CN1153744C - 硬化组合物和硬化产物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硬化组合物，特点在于，含有(A)一种矿渣组合物，含有0～37wt%的CaO、23～90wt%的SiO2、和0～40wt%的Al2O3和0.1～50wt%的一种或多种选自由氧化铁、碱性组分、含磷组分、二氧化钛、氧化锰、和氧化镁组成的组中的化合物，和/或0.1～10wt%的卤素；和(B)一种碱性激活剂。本发明还涉及通过把所说的硬化组合物与水混合得到的硬化产物。所说的硬化产物适用于各种混凝土材料，所以，可以有效地利用垃圾焚烧后的灰分、污水污泥等，并作为资源再循环。

Description

硬化组合物和硬化产物
本发明涉及含有矿渣组合物的硬化组合物及其硬化产物，更具体地，涉及通过使用把各种废料转变为矿渣的形式制备的组合物制备一种硬化组合物。所说的硬化组合物与水混合并养护时能形成具有优良强度的硬化产物，这种硬化组合物可以用作砂浆、混凝土及类似的用途。
水泥通常广泛用作砂浆、混凝土和类似的用途中的硬化组合物。通过在窑炉内焙烧以石灰石作为主要原料的组合物获得以波特兰水泥为代表的水泥，水泥被称为水硬性材料，它通过水化可以硬化。
已知颗粒状的高炉矿渣是一种与水泥混合的硬化材料。颗粒状高炉矿渣是在生铁制造过程中得到的，主要由SiO2、Al2O3和CaO组成，通常具有下列组成：CaO 38～45％、SiO2 33～35％、Al2O3 14～18％、MgO4～8％、Fe2O3 0.5～2％。通过淬冷从高炉中出来的熔融的炉渣得到颗粒状的高炉矿渣。由于淬冷，颗粒状的高炉矿渣大部分玻璃化而没有结晶；因此，据说颗粒状高炉矿渣具有潜在的水硬性。通过稳定化，颗粒状的高炉矿渣以CaO-SiO2-H2O基凝胶的形式硬化，据说CaO含量对这种硬化是一个重要的因素。具体地，由颗粒状高炉矿渣和波特兰水泥组成的高炉矿渣水泥，由于其高的长期强度和高的耐化学侵蚀性，可以方便地用作港口作业、排水设备作业和废水处理作业。但是由于其较差的表面硬化，所以必须注意它有养护方面的缺点。因此，对于可以代替颗粒状高炉矿渣的优良的硬化组合物有强烈的需求。
当前，尤其是大城市有各种与废料相关的问题，如污泥和城市废料的处理和各种工业废料，包括建筑废料的最后处理场的确定等。因此有关这些废料的再循环方面，各种研究正在活跃地进行。
各个市政当局和设备制造商正在开发利用为了减小其体积而焚烧污泥和城市垃圾后残留的灰分的技术，以及利用为了进一步减小其体积而把这些灰分熔化得到的矿渣的技术。已经开始使用这样得到的矿渣作为路基材料、混凝土块、瓦、砖的骨料等。但是由于技术和价格方面的限制以及分布问题，使用的规模非常小。这样的矿渣还没有进入广泛应用的阶段，但是仍然是令必须处理这些矿渣的城市头痛的事情。
至于污泥，自从1975年，建设部一直在进行污泥的再循环方面的调查研究。同时，为了促进污水的利用，建设部对利用污泥的工厂给予奖金。而且，从1988年以来，建设部一直进行污泥资源利用的示范项目，其中，污泥产品(路基材料，土壤调节剂等)积极地用于污水设备建造作业中。
尽管在污泥和垃圾的利用方面进行了这样的长期研究，焚烧污泥的灰分和焚烧垃圾的灰分及其熔融的矿渣的利用至今还没有显著地进行。
为了寻找可以代替颗粒状高炉矿渣的新型水硬性材料，本发明者对从各种废料的焚烧灰分制得的矿渣的组成和硬化性能进行了各种研究。意外地发现，尽管CaO含量不超过37wt.％，但是在加入碱性激活剂时，大多数由污泥和垃圾焚烧后的物质制得的矿渣表现出良好的水硬性，并提供了具有优良强度的硬化产物。作为进一步研究的结果，发现具有某一组成的矿渣组合物通过添加碱性激活剂，表现出良好的水硬性，并提供了具有优良强度的硬化产物，从而导致了本发明的成果。
因此，本发明提供了一种硬化组合物，特点在于包括：
(A)一种矿渣组合物，含有0～37wt％的CaO，23～90wt％的SiO2，0～40wt％的Al2O3和0.1～50wt％的一种或多种选自由氧化铁、碱性组分、含磷的组分、二氧化钛、氧化锰和氧化镁组成的组中的化合物，和/或0.1～10wt％的卤素；和
(B)一种碱性激活剂。
本发明还提供一种硬化组合物，特点在于含有：
(A’)一种选自由用污泥焚烧后的物质制得的矿渣、用垃圾焚烧后的物质制得的矿渣和用工业废料焚烧后的物质制得的矿渣组成的组中的矿渣组合物；和
(B’)一种碱性激活剂。
用于本发明的矿渣(A)是通过在高温下熔融粘土、石灰石、污泥焚烧后的物质、垃圾焚烧后的物质和工业废料等各种物质的混合物得到的一种矿渣组合物，混合这种矿渣以得到上述的化学组成，然后淬冷该熔体。这种混合物可以是工业上现有的混合物。但是由于大多数污泥焚烧后的物质、垃圾焚烧后的物质和工业废料具有落在上述范围内的化学组成，所以从经济方面和现有资源的利用方面考虑，优选的是直接使用这些物质。
所说的矿渣组合物(A)的CaO含量是0～37wt％，优选的是1～37wt％，特别优选的是1～35wt％。SiO2含量是23～90wt％，优选的是23～90wt％，特别优选的是25～90wt％。Al2O3含量是0～40wt％，优选的是1～40wt％，特别优选的是10～30wt％。
同时，在所说的矿渣组合物(A)中，CaO/SiO2的重量比对于硬化产物的强度是重要的，优选的是不超过1.3，更优选的是不超过1.1，最优选的是不超过1.0。
此外，所说的矿渣组合物(A)含有总量为0.1～50wt％的一种或多种选自由氧化铁(用Fe2O3表示)、碱性组分(用Na2O和K2O的总和表示)、含磷组分(用P2O5表示)、二氧化钛(用TiO2表示)、氧化锰(用MnO表示)和氧化镁(用MgO表示)和/或0.1～10wt％的卤素组分。这里，从硬化产物的强度方面考虑，氧化铁、碱性组分、含磷组分、二氧化钛、氧化锰和氧化镁的一种或多种化合物的总量可以为0.1～50wt％，但是优选的是总量为0.5～50wt％，特别优选的是5～50wt％。这些组分的一种或多种的总量可以为0.1～50wt％，但是优选的是，各个组分的含量落在下列范围内：氧化铁，0～20wt％、碱性组分，0～30wt％、含磷组分，0～25wt％、二氧化钛，0～20wt％、氧化锰，0～10wt％、氧化镁，0～15wt％。
氧化铁的含量可以为0～20wt％，但是优选的是含量为0.5～20wt％。碱性组分的含量可以为0～30wt％，但是优选的是含量为0.1～20wt％，更优选的是1～10wt％。含磷组分的含量可以为0～25wt％，但是优选的是含量为0.5～10wt％。氧化钛含量可以为0～20wt％，但是优选的是含量为0.1～20wt％。氧化锰的含量可以为0～10wt％，但是优选的是含量为0.1～5wt％。氧化镁的含量可以为0～15wt％，但是优选的是含量为1～10wt％。
所说的卤素的实例包括氟和氯，其中氟是特别优选的。卤素的含量为0.1～10wt％，优选的是0.1～8wt％，特别优选的是0.5～7.5％。
可以含有卤素，或者一种或多种选自由氧化铁、碱性组分、含磷组分、二氧化钛、氧化锰和氧化镁组成的组中的化合物，但是也可以同时含有这两类物质。当然，在含有这两类物质时，其含量可能落在上述的较小的范围内。
除了上述的组分外，所说的矿渣组合物(A)还可以含有少量的到痕量的B2O3、SO3，氧化铜、SnO2和ZnO2。
如上所述，由污泥焚烧后的物质制得的矿渣和由垃圾焚烧制得的矿渣可能不含有Ca组分。一般认为含有非常少量的Ca组分和没有Ca组分的矿渣适合于混合，尤其是与波特兰水泥混合制造混合的水泥。
考虑到C-S-H水化物的形成，这种水化物的形成对强度的发展是有利的，优选的是矿渣中含有Ca组分。
优选的是由垃圾焚烧后的物质制得的矿渣和由污泥制得的矿渣的Ca组分含量为1～37wt％(用CaO表示)，更优选的是1～35wt％，最优选的是8～35wt％。由于用垃圾或污泥焚烧后的物质制得的矿渣通常含有大量的铁和碱性组分，这与高炉矿渣不同，甚至当CaO含量超过37wt％时也是这样，所以所说的矿渣能产生硬化材料，但是由于作为玻璃形成氧化物的二氧化硅和含磷组分的含量较低，所得的硬化材料可能非常容易变成难以玻璃化的组合物，或者变成迅速凝结的化合物或具有较低强度的化合物。而且，矿渣的形成一般需要高温，因此需要许多焚烧能量。这将伴随产生一个不良的现象，即随温度提高，炉材容易被侵蚀。因此，把矿渣和波特兰水泥混合在许多情况下是优选的。
当然，通过调整SiO2、CaO、Al2O3等的加入，可以获得类似于高CaO类型的高炉矿渣组合物的组合物。
然而，由于本发明的组合物可以是良好的硬化材料并且可以提供良好的硬化产物而不必增加CaO含量，当矿渣材料具有较高的CaO含量和较低的SiO2含量，例如，可以向材料内添加SiO2从而促进玻璃化过程并减少CaO的相对含量(1≥C/S)。使这样制备的材料变成矿渣，从而弥补上述的问题。在这种情况下，由于具有优选的方面，即这样得到的矿渣吸收碱性组分和氢氧化钙，没必要地高的CaO含量的组分不是优选的。
具有40wt％或更多的CaO含量的高炉矿渣不是少见的。根据许多研究人员已经进行的对高炉矿渣相关的组合物的研究，具有高水化活性和良好强度的高炉矿渣组合物是由SiO2、Al2O3、CaO和MgO组成的4组分矿渣组合物，这些组分是高炉矿渣的主要组分，可以具有下列组成：SiO2，31.28wt％、Al2O3，15.48wt％、CaO，49.08wt％、MgO，4.69wt％。象这些研究人员所报导的那样，具有高CaO含量的高炉矿渣具有高的水化活性。在实际的高炉矿渣组合物中，已知当CaO含量减小到约35wt％以下时，其反应活性明显降低。通过对比，不仅当CaO含量约为35wt％时，矿渣组合物表现出了高的反应活性，而且当CaO含量低到8wt％时，矿渣组合物也表现出了高的反应活性，这在传统研究的观点来看是不能想象的，甚至不含CaO时，矿渣组合物也表现出了高的反应活性。这也表明本发明的矿渣明显不同于传统的高炉矿渣。一种含有0～8wt％CaO的矿渣组合物优选的是与作为碱性激活剂的波特兰水泥混合从而以混合水泥的形式使用。
由于上述的原因，本发明限制CaO含量在上述的范围内。
上述的矿渣优选的是含有含量为0～40wt％的氧化铝组分，特别优选的是10～30wt％。限制氧化铝组分在这个范围内是因为含量超过40wt％的氧化铝会导致难以获得良好硬度的硬化产物，矿渣化也需要很高的温度。同时，即使不含有氧化铝组分，也可以得到硬化组合物。这是为什么把氧化铝含量限制在上述范围内的另一个原因。在通过本发明的矿渣的水化产生沸石时，氧化铝的含量优选的是在这个范围内，更优选的是其含量为10～30wt％。
本发明的矿渣组合物的二氧化硅含量是23～90wt％。当二氧化硅含量减小到23wt％以下时，矿渣化(玻璃化)难以进行，因此减少了保证强度必不可少的硅酸钙水化物的产生，导致较差的强度。相反，当二氧化硅含量超过90wt％时，矿渣化(玻璃化)需要高温，导致矿渣化困难。
上述矿渣优选的是含有P组分。
特别地，P含量为0～25wt％(特别优选的是1～10wt％)的用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣是优选的。P含量限制在上述范围内是因为当磷组分含量超过25wt％时，其它对硬化和强度产生有效的组分的含量相对减少，导致难以得到良好的硬化产物。
上述用污泥焚烧后的物质制得的矿渣优选的是含有Na和/或K组分(碱性组分)。
特别地，优选的是用垃圾焚烧后的物质制得的矿渣和用污泥焚烧后的物质制得的矿渣的Na和K组分含量为0～30wt％(用Na2O和K2O的总量表示)，更优选的是0.1～30wt％，最优选的是1～10wt％。当碱含量超过30wt％时，恶化了强度的产生，碱性组分更容易从硬化产物中流出，导致硬化产物的耐久性恶化。当用于本发明的矿渣组合物与作为激活剂的波特兰水泥混合形成所谓混合水泥时，较高的碱含量尤其对长期强度有不良影响。因此，虽然必须考虑与其它组分的平衡，但是所说的矿渣组合物的碱含量优选的是不超过10wt％。
一般地，上述从污泥焚烧后的物质制得的矿渣和类似的矿渣优选的是含有Fe组分。用垃圾焚烧后的物质制得的矿渣和用污泥焚烧后制得的矿渣优选的是Fe组分的含量用Fe2O3表示为0～20wt％(特别优选的是0.5～20wt％)。Fe组分可以产生使玻璃结构不稳定并降低熔融温度，即焚烧能量的良好的作用。但是当其含量超过20wt％时对强度的发展有明显的不良影响。
上述的用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和类似的矿渣优选的是含有Mg组分，用MgO表示，其含量为0～15wt％(特别优选的是1～10wt％)。Mg组分也产生使玻璃结构不稳定从而激活矿渣的良好作用，但是当其含量超过15wt％时，对强度的发展有不良影响。
上述的用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和类似的矿渣优选的是含有Ti组分，用TiO2表示，其含量为0～20wt％(特别优选的是0.1～20wt％)。Ti组分也产生使玻璃结构不稳定从而激活矿渣的良好作用，但是当其含量超过20wt％时，对强度的发展有不良影响，并且在经济上产生不利的影响。
上述的用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和类似的矿渣优选的是含有Mn组分，用MnO表示，其含量为0～10wt％(特别优选的是0.1～5wt％)，Mn组分也产生使玻璃结构不稳定从而激活矿渣的良好作用，但是当其含量超过10wt％时，对强度的发展有不良影响，并且在经济上产生不利的影响。
上述的用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和类似的矿渣优选的是含有卤素(氟和氯)，其含量为0～10wt％，更优选的是0.1～8wt％，更优选的是0.5～7.5wt％。卤素也产生使玻璃结构不稳定从而激活矿渣的良好作用，但是当其含量超过10wt％时，对强度的发展有不良影响，并且在经济上产生不利的影响。卤素的实例包括氟、氯、溴等。但是一般来说氟是优选的，因为氯和溴对增强的钢筋有腐蚀性。
如上所述，通过在高温下熔化混合在一起以获得上述化学组成的各种物料的混合物，淬冷所得的熔体，得到用于本发明的矿渣组合物(A)。也可以通过使污泥焚烧后的物质、垃圾焚烧后的物质、或工业废料矿渣化制备所说的矿渣组合物(A)。
用各种方法把污泥脱水得到污泥焚烧后的物质。污泥焚烧后的物质的实例包括用消石灰或类似的物质作为脱水助剂制备的石灰基污泥焚烧后的灰分、用聚合物絮凝剂作为脱水助剂制备的聚合物基污泥焚烧后的灰分。垃圾焚烧后的物质的一个实例是通常的市政垃圾焚烧后的物质。工业废料是除了市政垃圾以外的废料。工业废料的实例包括破碎石头的污泥和废混凝土。
不特别限制这些物料的熔融温度，但是通常优选的是1200～1600℃。例如，在电弧型熔窑、等离子体型熔窑和电阻型熔窑等电熔窑内，或者在反射型表面熔窑或辐射型表面熔窑等烧气或烧燃料的熔窑内，进行熔化过程。淬冷的实例包括水淬冷和空气淬冷。水淬冷是特别优选的。
