(25%，50%，75%，100%)替代標準砂中粒徑處于1.18～2.36 mm范圍內的骨料來制備部分替代自然骨料砂漿.該組砂漿的配合比設計如表4所示.

表4 部分替代自然骨料砂漿配合比

1.3 人造骨料性能表征

1.3.1 基本性能

(1)堆積密度和吸水率

所制備的人造骨料養護14 d后，參照規范[24]測試其堆積密度和吸水率.

(2)骨料強度

本文采用兩種方法對骨料強度進行表征：顆粒破碎儀測試法[6]和承壓筒測試法[24].第一種測試方法可以獲取單顆骨料破碎強度.骨料養護3、7、14、28 d后，分別選取不少于20顆直徑為3～6 mm的未飽水骨料，以公式(1)計算骨料破碎強度并取平均值，從而獲得各組骨料的單顆破碎強度.

σ=2.8F/πd2

(1)

式中：σ為骨料破碎強度；F為骨料壓碎力值；d為骨料直徑.

骨料顆粒破碎強度測試方便且耗費骨料較少，但承壓筒測試法為我國規范規定的輕質骨料強度測試方法，對工程實際有更好的指導意義.因此，在骨料養護28 d后，亦采用承壓筒法確定各組骨料的28 d筒壓強度.

(3)顆粒級配

對于強度最優骨料，在養護14 d后，參照規范[24]測試其顆粒級配.

1.3.2 骨料成分分析

為確定人造骨料的礦物相組成及變化，將養護28 d骨料、浸泡飽和氫氧化鈣溶液7 d骨料及浸泡28 d骨料破碎磨粉并過200目篩，進行X射線衍射測試(XRD)(德國Bruker D8)，測試參數為電壓40 kV、電流40 mA、步長0.02°、每步10 s、2θ測試范圍為5～75°.

1.3.3 微觀形貌及鐵元素分析

采用深圳奧斯維AO-HK830-5870電子顯微照相機對養護28 d的各組骨料剖面特征進行拍照.

通過場發射環境掃描電子顯微鏡環境掃描電鏡(Quanta FEG 250)對養護28 d的各組骨料、浸泡飽和氫氧化鈣溶液7 d骨料及浸泡28 d骨料進行微觀形貌表征.在測試前，將骨料從中間劈開并磨平底部，在60 ℃干燥箱中干燥24 h，并對試樣進行鍍金處理.

采用穆斯堡爾譜法對赤泥及赤泥人造骨料試樣中鐵的形態變化進行測試和分析，研究鐵對赤泥堿激發反應的影響.穆斯堡爾譜數據采集在室溫下進行，使用穆斯堡爾譜測試儀(Fast Com Tec PC-moss II，Germany)以恒加速模式獲取，放射源為Co57.穆斯堡爾譜數據擬合專用擬合軟件(Moss Winn 3.0i).

1.3.4 化學穩定性

采用飽和氫氧化鈣溶液作為混凝土模擬孔溶液，以測試人造骨料的化學穩定性.在骨料養護28d之后，從每組骨料中選取粒徑為3～6 mm的骨料不少于50顆，浸泡于飽和氫氧化鈣溶液中.在浸泡7 d和28 d，分別取出20顆骨料測試其單顆破碎強度值，同時分別取出骨料制備樣品用于礦物相組成分析和微觀形貌分析.

1.4 人造骨料砂漿性能表征

人造骨料砂漿試樣及普通砂漿試樣養護3、7、14、28 d后，參照規范[25]分別測試其各齡期抗壓強度.部分自然骨料替代砂漿，在養護3、7、14、28 d后以同樣方法測試其各齡期抗壓強度.

2 結果與討論

2.1 人造骨料性能

2.1.1 基本性能

圖3為制備的不同組分赤泥礦渣人造骨料.由于赤泥本身顏色赤紅，礦渣為灰白色，因此制備的骨料呈現赤紅色.隨著赤泥含量的降低，骨料紅色逐漸變淡，但變化不明顯.

圖3 堿激發赤泥礦渣人造骨料照片

(1)堆積密度和吸水率

圖4、圖5分別為人造骨料的堆積密度和1小時吸水率.所測試骨料已調整級配至中砂，細度模數為2.7.按照我國規范要求[26]，堆積密度不大于1 200 kg/m3的骨料為輕集料.

圖4 人造骨料堆積密度

圖5 人造骨料1小時吸水率

由圖4可知，所制備人造骨料的堆積密度均小于1 200 kg/m3，均為輕質骨料.骨料堆積密度隨著赤泥含量的減少呈現不斷增長的趨勢，但當赤泥含量為40%時，骨料堆積密度最大，達到1 187.54 kg/m3.由圖5可知，骨料吸水率隨著赤泥含量的減少而降低，且當赤泥含量少于60%時，骨料吸水率明顯降低(低于16%).這是由于赤泥摻量降低之后，骨料中堿激發反應更加充分，形成較密實的微觀結構所致.

