粉煤灰、 锂渣和钢渣作为工业废渣, 等质量替代水泥时其利用率往往较低, 为了大量地使用这些工业废渣。 采用X射线单晶衍射仪、 同步热分析仪、 傅里叶红外光谱仪和电镜扫描分析方法, 研究了锂渣、 粉煤灰和钢渣替代细集料后砂浆的水化产物、 光谱特性、 微观形貌, 并探讨了砂浆抗折/抗压强度随替代率(0%, 30%, 50%, 70%和100%)增长的变化规律。 研究结果表明: 四种浆体的水化产物主要为CSH凝胶、 Ca(OH)2、 少量的AFt和未水化的颗粒(Al2O3, SiO2), 其中水泥-锂渣浆体、 水泥-粉煤灰浆体、 水泥-钢渣浆体中的未水化颗粒还含有一定的Li2O·Al2O3·SiO2, Ca1.56SiO3.5·xH2O和RO phas。 四种浆体以3 467, 3 438, 2 923, 2 348, 1 638, 1 429, 1 111, 1 000, 768, 696和462 cm-1为特征峰, 但其峰强有所不同, 其活性也不同, 参与二次水化反应的程度也不同, 因此, 水泥-钢渣浆体中Ca(OH)2的含量明显高于水泥-粉煤灰浆体和水泥-锂渣浆体的现象; 但不管是矿物掺合料替代水泥还是细集料, 都在浆体中发挥着火山灰活性和填充作用。 含三种100%矿物掺合料砂浆的抗折强度和抗压强度均高于纯水泥砂浆, 分别(锂渣、 粉煤灰和钢渣)约高37.77%/51.88%, 14.71%/11.70%, 91.95%/34.88%, 但其达到峰值的掺量不同。 因此, 采用矿物掺合料替代细集料是可行的, 能大幅度提高工业废渣在混凝土行业中的使用, 且能达到节能减排的效果。

采用X射线衍射法（XRD）和环境扫描电镜（SEM）分析方法, 研究了不同煅烧温度下煤矸石细集料的活性, 针对活性最高的700　℃高温煅烧煤矸石细集料砂浆的水化产物、 微观结构和强度进行了探讨, 并分析了砂浆强度随养护龄期（3, 7, 14, 28, 60和90　d）增长的变化规律。 试验研究表明: 煤矸石细集料随着煅烧温度的升高, 其活性逐步增加, 当煅烧温度达到700　℃左右时, 煤矸石细集料的活性达到最高, 当煅烧温度继续升高时, 活性呈下降趋势。 经过700　℃高温煅烧的煤矸石细集料具有明显的火山灰活性, 其活性组分SiO2和Al2O3能与水泥水化产物发生一定程度的二次水化反应, 通过对不同养护龄期的活性最高的700　℃高温煅烧煤矸石细集料砂浆XRD和SEM分析可知, 随着养护龄期的增长, 二次水化反应将更加充分, 而且水化产物的数量也逐步增多, 与早龄期的水泥砂浆相比, 生成物相更为稳定的水化产物填充在砂浆的微观孔隙中, 能够进一步改善砂浆的微观结构, 增强砂浆的界面性能, 使砂浆内部结构更加均匀, 煅烧的煤矸石细集料和水泥砂浆更趋为一个坚固连续的整体, 水泥硬化砂浆的后期强度有较大增幅, 活性最高的700　℃高温煅烧煤矸石细集料火山灰效应明显。