当这样得到的矿渣组合物(A)含有用污泥焚烧后的物质制得的矿渣、用垃圾焚烧后的物质制得的矿渣、或用工业废料制得的矿渣时，通常具有下列组成：5～35wt％的CaO、30～70wt％的SiO2、5～25wt％的Al2O3、2～20wt％的氧化铁、1～15wt％的碱性组分、0.5～23wt％的含磷组分、0.1～3wt％的二氧化钛、0.1～3wt％的氧化锰、2～6wt％的氧化镁、0～5wt％的卤素、和0～5wt％的SO3。
更具体地，在用主要由通常的垃圾焚烧后的灰分构成的垃圾焚烧后的物质制得的矿渣的情况下，上述组分的含量如下：7～35wt％的CaO、30～70wt％的SiO2、约5～22wt％的Al2O3、0.5～15wt％的Fe2O3、0.5～6wt％的MgO、2～15wt％的Na2O和K2O合量，0.5～5wt％的P2O5、约0.0～5wt％的卤素(氯等)、0.0～5wt％的SO3、约0.1～3wt％的氧化锰、2～6wt％的氧化镁、约0.0～5wt％的卤素、0.0～5wt％的SO3、约0.1～1wt％的MnO和约0.5～3wt％的TiO2。
对于用污泥焚烧后的物质制得的矿渣，CaO含量落在约5～35wt％范围内。SiO2含量落在约20～45wt％范围内，一般在25～40wt％范围内。Al2O3含量落在约5～25wt％范围内，通常为10～20wt％。MgO含量落在约2～5wt％范围内，在许多情况下，通常为3wt％。对于石灰基污泥焚烧后的灰分，P2O5含量落在约1～10wt％，通常为5～10wt％；对于聚合物基污泥焚烧后的灰分，P2O5含量落在约7～23wt％，通常为7～20wt％。碱含量用Na2O和K2O的总量表示落在约1～5wt％，在许多情况下，通常约为3wt％。Fe含量用Fe2O3表示，落在约5～20wt％范围内，在许多情况下，通常约为10wt％。
不特别限制用于本发明的矿渣组合物(A)的形状，但是优选的是粉末状、粒状，和颗粒，根据用途、使用的百分数、混合和成型条件等，更优选的是粉末状或粒状。特别地，表面积优选的是用Blaine值表示，不小于2000cm2/g或粉末的颗粒尺寸优选的是0.1～5mm。
用于本发明的碱性激活剂是一种或多种选自由碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物和碱金属的弱酸盐组成的组中的化合物。碱金属氢氧化物的实例包括NaOH、KOH和LiOH。碱土金属氢氧化物的实例包括Ca(OH)2和Mg(OH)2。碱金属的弱酸盐的实例包括碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠和铝酸钾。同时，由于波特兰水泥含有少量碱性硅酸盐和铝硅酸盐并通过其水解产生Ca(OH)2，所以也可以作为碱性激活剂。这里，波特兰水泥不局限于普通的波特兰水泥，但是可以是早强型和低放热型水泥。
在本发明中，在矿渣组合物(A)和碱性激活剂(B)之间的合适的混合比例随矿渣的化学组成变化，并不特别限制。例如，在矿渣组合物(A)和碱性激活剂之间的比例优选的是为如下数值：当碱金属化合物用作碱性激活剂时，100份重量的矿渣组合物(A)用0.01～10份重量的碱性激活剂，当碱土金属化合物用作碱性激活剂时，100份重量的矿渣组合物(A)用3～100份重量的碱性激活剂。
由于波特兰水泥本身是碱和氢氧化钙的来源，当波特兰水泥组合物用作碱性激活剂时，波特兰水泥可以看作上述碱性激活剂和碱土金属化合物的组合。而且，由于波特兰水泥本身有凝结硬化性能，用于获得硬化产物的波特兰水泥的量没有上限，即波特兰水泥可以大量混合。但是，由于本发明的矿渣组合物(A)和波特兰水泥的混合物是所谓混合水泥组合物，它们优选的是按下列比例混合：100份重量的波特兰水泥用约0.1～60份重量的矿渣组合物(A)。
本发明的硬化组合物(A)还可以含有除了上述的矿渣组合物(A)和碱性激活剂(B)以外的物料。这样的物料的实例包括SO3、高炉矿渣和粉煤灰。
如上所述，本发明的硬化组合物具有良好的水硬性，仅通过与水混合可以形成具有优良强度的硬化产物。具体地说，上述的硬化组合物与水混合，使所得的混合物养护并硬化，得到具有优良强度的硬化产物。同时，上述的硬化组合物与水和骨料混合，使所得的混合物养护并硬化，得到硬化产物。不特别限制养护条件，但是优选的是在60～80℃的温度下进行4～24小时的养护。如同波特兰水泥一样，合适制备的矿渣组合物也可在室温下养护以获得好的硬化产物。可用的骨料不仅包括本发明的矿渣，而且包括用于通常的混凝土、砂浆、预制块和建筑材料的骨料。这样的骨料的实例包括砂子、砾石、破碎的石头和轻质骨料。
为什么用污泥焚烧后的物质制得的矿渣或用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣和碱性激活剂(包括波特兰水泥)的混合物硬化的详细科学说明还需要进一步研究。本发明者分析其原因如下。
用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣不仅富含玻璃形成体氧化物SiO2，而且富含Al2O3和CaO以及铁组分(Fe2O3等)、MgO、碱性组分(Na2O，K2O)，含磷组分(P2O5)、还含有硫(S)组分、锰组分和TiO2。此外，市政垃圾焚烧后的灰分含有卤素(尤其是氯，Cl)。
也就是说，不仅作为高炉矿渣的主要组分，在氧化硅组分、钙组分、氧化铝组分和镁组分之间的定量关系，而且在高炉矿渣中含量极少或很少的组分，包括含磷组分(P2O5)、碱性组分、锰等对用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣的反应活性有很大的影响。碱、铁组分、含磷组分和卤素(氯、氟等)是特别有影响的。
由于用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣主要是玻璃，通过对玻璃形成氧化物的氧化硅(SiO2)的玻璃结构的扰乱或部分切断，可以使用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣的玻璃结构不稳定。因此，所说的玻璃结构特别是在碱性环境中容易被侵蚀。通过用波特兰水泥水化产生的氢氧化钙侵蚀析出的组分，从而形成沸石等化合物，这些化合物是硅酸钙水合物(C-S-H)，碱(钙)-氧化铝-氧化硅等的化合物。因此形成了强度。
也就是说，用污泥焚烧后的物质制得的矿渣的玻璃结构可以认为具有链状结构，以-Si-O-Fe-O-Si-O-Al-O-P-O-为代表，是通过氧化硅和氧化铝、铁、磷酸等的耦合形成的。用污泥焚烧后的物质制得的矿渣比通常的钠-钙基玻璃和铝硅酸盐玻璃的SiO2含量少，因此其玻璃结构容易变得不稳定。此外，用污泥焚烧后的物质制得的矿渣不仅含有在通常的钠-钙基玻璃中含有的玻璃网络改性氧化物，如Na2O、K2O、氧化钙(CaO)、氧化铝(Al2O3)、和氧化镁(MgO)，而且还含有铁组分(Fe2O3和FeS)、含磷组分(P2O5)、氧化锰(MnO)、硫(S)和二氧化钛(TiO2)，这些氧化物在通常的玻璃中含量很少或不多，并且通常认为可以使玻璃结构不稳定。例如，与已知的不稳定的、容易与碱和水反应的、含有磷组分的玻璃一样，一旦磷组分(P2O5)、碱、铁、氧化钙、氧化镁和氧化铝进入玻璃结构，它们就会产生使玻璃结构不稳定的复合效应。结果进一步扰乱或部分破坏了玻璃形成氧化物，二氧化硅的耦合链结构。因此所说的玻璃结构处于不稳定状态，这在普通的玻璃(如窗玻璃)结构中是观察不到的，即，所说的玻璃结构处于一种“激活的、高反应活性”状态。但是，在一种含磷组分的情况下，向磷酸盐玻璃中加入氧化铝在一定范围内可以进一步稳定玻璃结构。所以，认为碱性组分、铁等产生较高的使玻璃结构不稳定的复合效应。
当处于这样的不稳定的玻璃状态的矿渣与碱的氢氧化物、硅酸钠(水玻璃)、波特兰水泥等碱性物料混合时，所说的矿渣容易被侵蚀，从而析出矿渣中的离子和化合物，如Si、Al、Mg、Fe和P等，形成水化物。因此所说的混合物硬化。这就是本发明者推测的硬化机理。
例如，在向上述的矿渣组合物和广泛用作水泥混凝土材料的波特兰水泥的混合物中加入水时，形成硅酸钙的水化物、沸石等不溶性化合物，这些化合物是通过在波特兰水泥水化产生的氢氧化钙和来自矿渣组合物中的氧化硅、氧化铝等之间的水化反应形成的。因此，所说的混合物硬化。
认为形成碱性组分、氧化铝、氧化硅等的水化物，即沸石等硅酸盐化合物的组合物是CaO/SiO2摩尔比低于约1.2的矿渣。随C/S增大，象在用高炉矿渣的情况下观察到的那样，铝酸盐化合物的形成可能成为主要的。
也就是说，已知通常的高炉矿渣(通常C/S＞1.3)和高炉矿渣水泥，即波特兰水泥与高炉矿渣的混合水泥，的水化反应产生上述的硅酸钙水化物(C-S-H)、硫铝酸钙水化物、铝酸钙水化物等。对于用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣，钙(C)和氧化硅(S)之间的比例(C/S摩尔比)一般低于高炉矿渣(大多数为C/S≤1.3)，通常不超过约1.15，大多数为不大于1。因此钙太少不足以形成铝酸钙水化物，所以形成沸石等硅酸盐化合物。
然而，对于用石灰基污泥焚烧后的物质制得的矿渣，即用石灰作为脱水剂制得的矿渣，在某些情况下，C/S超过1.2。在这种情况下，和高炉矿渣一样，可以形成铝酸钙水化物，导致较差的表面硬化的类似问题，这是高炉矿渣的缺点。因此，当矿渣组合物的氧化铝含量较高时，用有氧化硅源的碱的硅酸盐，如硅酸钠，作为激活剂可以防止铝酸盐基水化物的形成，并且可以使硅酸盐化合物形成。在这种情况下，碱的硅酸盐，如水玻璃，而不是碱的氢氧化物适合于作为碱性激活剂。但是，当C/S比例非常高时，矿渣和波特兰水泥一起，可以以混合水泥的形式使用。当用波特兰水泥作为激活剂，使用具有较低C/S比的用污泥焚烧后的物质制得的矿渣或用市政垃圾焚烧后的物质制得的矿渣时，尤其是在以混合水泥的形式使用时，钙含量太低，不足以产生铝酸钙水化物。这已经通过水化物的X射线分析证实。还已经证实对于某些使用矿渣的情况，几乎不产生氢氧化钙(几乎不残留)。
对于具有低C/S比例的组合物，容易产生沸石化合物。因此在碱性激活剂的用量(如NaOH)太少时，由于全部碱的吸收，有一种极端情况，即这样的组合物几乎不硬化的情况，但是当激活剂的用量增大时，表现出强度的良好发展。所以明显的是本发明的硬化组合物具有较高的吸收和固定NaOH、Ca(OH)2等的能力。
因此，例如，通过把本发明的硬化组合物与适量的用作碱性激活剂的波特兰水泥混合，可以形成抑制甚至防止了氢氧化钙产生的硬化产物。因此，这种混合物具有解决风化问题和在传统的波特兰水泥的硬化产物中观察到的碱-骨料反应的问题的可能性。此外，由于所说的混合物反应吸收碱性组分，碱性组分对玻璃纤维有不良影响，并且所说的混合物反应吸收氢氧化钙从而减少或防止氢氧化钙的产生，所以所说的混合物可以用作玻璃纤维增强混凝土制品的水泥。与传统的波特兰水泥相比，所说的混合物提供了具有优良耐酸性和耐海水侵蚀性的硬化产物，所以具有应用于要求耐腐蚀的结构中的可能性，如海运方面的结构和污水管。
具体的硬化机理还是未知的，但是与高炉矿渣不同，通过所说的矿渣组合物与碱性激活剂，如碱的氢氧化物、碱的硅酸盐、波特兰水泥，或类似的物质的混合使用，甚至含CaO非常少或不含CaO的矿渣组合物也可以提供具有强度良好发展的硬化组合物。
实施例：
下面将通过实施例来详细描述本发明，这些实施例不应该看作是限制本发明的。
实施例1-1～1-64和对比实施例1-1～1-11：
用来自Kanto Kagaku Co.，Ltd的特定级别的化学试剂制备试样，使其具有表1～5中所示的组成。通过在1200～1500℃加热60分钟和在1250～1550℃加热60分钟熔化这样制备的试样。在熔体粘度太高不能流出或当玻璃化似乎不够时，在1300～1580℃下再进行10～20分钟的加热。随后，把所得的熔体放入水中淬冷，从而得到矿渣。
在球磨机中粉碎这样得到的矿渣到3000cm2/g和4500cm2/g(用Blaine值表示)的细度。向85份重量的这样粉碎的物料中加入255份重量的用于ISO砂浆强度试验的标准砂，加入含量如表1～5所示的作为碱性激活剂的氢氧化钠，和42.5份重量的水。把所得的混合物在霍巴特(Hobart)混合器中混合。把混合后的混合物放入模具中，在对构件使用振动的情况下，成型为用于强度试验的尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的恒温恒湿室(由Tabai制造)内。然后，在相对湿度为98％的条件下，在3小时内把所说的恒温恒湿室的温度从20℃升高到80℃，随后把所说的室在80℃保温12小时(养护时间)，得到试样。
表1～4表示每个这样得到的试样的耐压强度的测定。
                                         表1
                       矿渣的组成(wt.％) NaOH的加入量(wt.％)     耐压强度(kgf/cm2)
 SiO2  CaO   Al2O3 Fe2O3 MgO  Na2O  P2O5 F   C/S比     养护时间12小时