(2)骨料強度

圖6為不同養護齡期的人造骨料單顆粒平均破碎強度.從測試結果發現，當赤泥含量為40%，礦渣含量為60%時，即R40S60人造骨料的單顆粒平均破碎強度為最優，其28 d齡期的單顆粒平均破碎強度可達到10.61 MPa.對于R20S80骨料，雖然其7 d齡期的單顆粒平均破碎強度(7.48 MPa)稍強于R40S60骨料(6.93 MPa)，但之后其單顆粒平均破碎強度弱于R40S60骨料，且其28 d齡期的骨料單顆粒平均破碎強度有回縮現象.對于R60S40和R80S20骨料，其單顆粒平均破碎強度隨著養護齡期的增加逐漸增大，但都低于R40S60骨料.由此可見，適量礦渣的摻入對骨料單顆粒平均破碎強度的提高有積極作用，但當礦渣摻量超過40%后，會對骨料后期強度產生不利影響.

圖6 不同養護齡期的人造骨料單顆粒平均破碎強度

圖7為人造骨料養護28 d后測得的單顆粒平均破碎強度與筒壓強度.從測試結果可以發現，骨料單顆粒平均破碎強度與筒壓強度的變化趨勢一致，但筒壓強度要高于單顆骨料的平均破碎強度.R40S60骨料的筒壓強度最高，其平均筒壓強度達到21.17 MPa.其他各組骨料的筒壓強度分別為：12.77 MPa (R80S20)、15.63 MPa (R60S40)、16.93 MPa (R20S80).各組骨料的筒壓強度均高于規范規定的人造骨料筒壓強度(5 MPa)，滿足規范要求.

相較于骨料承壓筒強度測試法，骨料單顆粒平均破碎強度的測試更加便捷且需要的骨料試樣更少.通過對兩者測試結果進行相關性分析(如圖8所示)，發現兩種方法測試結果線性擬合相關系數為0.993，具有很好的相關性.因此，可以采用骨料單顆粒平均破碎強度測試來表征骨料的強度變化，并且可以據此推算骨料筒壓強度.

圖8 人造骨料筒壓強度與單顆粒平均破碎強度擬合曲線

(3)顆粒級配

本文僅對強度最優骨料(R40S60)的顆粒級配進行測試，測試結果如圖9所示.制備砂漿或混凝土時宜優先選用II區砂，即中砂；當采用I區砂時，應提高砂率，并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性要求；當采用III區砂時，宜適當降低砂率，以保證混凝土的強度[27].由圖9可知，該人造骨料級配處于III區，骨料級配曲線處在過粗區，在配置混凝土之前宜調配級配曲線.通過骨料篩分將骨料級配進行調整后，骨料顆粒級配處于II區(如圖9所示：R40S60-A)，可直接用于制備混凝土.

圖9 R40S60人造骨料級配曲線

2.1.2 人造骨料化學組成

圖10為人造骨料28 d養護齡期的XRD圖譜.在該圖中，人造骨料R60S40、R40S60和R20S80的XRD圖譜中均有明顯的C-S-H駝峰，表明在人造骨料中有一定的C-S-H生成.對比圖2 (a)和2 (b)，可以發現所有骨料的XRD圖譜包含有赤泥和礦渣兩種原材的礦物相，同時有一定C-S-H凝膠生成，這與赤泥-礦渣堿激發膠凝材料的水化產物類似[9].

圖10 人造骨料28 d養護齡期的XRD圖譜

2.1.3 人造骨料微觀形貌及鐵元素分析

圖11為人造骨料剖面電子顯微鏡照片.從骨料的剖面照片可以發現，所制備的人造骨料是一種中空的球殼結構.隨著礦渣摻量的增加，礦渣顆粒在骨料內部的分布明顯增多，且骨料內部結構逐漸變得致密.但當礦渣摻量達到20%時，骨料內部會出現較大孔隙和裂縫，這可能是礦渣堿激發材料收縮所致.