C.Ex.1-1C.Ex.1-2C.Ex.1-3C.Ex.1-4C.Ex.1-5C.Ex.1-6C.Ex.1-7C.Ex.1-8C.Ex.1-9Ex.1-1Ex.1-2Ex.1-3Ex.1-4Ex.1-5Ex.1-6Ex.1-7Ex.1-8Ex.1-9Ex.1-10Ex.1-11C.Ex.1-10Ex.1-12Ex.1-13Ex.1-14  39.2   45.8  15       0        0    0      0       039.2   45.8  15       0        0    0      0       044.0   41.0  15       0        0    0      0       050.0   35.0  15       0        0    0      0       050.0   35.0  15       0        0    0      0       050.0   35.0  15       0        0    0      0       058.0   27.0  15       0        0    0      0       058.0   27.0  15       0        0    0      0       068.9   16.1  15       0        0    0      0       039.5   45.0  15       0        0    0      0       0.536.9   43.1  15       0        0    0      0       5.035.8   41.7  15       0        0    0      0       7.549.9   35.0  15       0        0    0      0       0.149.4   34.6  15       0        0    0      0       147.1   32.9  15       0        0    0      0       544.1   30.9  15       0        0    0      0       1049.4   34.6  15       1        0    0      0       047.1   32.9  15       5        0    0      0       044.1   30.9  15       10       0    0      0       038.2   26.8  15       20       0    0      0       032.4   22.6  15       30       0    0      0       049.4   34.6  15       0        1    0      0       047.1   32.9  15       0        5    0      0       044.1   30.9  15       0        10   0      0       0  1.251.251.000.750.750.750.500.500.251.251.251.250.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.75     3733710373333777153371010333     81.513165.9133.5138.1129.5150.5130.433.5148.4283.1183.2183.3506.8285.6140.1188.5160.7146.2233.133.6174.7170.3161.0
注)C.Ex.：对比实施例
                                     表2
Ex.1-15C.Ex.1-11Ex.1-16Ex.1-17Ex.1-18Ex.1-19Ex.1-20Ex.1-21Ex.1-22Ex.1-23Ex.1-24Ex.1-25Ex.1-26Ex.1-27Ex.1-28Ex.1-29Ex.1-30Ex.1-31Ex.1-32Ex.1-33Ex.1-34Ex.1-35Ex.1-36Ex.1-37Ex.1-38  41.2  28.8  15    0    15   0    0    038.2  26.8  15    0    20   0    0    049.9  35.0  15    0    0    0.1  0    049.9  34.6  15    0    0    1    0    047.1  32.9  15    0    0    5    0    044.1  30.9  15    0    0    10   0    038.2  26.8  15    0    0    20   0    032.4  22.6  15    0    0    30   0    044.1  30.9  15    0    5    5    0    043.5  30.5  15    0    5    5    1    041.2  28.8  15    0    5    5    5    038.2  26.8  15    0    5    5    10   048.2  33.8  15    1    0    1    1    048.2  33.8  15    1    0    1    1    045.3  31.7  15    1    5    1    1    045.3  31.7  15    1    5    1    1    045.9  32.1  15    1    5    1    0    045.9  32.1  15    1    5    0    1    045.9  32.1  15    0    5    1    1    036.2  33.8  10    5    5    5    2.5  2.533.6  31.4  15    5    5    5    2.5  2.531.0  29.0  20    5    5    5    2.5  2.550.0  35.0   0    0    5    5    5    041.2  28.8  15    0    5    5    5    029.4  20.6  30    0    5    10   5    0  0.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.751.001.001.000.750.750.75     33373333373333373333333310   146.2116.3144.1183.2167.4176.9198.0246.8175173246.8237.8208169179.6169160.8160.2172.7434.3338.0264.7287.8246.8287.8
                                      表3
 Ex.1-39Ex.1-40Ex.1-41Ex.1-42Ex.1-43Ex.1-44Ex.1-45Ex.1-46Ex.1-47Ex.1-48Ex.1-49Ex.1-50Ex.1-51Ex.1-52Ex.1-53Ex.1-54Ex.1-55Ex.1-56Ex.1-57Ex.1-58  36.8  25.7  15    5    5    10    0    2.536.8  25.7  15    5    5    10    0    2.544.5  30.9  10    5    5    5     0    041.2  28.8  15    5    5    5     0    047.1  32.9  0     5    5    5     5    038.2  26.8  15    5    5    5     5    035.3  24.7  20    5    5    5     5    048.5  34.0  0     5    5    5     0    2.542.6  29.9  10    5    5    5     0    2.539.7  27.8  15    10   5    5     0    2.536.8  25.7  20    5    5    5     0    2.525.0  17.5  40    5    5    5     0    2.525.0  17.5  40    5    5    5     0    2.547.1  32.9  0     5    5    5     2.5  2.541.2  28.8  10    5    5    5     2.5  2.538.2  26.8  15    5    5    5     2.5  2.535.3  24.7  20    5    5    5     2.5  2.544.3  20.7  15    5    5    5     2.5  2.534.1  15.9  30    5    5    5     2.5  2.532.4  7.6   40    5    5    5     2.5  2.5  0.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.500.500.25     1333333333371033333710     224.7480.3308.4162.1227.4251.2195.4243.5368.1387.6302.3183.2296.7198.2291.2305.2176.3214.8332.0221.9
                                        表4
                矿渣的组成(wt.％) NaOH的加入量(wt.％)     耐压强度(kgf/cm2)
 SiO2 CaO   Al2O3 TiO2 MnO  C/S比     养护时间12小时
 Ex.1-59Ex.1-60Ex.1-61Ex.1-62Ex.1-63Ex.1-64  47.1  32.9    15     5     O44.1  30.9    15     10    038.2  26.8    15     20    038.2  26.8    15     20    047.1  32.9    15     0     544.1  30.9    15     0     10  0.750.750.750.750.750.75     3101015310     224.3495.5362.0358.4151.9144
从表1～4可以看出，含有满足上述条件的矿渣组合物(A)和碱性激活剂(B)的本发明的硬化组合物仅通过加水并混合和养护所得的混合物，就可以提供具有优良强度的硬化产物。
实施例2-1
把的石灰基污泥矿渣(来自Osaka Municipal Sewerage Corp.的具有下列主要化学组成(wt％)：SiO2，32.1、Al2O3，14.1、Fe2O3，4.5、CaO，34.4、MgO，2.4、P2O5，8.0、S，1.2、Na2O，0.80、K2O，0.51和其他组分的物料)每份200g在圆盘磨中粉碎10分钟使其在90μm的筛上残留约9wt％，在63μm的筛上残留约23wt％。向1600份重量这样粉碎的物料中，加入16份重量的氢氧化钠作为碱性激活剂，加入264份重量的水。在Hobart混合器中混合所得的混合物。把混合后的混合物装入模具中，在对模具施加振动的条件下，形成用于通常的波特兰水泥砂浆的强度试验的尺寸为4cm×4cm×16cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的恒温-恒湿室(由Tabai制造)内。随后，在相对湿度为98％的条件下，把所说的室的温度在约20分钟内从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温2小时(和4小时)(养护时间)，得到试样。
实施例2-2
用实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后的物料通过混合并在与实施例1类似的条件下进行养护制备试样，除了NaOH的量是48份重量以外，得到在80℃养护1小时、2小时、4小时和22小时的试样。
实施例2-3
用实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后的物料通过混合并在与实施例1类似的条件下进行养护制备试样，除了NaOH的量是48份重量，混合水的量为224份重量以外，得到在80℃养护1小时、2小时、4小时和22小时的试样。
实施例2-4
用实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后的物料以与实施例2-1相似的方式制备试样，除了NaOH的量为48份重量，养护在20℃潮湿的环境内进行1天(和3天)以外。
实施例2-5
用实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后的物料以与实施例2-1相似的方式制备试样，除了NaOH的量为80份重量，养护在20℃潮湿的环境内进行1天(和3天)以外。
实施例2-6
用类似于实施例2-1～2-5的方式制备五(5)种试样，除了分别用48份、160份、240份和320份重量的Ca(OH)2代替NaOH，水的用量分别为264份、288份、335份和352份(用重量表示)以外，除了在1000份重量的污泥矿渣的粉碎后物料中用1000份重量的氢氧化钙和880份重量的水以外。以与实施例2-1类似的方式从这样得到的5种试验物料得到试样。对于所有的试样，80℃下的养护时间为4小时。
实施例2-7
把713份重量的实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料、1147份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣到颗粒尺寸为0.5～2.5mm制得的骨料、21.4份重量的NaOH和168份重量的水混合。然后，以与实施例2-1类似的方式从混合后的混合物得到试样，在80℃下的养护时间为4小时。
实施例2-8
以与实施例2类似的方式混合并养护实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后的物料(除了在80℃下的养护时间是18小时以外)。破碎所得的硬化产物。然后，在110℃的温度下把破碎的物料干燥1天。然后在圆盘磨内把每份200g的所说的破碎物料粉碎3分钟(在90μm的筛上的残留物：14.6wt％)。向1200份重量的这样粉碎的物料中加入228份重量的水。在Hobart混合器中混合所得的混合物。随后以与实施例2-1类似的方式在80℃的温度下通过4小时养护得到试样。
实施例2-9
以与实施例8类似的方式混合并养护实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料(除了在80℃下的养护时间为18小时)。破碎所得的硬化产物。然后，把破碎后的物料在110℃干燥1天。然后在圆盘磨内把每份200g的破碎物料粉碎10分钟(在90μm的筛上的残留物：12wt％)。向1700份重量的这样粉碎的物料中加入34份重量的NaOH和280.5wt％的水。在Hobart混合器中混合所得的混合物。然后，以与实施例1类似的方式通过在80℃的温度下进行4小时的养护得到试样。
实施例2-10
把100份重量的实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料放在多个烧杯的每一个中。向相应的烧杯中加入加入量为5份重量的碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化锂、氢氧化钾、水玻璃No.1、水玻璃No.2、硅酸钾溶液、和铝酸钠溶液作为碱性激活剂。然后向每个烧杯中加入18份重量的水。混合所得的混合物。把这些烧杯放在确定为保持80℃和98％的潮湿环境的高温高湿室内放置4～8小时，得到试样。这些烧杯中的混合物全都硬化。
实施例2-11