圖12和圖13分別為人造骨料微觀形貌掃描電子顯微鏡照片與面掃元素分布圖.結合圖12和圖13以及圖10測試結果，可以對人造骨料的微觀組成做進一步分析.從面掃結果可以明顯發現，隨著赤泥摻量的減少，人造骨料中的鈣元素、硅元素和鋁元素明顯增多.通過對比人造骨料元素分布圖與微觀形貌圖，可以發現人造骨料的堿激發產物主要為水合硅酸鈣(Calcium silicate hydrate，C-S-H)，水合硅酸鋁鈣(Aluminum calcium silicate hydrate，C-A-S-H)，水合硅酸鋁鈉(Sodium aluminum silicate hydrate，N-A-S-H)以及少量鈣礬石.在R80S20人造骨料中，由于鈣元素較少，其堿激發產物主要為N-A-S-H，同時存在少量的C-A-S-H和鈣礬石，且鈣礬石與堿激發產物融合在一起.在R60S40人造骨料中，C-A-S-H明顯增多，而N-A-S-H逐漸減少，同時可以發現明顯的針狀鈣礬石形態.在R40S60人造骨料中，有明顯的C-S-H形貌，且C-A-S-H數量也進一步增加，而N-A-S-H則進一步減少，少量鈣礬石則與N-A-S-H凝膠相融合.在R20S80人造骨料中，由于大量鈣元素的存在，其堿激發產物主要為C-A-S-H，且有大量C-S-H水化產物以及少量N-A-S-H存在.B.Walkley等[28]曾通過計量化學分析得出如下結論：在堿激發材料體系中，鈣元素增加可以促進 C-(N)-(A)-S-H的形成，而鈣元素的降低、鋁元素和硅元素的增加則會促進N-A-S-H的形成.這與本文得出的結論一致.

圖12 人造骨料SEM微觀形貌照片 (a：R80S20；b：R60S40；c：R40S60；d：R20S80)

另外，所研究赤泥氧化鐵含量為41.54%，屬于高鐵赤泥.在分析人造骨料化學組成時，需要分析赤泥中鐵在堿激發反應中的變化.赤泥和赤泥人造骨料的穆斯堡爾譜及擬合數據如圖14所示，亞譜的超精細參數如表5所示.由圖14可知，試樣中的鐵主要以兩種形式存在：一種在圖中表現為雙吸收亞譜，該種鐵只有電四極相互作用，沒有磁相互作用；另一種則在圖中表現為六峰亞譜，該種鐵不僅有電四極相互作用，也有磁相互作用.第一種形式的鐵嵌合在其它礦物相中，以類質同象形式存在，比如一些鋁被鐵替代的鋁硅酸鹽礦物，第二種形式的鐵則為赤鐵礦[29].根據文獻中給出的化合物中鐵的不同價態和同質異能移位的近似范圍[30]，結合表5中參數可以確定赤泥及骨料試樣中的鐵均為三價鐵.赤泥原材料中以赤鐵礦形式存在的鐵元素占比為52.3%，以類質同象形式存在的鐵元素占比47.7%；在人造骨料試樣中(R80S20、R60S40、R40S60)，赤鐵礦形式存在的鐵元素略有降低，分布降低至46.4%、46.3%、49%，而以類質同象形式存在的鐵元素占比則增加至53.6%、53.7%、51%.在R20S80骨料試樣中，則是赤鐵礦形式存在的鐵元素略有增加，增加至54.4%，而以類質同象形式存在的鐵元素占比則降低至45.6%.這表明赤泥中僅有少量鐵取代鋁硅酸鹽礦物中的鋁而參與形成八面體結構，但大部分鐵元素依然以赤鐵礦和針鐵礦形式存在.正如文獻中分析，對堿激發反應產生不利影響的主要是可溶于堿性環境的活性鐵，赤鐵礦和針鐵礦等惰性鐵氧化物對堿激發反應的影響很小，赤泥中的鐵主要起到填充作用[31，32].

表5 人造骨料穆斯堡爾譜參數

圖14 赤泥和人造骨料穆斯堡爾譜

2.1.4 人造骨料化學穩定性

(1)強度變化

將養護28 d后的人造骨料浸泡于飽和氫氧化鈣溶液中，在骨料浸泡7 d和28 d之后，分別取出并測試骨料的單顆粒平均破碎強度.未浸泡骨料、浸泡7 d骨料及浸泡28 d骨料的單顆粒平均破碎強度測試結果如圖15所示.

圖15 飽和氫氧化鈣溶液浸泡前后人造骨料的單顆粒平均破碎強度

各組人造骨料浸泡7 d后的單顆粒平均破碎強度降低比例分別為：41.89% (R80S20)，33.65% (R60S40)，2.92% (R40S60)，18.97% (R20S80).各組人造骨料浸泡28 d后單顆粒平均破碎強度降低比例分別為：41.89% (R80S20)，33.65% (R60S40)，2.92% (R40S60)，18.97% (R20S80).實驗數據表明，R40S60骨料化學穩定性最好.這與該組骨料微觀結構比較密實有關.