在电炉内在1400℃的温度下把聚合物基污泥焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的熔体倒入水中得到玻璃态聚合物基污泥矿渣(来自TokyoMetropolitan Government，Sewage Works Bureau，具有下列主要的化学组成(wt％)：SiO2 35.1、Al2O3 18.6、Fe2O3 9.7、CaO 11.8、MgO3.1、P2O5 14.1、S 0.04、Na2O 1.37、K2O 2.69、MnO 0.35、和其它)在圆盘磨中把每份200g这种矿渣粉碎10分钟使其在90μm的筛上留下的残留物约为9wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入4.5份重量的氢氧化钠作为碱性激活剂，和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具，在对模具施加振动的条件下，成型尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。把装料后的模具放在来自Tabai的定温在50℃的恒温恒湿室内。然后，在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，随后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-12
向150g重量份的实施例2-11的聚合物基污泥矿渣的粉碎后物料中加入37.5份重量的氢氧化钙作为碱性激活剂，和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在来自Tabai的定温在50℃的恒温恒湿室内。然后把所说的室的温度在相对湿度为98％的条件下，在20分钟内从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-13
向150g重量份的实施例2-11的聚合物基污泥矿渣的粉碎后物料中加入4.5份重量的作为碱性激活剂的氢氧化钙、37.5份重量的氢氧化钙、和45份重量的水，然后混合。
由于这种混合后的混合物表现出在短时间内硬化的特性，再加入水到最高80重量份，然后强制混合。把所得的混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把这种成型后的物体放在定温在20℃的来自Tabai的恒温恒湿室内，在相对湿度为98％的条件下在其中放置1天(养护时间)，得到试样。
实施例2-14
向150g重量份的实施例2-11的聚合物基污泥矿渣的粉碎后物料中加入0.38份重量的作为碱性激活剂的氢氧化钠、37.5份重量的氢氧化钙、和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把这种装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-15
向150g重量份的实施例2-11的聚合物基污泥矿渣的粉碎后物料中加入0.75份重量的作为碱性激活剂的氢氧化钠、37.5份重量的氢氧化钙、和45份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。把装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-16
在电炉内在1450℃的温度下，把70份重量的实施例2-11的聚合物基污泥焚烧后的灰分和30份重量的Ca(OH)2(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的一级化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm的筛上留下的残留物约为8wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入4.5份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和27份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒温室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-17
在电炉内在1400℃的温度下，把70份重量的实施例2-11的聚合物基污泥焚烧后的灰分、20份重量的Ca(OH)2(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的一级化学试剂)和10份重量的破碎石头的污泥(来自Yukou KogyoCo.，Ltd.的物料，具有下列的主要化学组成(wt％)：SiO2 54.4、Al2O318.6、Fe2O3 6.2、CaO 5.6、MgO 2.8、Na2O 3.08、K2O 1.67和其它物质)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm的筛上留下的残留物约为8wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入4.5份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和25份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-18
在电炉内在1400℃的温度下，把70份重量的实施例2-11的聚合物基污泥焚烧后的灰分、10份重量的Ca(OH)2(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的一级化学试剂)和20份重量的在实施例13中所述的破碎石头的污泥的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm的筛上留下的残留物约为8wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入4.5份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和25份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-19
在电炉内在1500℃的温度下，把40份重量的实施例2-11的聚合物基污泥焚烧后的灰分、40份重量的Ca(OH)2(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的一级化学试剂)和20份重量的在实施例13中所述的破碎石头的污泥的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm的筛上留下的残留物约为11wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入2.3份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和30份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-20
在电炉内在1550℃的温度下，把50份重量的实施例2-11的聚合物基污泥焚烧后的灰分和50份重量的Ca(OH)2(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的一级化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm的筛上留下的残留物约为11wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入4.5份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和26份重量的水，然后混合。混合后的混合物表现出快速硬化的特性，但是再加入最多33份重量的水，然后强制混合。把所得的混合后的混合物装入模具中，在灌注所说的混合物的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把这种成型后的物体放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-21
在电炉内在1500℃的温度下，把40份重量的实施例2-11的聚合物基污泥焚烧后的灰分、40份重量的磷酸三钙(由Wako Jyunyaku KogyoCo.，Ltd.制造的食品添加剂)和20份重量的在实施例13中所述的破碎石头的污泥的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm的筛上留下的残留物约为10wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入4.5份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和24份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
实施例2-22
在电炉内在1400℃的温度下，把聚合物基污泥焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣(来自Saitama Prefectural Sewerage Corp.的物料，具有下列的主要化学组成(wt％)：SiO2 29.3、Al2O3 15.8、Fe2O3 13.0、CaO 9.7、MgO 3.4、P2O5 22.5、S 0.05、Na2O 1.01、K2O 2.36、MnO 0.19、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm的筛上留下的残留物约为8wt％。向150份重量的这样粉碎的物料中加入4.5份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠、37.5份重量的Ca(OH)2、和49份重量的水，然后混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在50℃的来自Tabai的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约20分钟内把所说的室内的温度从50℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(养护时间)，得到试样。
对比实施例2-1
用实施例2-1的石灰基污泥矿渣的粉碎后的物料，通过在类似于实施例2-5的条件下混合和养护，(但未使用碱性激活剂)并通过与实施例1类似的方式成型制备试样，得到在80℃养护4小时的试样。
这种试样不同于在实施例1中得到的硬化产物。
对比实施例2-2
把100份重量的实施例2-1的石灰基污泥矿渣之前的污泥焚烧后的灰分放在多个烧杯的每一个中。把NaOH含量范围为1～5份(用重量表示)和水含量范围为20～60份(用重量表示)的各种混合物混合。通过使用这些物料，以与实施例2-1类似的方式进行成型，然后在80℃进行4小时养护。
这样制备的试样不硬化。焚烧后的灰分的化学组成与用所说的焚烧后的灰分制得的玻璃化矿渣的化学组成没有太大差别，但是不存在水硬性或潜在的水硬性。可能的原因是组成焚烧后的灰分的化合物处于稳定的形式，因此不能进一步进行反应。
表5和6表示在上述的实施例2-1～2-22中得到的试样的耐压强度的测定。
                                             表5
矿渣组成(wt.％)     配方(重量份)矿渣激活剂     水粉末     骨料 养护条件和耐压强度(kgf/cm2)
  SiO2 CaO   Al2O3 Fe2O3 MgO  R2O  P2O5  Cl   C/S
  Ex.2-1   32.1  34.4  14.1     4.5      2.4  1.31  8.0      -   1.15   Pulv.    NaOH1600     16      264 80℃2小时98″  4小时153
  Ex.2-2     同上   Pulv.    NaOH1600     46      264 80℃1小时404″  2小时5244小时614″ 22小时787
  Ex.2-3     同上   Pulv.    NaOH1600     48      224 80℃1小时449″  2小时5264小时622
  Ex.2-4     同上   Pulv.    NaOH1600     48      264 20℃1天  46″  4天  295
  Ex.2-5     同上   Pulv.    NaOH1600     80      264 20℃1天  126″  3天  378
  Ex.2-6     同上   Pulv.    Ca(OH)21600     48      2641600     160     2881600     240     3351600     320     3521000     1000    880 80℃4小时54″  4小时110″  4小时108″  4小时138″  4小时106
  Ex.2-7     同上   Pulv.Agg. NaOH713 1147  21.4   168 80℃4小时306
  Ex.2-8     同上   Pulv.     NaOH1200      0      228 80℃4小时211
  Ex.2-9     同上   Pulv.     NaOH1700      34     280.5 80℃4小时407
  Ex.2-11   35.1  11.8  18.6     9.7      3.1   4.06  14.1    -   0.36   Pulv.     NaOH150       4.5    80 80℃4小时21
  Ex.2-12     同上   Pulv.NaOH Ca(OH)2150       37.5   45 80℃4小时78
  Ex.2-13     同上   Pulv.NaOH Ca(OH)2150  4.5  37.5   45 20℃1小时14
  Ex.2-14     同上   Pulv.NaOH Ca(OH)2150  0.38 37.5   45 80℃4小时72
  Ex.2-15   35.1  11.8  18.6     9.7      3.1  4.06  14.1     -   0.36   Pulv.NaOH Ca(OH)2150  0.75 37.5   45 80℃4小时81
注)Agg.：骨料，Stimul.：激活剂，Pulv.：粉碎的产物
                                                          表6
  Ex.2-16   26.4  32.9  15.1  7.0  2.5  2.84  10.4  0.0   1.34   Pulv.NaOH150  4.5          27 80℃4小时620
  Ex.2-17   31.2  25.7  15.3  7.8  2.9  3.41  10.5  0.0   0.88   Pulv.NaOH150  4.5          24 80℃4小时603
  Ex.2-18   36.1  18.1  17.6  8.5  3.2  3.75  10.0  0.0   0.54   Pulv.NaOH150  4.5          25 80℃4小时187
  Ex.2-19   27.9  38.8  15.9  5.3  2.2  2.17  6.2   0.0   1.49   Pulv.NaOH150  1.5          30 80℃4小时90
  Ex.2-20   20.4  46.7  14.6  4.7  1.8  1.72  7.9   0.0   2.45   Pulv.NaOH150  4.5          33 80℃4小时37
  Ex.2-21   24.9  28.7  11.3  5.4  2.3  2.54  22.9  0.0   1.23   Pulv.NaOH150  4.5          24 80℃4小时45
  Ex.2-22   29.3  9.7   15.8  13.0 3.4  3.37  22.5  -   0.35   Pulv.NaOH Ca(OH)2150  4.5  375     49 80℃4小时28.5
从表5和6可以看出，本发明的含有用污泥焚烧后的物质制得的矿渣和碱性激活剂的硬化组合物仅仅通过与水混合，混合并养护所得的混合物即可变成具有优良强度的硬化产物。
实施例3-1
在电炉内在1400℃的温度下，把来自Asaka City，Saitama Prefecture的市政垃圾焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 30.1、Al2O3 20.5、Fe2O3 8.2、CaO28.0、MgO 4.5、P2O5 1.85、SO3 0.1、Na2O 1.36、K2O 0.24、Cl1.08、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其细度变为Blaine值约为2100cm2/g。向400份重量的这样粉碎的物料中加入12份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和68份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的(由Tabai制造)的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约3小时内把所说的室内的温度从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(和8小时)(养护时间)，得到试样。
实施例3-2
在电炉内在1400℃的温度下，把60份重量的实施例3-1的市政垃圾焚烧后的灰分、20份重量的破碎石头的污泥(来自Yukou Kogyo Co.，Ltd.的物料，具有下列主要化学组成(wt％)：Si02 54.4、Al2O3 18.6、Fe2O3 6.2、CaO 5.6、MgO 2.8、Na2O 3.08、K2O 1.67、和其它物质)和20份重量的磷酸三钙(由Wako Jyunyaku Kogyo Co.，Ltd.制造的食品添加剂)熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的垃圾矿渣。通过在与实施例3-1类似的条件下混合和养护用这种垃圾矿渣制备试样，得到在80℃养护4小时的试样和在80℃养护8小时的试样。表7表示这种矿渣的化学组成。
实施例3-3
在电炉内在1400℃的温度下，把来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 39.2、Al2O3 16.0、Fe2O3 11.8、CaO 20.0、MgO3.4、P2O5 1.9、SO3 0.5、Na2O 2.75、K2O 1.38、Cl 0.4、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其细度变为Blaine值约为2100cm2/g。向600份重量的这样粉碎的物料中加入9份重量作为碱性激活剂的氢氧化钠和111份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的(由Tabai制造)的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约3小时内把所说的室内的温度从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时、8小时、16小时(养护时间)，得到试样。
实施例3-4
用实施例3-3的粉碎后的矿渣物料通过在类似于实施例3-3的条件下混合并养护制备试样，除了NaOH的量是18份(以重量计)以外，从而得到在80℃养护2小时、4小时、和22小时的试样。
表7表示在上述的实施例3-1～3-4中得到的试样的耐压强度的测定。
                                        表7
矿渣的组成(wt.％)     配方(重量份)矿渣 激活剂 水粉末  骨料 养护条件和耐压强度(kgf/cm2)
 SiO2 CaO  Al2O3 Fe2O3 MgO R2O  P2O5 Cl   C/S
  Ex.3-1  30.1  28.0 20.5     8.2     4.5  1.60  1.85   1.1  1.00  Pulv.  NaOH400    12    68 80℃4小时511″  8小时612
  Ex.3-2  27.6  28.9 16.3     6.2     3.5  2.57  10.5   1.7  1.12  Pulv.  NaOH400    12    68 80℃1小时404″  2小时5244小时614″ 22小时787
  Ex.3-3  39.2  20.0 16.0     11.8    3.4  4.15  1.9    0.4  0.55  Pulv.  NaOH600    9    111 80℃4小时322″  8小时45916小时519
  Ex.3-4     同上  Pulv.  NaOH600    18   111 80℃4小时841″  8小时99716h小时1128
从表8可以看出，本发明的含有用垃圾焚烧后的物质制得的矿渣和碱性激活剂的硬化组合物仅仅通过与水混合并养护得到的混合物，即可变为具有优良强度的硬化产物。
实施例4-1
在电炉内在1400℃的温度下，在氧化铝容器内把来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 39.1、Al2O3 15.6、Fe2O3 12.3、CaO20.3、MgO 3.3、SO3 0.6、Na2O 2.70、K2O 1.41、TiO2 1.74、P2O51.70、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为17.6wt％，在63μm筛上留下的残留物约为31wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量商业上可以得到的碱的硅酸盐溶液(水玻璃No.1)和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装入模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的(由Tabai制造)的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约3小时内把所说的室内的温度从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(8小时和16小时)(养护时间)，得到试样。
实施例4-2
用实施例4-1的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-3
用实施例4-1的垃圾矿渣的粉碎后物料和作为碱的硅酸盐的水玻璃No.1通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样。这样形成的物料在20℃的潮湿环境中养护3天(和7天)。
实施例4-4
把200份重量的实施例4-1的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、120份重量的水玻璃No.1、和10份重量的水混合，随后按与实施例4-1类似的方式进行，得到试样。
实施例4-5
把200份重量的实施例4-1的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、和120份重量的水玻璃No.3混合，随后按与实施例4-1类似的方式进行，得到试样。
实施例4-6
把200份重量的实施例4-1的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、和120份重量的铝酸钠(由Asada Kagaku Kogyo，Co.，Ltd.制备的产品#2019)混合，随后按与实施例4-1类似的方式进行，得到试样。
实施例4-7
把200份重量的实施例4-1的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、和120份重量的铝酸钠(由Asada Kagaku Kogyo，Co.，Ltd.制备的产品#1219)混合，随后按与实施例4-1类似的方式进行，得到试样。
实施例4-8
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的90份重量的来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分和10份重量的氢氧化钙(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO235.1、Al2O3 14.4、Fe2O3 11.9、CaO 27.2、MgO 2.9、SO3 0.7、Na2O2.29、K2O 1.10、TiO2 1.5、P2O5 1.5、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为14.4wt％，在63μm筛上留下的残留物约为27.9wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
实施例4-9
用实施例4-8的垃圾矿渣的粉碎后物料和水玻璃No.1作为碱的硅酸盐通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样。这样形成的物料在20℃的潮湿环境中养护3天(7天和28.天)。
实施例4-10
用实施例4-8的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-11
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的80份重量的来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分和20份重量的氢氧化钙(由Kanto Kagaku C0.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO231.5、Al2O3 13.3、Fe2O3 10.3、CaO 34.4、MgO 2.7、SO3 0.9、Na2O2.08、K2O 0.89、TiO2 1.4、P2O5 1.4、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为16.1wt％，在63μm筛上留下的残留物约为26.1wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
实施例4-12
用实施例4-11的垃圾矿渣的粉碎后物料和作为碱的硅酸盐的水玻璃No.1通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样。这样形成的物料在20℃的潮湿环境中养护3天(7天和28天)。
实施例4-13
用实施例4-11的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-14
在电炉内在1500℃的温度下，把装在氧化铝容器内的70份重量的来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分和30份重量的氢氧化钙(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO227.4、Al2O3 18.1、Fe2O3 8.1、CaO 39.0、MgO 2.1、SO3 0.1、Na2O1.63、K2O 0.51、TiO2 0.9、P2O5 1.2、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为17.8wt％，在63μm筛上留下的残留物约为31.3wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
实施例4-15
在电炉内在1550℃的温度下，把装在氧化铝容器内的60份重量的来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分和40份重量的氢氧化钙(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO221.9、Al2O3 24.0、Fe2O3 6.7、CaO 40.7、MgO 1.8、SO3 0.4、Na2O1.41、K2O 0.42、TiO2 0.9、P2O5 0.9、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为19wt％，在63μm筛上留下的残留物约为31.1wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。但是，所说的混合物在混合过程中硬化，表明具有快速硬化的性质。因此没有从这种混合物制备强度试验的试样。X-射线分析表明这种垃圾矿渣没有完全玻璃化。