(2)化學組成成分變化

圖16、圖17為飽和氫氧化鈣溶液浸泡7 d前后、28 d前后人造骨料的XRD圖譜.人造骨料在浸泡7 d后，R20S80骨料的C-S-H衍射駝峰變小，其他骨料的XRD圖譜未發生明顯變化.R20S80人造骨料C-S-H衍射駝峰的降低，可能與C-N-S-H中堿離子的溶出有關[33]，從而引發其骨料強度的衰退.在人造骨料浸泡28 d后，R80S20和R60S40骨料的XRD圖譜中的三水鋁礦衍射峰強度明顯減弱甚至消失.這表明在飽和氫氧化鈣浸泡過程中，人造骨料R80S20和R60S40中的三水鋁礦發生了溶解.而R40S60骨料在浸泡過程中，其XRD衍射峰強度一直未有明顯變化，這也印證其化學穩定性最佳.

圖16 飽和氫氧化鈣溶液浸泡7 d前后人造骨料的XRD圖譜

圖17 飽和氫氧化鈣溶液浸泡28 d前后人造骨料的XRD圖譜

圖18為人造骨料28 d齡期與飽和氫氧化鈣溶液浸泡28 d后微觀形貌對比圖.

通過前后微觀形貌對比，可以發現R80S20和R20S80骨料在飽和氫氧化鈣溶液浸泡之后，均發生嚴重侵蝕現象，微觀形貌由致密變為疏松多孔.R60S40骨料雖然未有侵蝕現象發生，但骨料微結構也遭到破壞.R40S60骨料微觀形貌變化較小，且原有微結構未發生破壞.結合前文分析，我們可以認為堿激發反應的充分發生，會形成更加穩定的骨料結構，且未有多余的堿溶性成分殘留，可以形成化學穩定性良好的人造骨料結構.

2.2 人造骨料砂漿性能

人造骨料砂漿各齡期抗壓強度如圖19所示.由圖19可發現，砂率為1的人造骨料砂漿強度普遍高于砂率為1.5的人造骨料砂漿強度.當水灰比較低，砂率較低時，人造骨料砂漿強度最高.當水灰比為0.25，砂率為1時，人造骨料砂漿28 d強度最高可達54.2 MPa (A-2-1).自然骨料本身強度較高，其砂漿28 d強度最高可達65.1 MPa.這里分析，由于人造骨料吸水性較高，減水劑會導致砂漿孔隙過多，對人造骨料砂漿的性能可能有負面影響.另一方面，人造骨料較大的吸水率有助于促進水泥水化，可提高自然骨料砂漿的強度.因此，本文對部分替代自然骨料砂漿的性能也進行了研究.

圖19 不同養護齡期的人造骨料砂漿抗壓強度

部分替代自然骨料砂漿的各齡期抗壓強度如圖20所示.由圖20可發現，當人造骨料替代50% 粒徑在1.18～2.36 mm范圍內的自然骨料時，所制備的砂漿強度比全自然骨料砂漿高出24.6%，其28 d平均抗壓強度可達到44.4 MPa.由此可見，人造骨料較大的吸水率的確可以促進水泥水化，增強骨料與水泥漿體界面過渡區的強度，對自然骨料砂漿的性能提升有一定作用.

3 結論

采用堿激發技術，以赤泥和礦渣作為前驅體，以水玻璃為堿激發劑，通過冷固結成球工藝制備堿激發赤泥-礦渣人造骨料，并對該人造骨料性能及其砂漿性能展開研究，可以得到以下結論：

(1)人造骨料為輕質人造骨料，其單顆粒平均破碎強度可達10.61 MPa，筒壓強度最高可達21.17 MPa，滿足規范中對骨料強度的要求；

(2)人造骨料堿激發產物主要為C-(N)-A-S-H凝膠.當赤泥摻量較少時，其堿激發產物主要為C-A-S-H及C-S-H凝膠；當赤泥摻量較多時，其堿激發產物除少量C-A-S-H凝膠外，還有較多N-A-S-H凝膠.赤泥中鐵對堿激發反應影響很小，主要起到填充作用；

(3)R40S60人造骨料的化學穩定性良好.經過28 d混凝土模擬孔溶液浸泡實驗，并對浸泡前后骨料組成成分及微觀結構變化進行分析發現，充分的堿激發反應有助于提高骨料的化學穩定性；

(4)人造骨料砂漿的28 d抗壓強度最高可達54.2 MPa，能夠滿足一定工程需求.同時，利用人造骨料替代部分自然骨料制備砂漿，可使砂漿的28 d平均抗壓強度提高24.6%.