实施例4-16
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的40份重量的来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分和60份重量的破碎石头的污泥(由Yukou Kogyo Co.，Ltd.提供的废料)的混合物熔化1小时。把所得的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 54.3、Al2O317.9、Fe2O3 6.8、CaO 7.7、MgO 3.5、SO3 0.3、Na2O 3.55、K2O1.18、TiO2 1.0、P2O5 0.4、Cl 0.0和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为11wt％，在63μm筛上留下的残留物约为25.5wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
实施例4-17
用实施例4-16的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-18
用实施例4-16的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的作为碱的铝酸盐的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-19
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的来自KumagayaCity的市政垃圾焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 36.6、Al2O3 17.7、Fe2O3 5.9、CaO 23.4、MgO 3.8、SO3 0.2、Na2O 3.42、K2O 1.82、TiO2 1.9、P2O5 3.5、MnO 0.1、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为18.1wt％，在63μm筛上留下的残留物约为31wt％。向200份重量的这样粉碎的物料和200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入20份重量的商业上可以得到的碱的硅酸盐溶液(水玻璃No.1)和36份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装在模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的(由Tabai制造)的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约3小时内把所说的室内的温度从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(8小时和16小时)(养护时间)，得到试样。
实施例4-20
把200份重量的实施例4-19的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、40份重量的水玻璃No.1、和32份重量的水混合，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到试样。
实施例4-21
把200份重量的实施例4-19的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、80份重量的水玻璃No.1、和16份重量的水混合，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到试样。
实施例4-22
把200份重量的实施例4-19的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、120份重量的水玻璃No.1、和8份重量的水混合，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到试样。
实施例4-23
把200份重量的实施例4-19的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、和200份重量的水玻璃No.1混合，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到试样。
实施例4-24
把200份重量的实施例4-19的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、400份重量的水玻璃No.1混合，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到试样。
实施例4-25
把200份重量的实施例4-19的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、80份重量的水玻璃No.3混合，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到试样。
实施例4-26
把200份重量的实施例4-19的垃圾矿渣的粉碎后物料、200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、80份重量的作为碱的铝酸盐的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)水玻璃No.1混合，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到试样。
实施例4-27
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的来自KumagayaCity的市政垃圾焚烧后的灰分(主要的灰分)熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 30.6、Al2O319.1、Fe2O3 2.0、CaO 30.9、MgO 5.6、SO3 2.1、Na2O 1.50、K2O0.51、TiO2 3.1、P2O5 2.2、MnO 0.1、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为15.1wt％，在63μm筛上留下的残留物约为25.5wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的商业上可以得到的碱的硅酸盐溶液(水玻璃No.1)和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装在模具中，在向模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的(由Tabai制造)的恒温恒湿室内。然后在相对湿度为98％的条件下，在约3小时内把所说的室内的温度从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(8小时和16小时)(养护时间)，得到试样。
实施例4-28
用实施例4-27的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-29
用实施例4-27的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)作为碱的铝酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-30
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的100份的来自Kumagaya City的市政垃圾焚烧后的灰分(主要的灰分)和50份重量市政垃圾焚烧的灰分(粉煤灰)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 34.1、Al2O3 17.5、Fe2O35.0、CaO 26.3、MgO 4.1、SO3 1.4、Na2O 2.71、K2O 1.20、TiO22.2、P2O5 3.1、MnO 0.1、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为15.6wt％，在63μm筛上留下的残留物约为26.3wt％。向200份重量的这样粉碎的物料和200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入90份重量的商业上可以得到的碱的硅酸盐溶液(水玻璃No.1)和10份重量的水，通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护加工所得的混合物，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-31
用实施例4-30的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向200份重量的所说的粉碎后物料和200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入90份重量的商业上可以得到的碱的硅酸盐溶液(水玻璃No.1)、10份重量的水、和90份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，然后按类似于实施例4-1的方式操作，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-32
用实施例4-30的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向200份重量的所说的粉碎后物料和200份重量的通过粗粉碎所说的垃圾矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入90份重量的铝酸钠(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)作为碱的铝酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-33
用2.38mm的筛子除去来自Kumagaya City的市政垃圾焚烧后的灰分(主要的灰分)中的细粉。把剩余的物料，可能富含玻璃垃圾和金属垃圾，如铝罐等，装在氧化铝容器内，在电炉内在1400℃熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 54.6、Al2O39.7、Fe2O3 3.1、CaO 17.6、MgO 2.0、SO3 0.1、Na2O 7.49、K2O1.38、TiO2 1.1、P2O5 1.7、MnO 0.1、Cl 0.1和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为26wt％，在63μm筛上留下的残留物约为35.6wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
这样得到的试样在养护后都膨胀。所以，用金刚石切割机切掉其表面部分得到用于强度测量的试样，每个试样的尺寸为2cm×2cm×8cm。
这种在养护过程中的膨胀可能是以下列机理产生。由于金属与碱反应，特别是在垃圾矿渣和污泥矿渣中以金属形式残留的铝，这样的金属与碱性水玻璃反应产生氢气，其膨胀压力导致试样膨胀。这表明不需要在反应釜中进行高温高压养护可以容易地得到类似于ALC(蒸压轻质混凝土)的轻质硬化产物。
实施例4-34
用实施例4-33的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
这些试样在养护后都膨胀。所以，用金刚石切割机切掉其表面部分得到用于强度测定的试样，每个试样的尺寸为2cm×2cm×8cm。
实施例4-35
用实施例4-33的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)作为碱的铝酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
这些试样在养护后都膨胀。所以，用金刚石切割机切掉其表面部分得到用于强度测定的试样，每个试样的尺寸为2cm×2cm×8cm。
实施例4-36
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的10份重量的来自Kumagaya City的市政垃圾焚烧后的灰分和90份重量的破碎石头的污泥(由Yukou Kogyo Co.，Ltd.提供的废料)的混合物熔化1小时。把所得的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 54.6、Al2O318.1、Fe2O3 6.7、CaO 7.7、MgO 3.5、SO3 0.3、Na2O 3.55、K2O1.18、TiO2 1.0、P2O5 0.4、Mn 0.1、Cl 0.0和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为28wt％，在63μm筛上留下的残留物约为28wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
实施例4-37
用实施例4-36的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-38
用实施例4-36的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入180份重量的作为碱的铝酸盐的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-39
把来自Eastern Association of Public Cleaning，Yoshikawa-cho，Saitama的垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 36.6、Al2O3 18.8、Fe2O3 8.2、CaO 21.5、MgO 3.7、SO3 0.3、Na2O 3.24、K2O 1.33、TiO2 2.2、P2O5 2.5、MnO 0.2、Cl 0.3和其它物质)每份200g在圆盘磨中粉碎10分钟使其在90μm的筛上残留约12.8wt％，在63μm的筛上残留约26wt％。向1800份重量这样粉碎的物料中，加入540份重量的商业上可以得到的碱的硅酸盐溶液(水玻璃No.1)和90份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装入模具中，在对模具施加振动的条件下，形成尺寸为4cm×4cm×16cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的恒温-恒湿室(由Tabai制造)内。随后，在相对湿度为98％的条件下，把所说的室的温度在约3小时内从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(8小时和16小时)(养护时间)，得到试样。
这些试样在养护后都膨胀。所以，用金刚石切割机切掉其表面部分得到用于强度测定的试样。
实施例4-40
用实施例4-39的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-37的条件下混合并养护制备试样，除了向1800份重量的所说的粉碎的物料中加入540份重量的水玻璃No.3作为碱的硅酸盐以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
和在实施例4-33中一样，这些试样在养护后都膨胀。所以，用金刚石切割机切掉其表面部分得到用于强度测定的试样，每个试样的尺寸为4cm×4cm×16cm。
实施例4-41
用实施例4-39的垃圾矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-37的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的所说的粉碎的物料中加入540份重量的作为碱的铝酸盐的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
和在实施例4-33中一样，这些试样在养护后都膨胀。所以，用金刚石切割机切掉其表面部分得到用于强度测定的试样，每个试样的尺寸为4cm×4cm×16cm。
如上所述，实施例4-33～4-35和实施例4-39～4-41的试样在养护过程中都发生膨胀。这种在养护过程中的膨胀可能以下列机理产生。由于金属与碱反应，尤其是在垃圾矿渣中以金属形式残留的铝，这样的金属与碱性水玻璃或铝酸钠反应产生氢气，其膨胀压力导致试样膨胀。这表明不需要蒸压釜内进行高温高压养护可以容易地得到类似于ALC(蒸压轻质混凝土)的轻质硬化产物。此外，这里没有给出实施例，但是当用分类后的不含金属铝的垃圾得到矿渣时，证实了用这样的垃圾矿渣或污泥矿渣通过加入金属铝粉可以得到类似于ALC的硬化产物。这可以是本发明的特征之一。
实施例4-42
在电炉内在1300℃的温度下，把装在氧化铝容器内的160份重量的来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分和5份重量的氟化钠(由KantoKagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO2 37.1、Al2O314.9、Fe2O3 11.6、CaO 19.3、MgO 3.1、SO3 0.6、Na2O 6.04、K2O1.30、TiO2 1.5、P2O5 1.5、F 2.1和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为23.5wt％，在63μm筛上留下的残留物约为35.6wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.3，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
实施例4-43
在电炉内在1300℃的温度下，把装在氧化铝容器内的80份重量的来自Yokohama City的市政垃圾焚烧后的灰分和20份重量的二水磷酸氢钙(由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂)的混合物熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到垃圾矿渣(主要化学组成(wt％)：SiO231.0、Al2O3 12.6、Fe2O3 9.7、CaO 26.5、MgO 2.6、SO3 0.5、Na2O2.11、K2O 1.22、TiO2 1.3、P2O5 9.6、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种垃圾矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为13.6wt％，在63m筛上留下的残留物约为26.3wt％。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，然后在Hobart混合器中混合。把所得的混合后的混合物按与实施例4-1类似的方式进行操作，得到试样。
实施例4-44
把石灰基污泥矿渣(来自Osaka Municipal Sewerage Corp.的物料，具有下列的主要化学组成(wt％)：SiO2 33.4、Al2O3 14.2、Fe2O3 5.0、CaO 33.9、MgO 2.4、P2O5 7.0、S 1.1、Na2O 0.75、K2O 0.68、和其它物质)每份200g在圆盘磨中粉碎10分钟使其在90μm的筛上残留约10wt％，在63μm的筛上残留约26wt％。向900份重量这样粉碎的物料中，加入270份重量的水玻璃No.1和45份重量的水。把所得的混合物在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装入模具中，在对模具施加振动的条件下，成型为用于通常的波特兰水泥砂浆强度试验的尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的恒温-恒湿室(由Tabai制造)内。随后，在相对湿度为98％的条件下，把所说的室的温度在约3小时内从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(8小时和16小时)(养护时间)，得到试样。
把一些养护8小时的试样分别浸在10％的盐酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蚀试验的试样。
实施例4-45
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向900份重量的所说的粉碎的物料中加入270份重量的水玻璃No.3以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。把一些养护8小时的试样分别浸在10％的盐酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蚀试验的试样。
实施例4-46
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向150份重量的所说的粉碎后物料和200份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入20份重量的水玻璃No.1和32份重量的水以外，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-47
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向150份重量的所说的粉碎后物料和200份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入40份重量的水玻璃No.1和24份重量的水以外，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-48
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向150份重量的所说的粉碎后物料和200份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入80份重量的水玻璃No.1和16份重量的水以外，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-49
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向300份重量的所说的粉碎后物料和300份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入180份重量的水玻璃No.1和7.5份重量的水以外，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-50
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向200份重量的所说的粉碎后物料和200份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入200份重量的水玻璃No.1以外，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-51
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例3-1的条件下混合并养护制备试样，除了向200份重量的所说的粉碎后物料和200份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入400份重量的水玻璃No.1以外，得到在80℃养护4小时、8小时和16小时的试样。
实施例4-52
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了向900份重量的所说的粉碎后物料和900份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入450份重量的水玻璃No.1和40份重量的水以外。所得的混合物在类似于实施例4-1的条件下混合。把混合后的混合物装入模具中，在对模具施加振动的条件下，成型为尺寸为4cm×4cm×8cm的试样，然后在20℃的潮湿环境中养护，得到养护3天、7天和28天的试样。
实施例4-53
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料以类似于实施例4-1的方式制备混合物，除了向900份重量的所说的粉碎后物料和900份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入450份重量的水玻璃No.1和40份重量的水以外。所得的混合物在类似于实施例4-1的条件下混合。把混合后的混合物装入模具中，在对模具施加振动的条件下，成型为尺寸为4cm×4cm×8cm的试样，然后在20℃的潮湿环境中养护3天，然后在20℃的水中养护，得到在成型后养护14天和28天的试样。
实施例4-54
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料以类似于实施例4-1的方式制备混合物，除了向630份重量的所说的粉碎后物料和1170份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入297份重量的水玻璃No.1和60份重量的水以外。所得的混合物在类似于实施例4-1的条件下混合。把混合后的混合物装入模具中，在对模具施加振动的条件下，成型为尺寸为4cm×4cm×8cm的试样，然后在20℃的潮湿环境中养护，得到养护3天、7天和28天的试样。
实施例4-55
在电炉内在1400℃的温度下，把装在氧化铝容器内的聚合物基污泥焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的聚合物基污泥矿渣(来自Saitama Prefectural Sewerage Corp.的物料，具有下列的主要化学组成(wt％)：SiO2 29.6、Al2O3 16.6、Fe2O3 13.4、CaO 10.0、MgO 3.5、P2O5 20.5、SO2 0.0、Na2O 0.97、K2O 2.43、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为9wt％。向450份重量的这样粉碎的物料和450份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入270份重量的水玻璃No.1和22.5份重量的水，通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护处理所得的混合物，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
把一些养护8小时的试样分别浸在10％的盐酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蚀试验的试样。
实施例4-56
通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了使用150份重量的实施例4-55的聚合物基污泥矿渣的粉碎后的物料、150份重量的用所说的聚合物基污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、和90份重量的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-57
把来自Metropolitan Tokyo的污泥矿渣(主要化学组成(wt％))：SiO246.3、Al2O3 18.4、Fe2O3 9.0、CaO 9.4、MgO 3.0、P2O5 7.7、SO30.0、Na2O 1.51、K2O 1.51、和其它物质)每份200g在圆盘磨中粉碎10分钟使其在90μm的筛上残留约8wt％，在63μm的筛上残留约23wt％(Blaine值约为2500cm2/g)。向600份重量这样粉碎的物料中，加入180份重量的水玻璃No.1和36份重量的水。把所得的混合物在Hobart混合器中混合。把混合后的混合物装入模具中，在对模具施加振动的条件下，成型为尺寸为2cm×2cm×8cm的试样。
把装料后的模具放在定温在20℃的恒温-恒湿室(由Tabai制造)内。随后，在相对湿度为98％的条件下，把所说的室的温度在约3小时内从20℃提高到80℃，然后把所说的室在80℃保温4小时(8小时)(养护时间)，得到试样。把一些养护8小时的试样分别浸在10％的盐酸和硫酸中7和14天，制得耐酸腐蚀试验的试样。
实施例4-58
向300份重量的实施例4-57的聚合物基污泥矿渣的粉碎后物料中加入97.5份重量的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)。然后把所得的物料以与实施例4-57类似的方式处理，得到在80℃养护8小时和16小时的试样。
实施例4-59
通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了使用150份重量的实施例4-57的聚合物基污泥矿渣的粉碎后的物料、150份重量的用所说的聚合物基污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料、和82.5份重量的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-60
在电炉内在1550℃的温度下，把石灰基污泥焚烧后的灰分熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的污泥矿渣(来自SaitamaPrefectural Sewerage Corp.的物料，具有下列的主要化学组成(wt％)：SiO2 14.3、Al2O3 10.6、Fe2O3 21.7、CaO 41.3、MgO 3.8、P2O55.7、SO3 0.1、Na2O 0.27、K2O 0.38、和其它物质)。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟，使其在90μm筛上留下的残留物约为9wt％。向300份重量的这样粉碎的物料和300份重量的通过粗粉碎所说的污泥矿渣制得的颗粒尺寸为0.5～2.38mm的骨料中加入180份重量的水玻璃No.1和15份重量的水，以类似于实施例4-1的方式混合所得的混合物。但是，所说的混合物在混合过程中开始硬化，表明具有快速硬化的性质。因此没有用所说的混合物制备用于强度测试的试样。
粉末的X-射线分析表明这种污泥矿渣没有完全玻璃化。
实施例4-61
在电炉内在1500℃(1小时)和1400℃(1小时)的温度下，把破碎石头的污泥(由Aritune Kogyo Co.，Ltd.提供的物料，具有下列的主要化学组成(wt％)：SiO2 54.4、Al2O3 18.6、Fe2O3 6.2、CaO 5.6、MgO2.8、Na2O 3.08、K2O 1.67、和其它物质)熔化1小时。把所得的的熔体倒入水中得到玻璃态的破碎石头后的污泥矿渣。通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护制备试样，除了使用这种破碎石头后的污泥矿渣以外，从而得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。在圆盘磨中把每份200g的这种污泥矿渣粉碎10分钟使其细度为Blaine值约为2100cm2/g。向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的水玻璃No.1和30份重量的水，通过在类似于实施例4-1的条件下混合并养护处理所得的混合物，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-62
用实施例4-61的破碎石头后的污泥矿渣的粉碎后物料，通过在类似于实施例4-61的条件下混合并养护制备试样，除了向600份重量的这样粉碎的物料中加入180份重量的作为碱的硅酸盐的水玻璃No.3以外，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
实施例4-63
用实施例4-61的破碎石头后的污泥矿渣的粉碎后物料和作为碱的铝酸盐的铝酸钠溶液(由Asada Kagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)，通过在类似于实施例4-61的条件下混合并养护制备试样，得到在80℃养护4小时、8小时、和16小时的试样。
对比实施例4-1
用实施例4-1、4-11、4-16、4-19、和4-27的垃圾矿渣的粉碎后物料，通过在类似于实施例3-1(但是不用碱的硅酸盐和碱的铝酸盐)的条件下混合并养护制备试样。这样得到的混合物以类似于实施例4-1的方式进行成型，随后在80℃养护4～16小时。但是，这样制备的试样都不硬化。
对比实施例4-2
把100g在相应的实施例的垃圾矿渣和污泥矿渣之前的焚烧后的灰分放在多个烧杯的每一个中。把30份重量的硅酸钠No.1或铝酸钠(由AsadaKagaku，Co.，Ltd.制造的产品#2019)和水含量范围为5～60份(以重量计)的各种混合物混合。通过使用这些物料，通过以类似于实施例3-1的方式在80℃养护4～16小时制备试样。
用Kumagaya City的垃圾焚烧后的灰分(飞灰)和污泥焚烧后的灰分制备的试样不硬化。另一方面，用Yokohama City的垃圾焚烧后的灰分和Kumagaya City的垃圾焚烧后的灰分(主要的灰分)制备的试样略微硬化，但是仅养护到其硬化产物可以用手破坏的程度。
对比实施例4-3
用实施例4-44的石灰基污泥矿渣的粉碎后物料，在类似于实施例4-44(但是不用碱的硅酸盐)的条件下混合制得混合物。这样得到的混合物以类似于实施例4-1的方式进行成型，随后在80℃养护4～16小时。但是，这样制备的试样不硬化。
对比实施例4-4
使用实施例4-44的石灰基污泥矿渣之前的焚烧后的灰分和实施例4-56中使用的聚合物基污泥焚烧后的灰分，把100g重量的这些灰分的每一种放在多个烧杯的每一个中。把30份重量的水玻璃No.1和铝酸钠和水含量范围为5～60份(以重量计)的各种混合物混合。通过使用这些物料，通过以类似于实施例4-1的方式在80℃养护4～60小时制备试样。这样制备的试样不硬化。
垃圾焚烧后和污泥焚烧后的灰分的化学组成与用这些灰分的玻璃化的矿渣的化学组成没有太大差别，除了在矿渣化过程中易挥发的组分，如S和Cl，和重金属，如铅以外。通过与碱的硅酸盐和碱的铝酸盐反应没有硬化性的可能原因是组成焚烧后的灰分的化合物处于稳定的形式，因此反应不能进一步进行。
在该对比实施例中表示的Y0kohama City的垃圾焚烧后的灰分和Kumagaya City的垃圾焚烧后的灰分(主要的灰分)在与碱的硅酸盐或碱的铝酸盐混合时，具有少许硬化性。其可能的原因是这些焚烧后的灰分可能含有一些熔融的物质和水溶性的物质，如盐和氯化物，从而赋予其一定的硬化性能。但是，用所说的焚烧后的灰分得到的硬化产物的强度不足以保证实际使用。
在上述的实施例中，为了加速熔化过程和容易把熔融的物质从其容器中倒出，把电炉的温度确定为比最低熔化温度至少高50～100℃。此外，已经证实了即使焚烧后的灰分在其最低熔融温度下熔化，如果其玻璃化，所说的物质也会变成良好的硬化材料。
表8～12表示在上述实施例4-1～4-63中得到的试样的耐压强度的测定。
                                                 表8
                   Composition of slag(wt.％)     配方(重量份)矿渣  激活剂 水粉末骨料  养护条件和℃-小时或天耐压强度(kgf/cm2)
 SiO2 CaO   Al2O3Fe2O3 MgO  R2O  P2O5  Cl  C/S
  Ex.4-1  39.1  20.3  15.6    12.3    3.3  4.11   1.7      0.2  0.56  Pulv.    No.1600      180   30  80-4 80-8 80-161117 1238 1318
  Ex.4-2     同上  0.56  Pulv.    No.3600      180  80-4 80-8 80-16263  463  607
  Ex.4-3     同上  0.56  Pulv.    No.1600      180   30  20℃-3天20℃-3天673       799
  Ex.4-4     同上  0.56  Pulv.Agg.No.1200  200 120   10  80-4 80-8 80-16700  748  792
  Ex.4-5     同上  0.56  Pulv.Agg.No.3200  200 120  80-4 80-8 80-1668   194  359
  Ex.4-6     同上  0.56  Pulv.Agg.#2019200  200 120  80-4 80-8 80-16269  305  473
  Ex.4-7     同上  0.56  Pulv.Agg.#1219200  200 120  80-4 80-8 80-16136  176  191
  Ex.4-8  35.1  27.2  14.4    11.9    2.9  3.39   1.5  0.83  Pulv.    No.1600      180    30  80-4 80-8 80-161169 1447 1643
  Ex.4-9     同上  0.83  Pulv.    No.1600      180    30  3天  7天  28天560  643  956
  Ex.4-10     同上  0.83  Pulv.    No.3600      180  80-4 80-8 80-16364  538  611
  Ex.4-11  31.5  34.4  13.3    10.3    2.7  2.71   1.4  1.17  Pulv.    No.1600      180    30  80-4 80-8 80-161443 1615 1716
  Ex.4-12     同上  1.17  Pulv.    No.1600      180    30  3天  7天  28天673  799  1025
  Ex.4-13     同上  1.17  Pulv.    No.3600      180  80-4 80-8 80-165765  1134 1281
  Ex.4-14  27.4  39.0  18.2    8.1     2.1  2.14   1.2  1.52  Pulv.    No.1600      180    30  80-4 80-8 80-161070 1231 1289
  Ex.4-15  21.9  40.7  24.0    6.7     1.8  1.83   0.9  1.99      立即硬化，不能制备试样
                                                           表9
  Ex.4-16  54.3  7.7  17.9  6.8  3.5  4.73  0.4 0.15  Pulv.    No.1600      180    30  80-4  80-8  80-16351   482   553
  Ex.4-17     同上 0.15  Pulv.    No.3600      180  80-4  80-8  80-1654    112   162
  Ex.4-18     同上 0.15  Pulv.    #2019600      120  80-4  80-8  80-16190   291   367
  Ex.4-19 36.6  23.4  17.7  5.9  3.8  5.24  3.5 0.68  Pulv.Agg.No.1200  200 20     36  80-4  80-8  80-1675    145   168
  Ex.4-20     同上 0.68  Pulv.Agg.No.1200  200 40     32  80-4  80-8  80-16528   770   919
  Ex.4-21     同上 0.68  Pulv.Agg.No.1200  200 80     16  80-4  80-3  80-16650   79 3  869
  Ex.4-22     同上 0.68  Pulv.Agg.No.1200  200 120    8  80-4  80-8  80-16602   645   669
  Ex.4-23     同上 0.68  Pulv.Agg.No.1200  200 200  80-4  80-8  80-16375   416   393
  Ex.4-24     同上 0.68  Pulv.Agg.No.1200  200 400  80-4  80-8  80-16144   154   110
  Ex.4-25     同上 0.68  Pulv.Agg.No.3200 200  80  80-4  80-8  80-1662    224   428
  Ex.4-26     同上 0.68  Pulv.Agg.#2019200  200 80  80-4  80-8  80-16349   456   584
  Ex.4-27 30.6  30.9  19.1  2.0  5.6  2.01  2.2 0.92  Pulv.    No.1600      180    30  80-4  80-8  80-16934   1202  1372
  Ex.4-28     同上 0.92  Pulv.    No.3600      180  80-4  80-8  80-16597    325   424
  Ex.4-29     同上 0.92  Pulv.    #2019600      180  80-4  80-8  80-16951   1117  1275
  Ex.4-30 34.1  26.3  17.5  5.0  4.1  2.91  3.1  - 0.83  Pulv.Agg.No.1200  200 90     10  80-4  80-8  80-16801   895   1275
  Ex.4-31     同上 0.83  Pulv.Agg.No.3200  200 90  80-4  80-8  80-16563    194   363
  Ex.4-32     同上 0.83  Pulv.Agg.#2019200  200 90  80-4  80-8  80-16473   494   722
  Ex.4-33 54.6  17.6  9.7  3.1  2.0  8.87  1.7  0.1 0.35  Pulv.    No.1600      180    30  80-4  80-8  80-1645    131   129
                                                 表10
  Ex.4-34  54.6  17.6  9.7  3.1  2.0  8.87  1.7  0.1 0.35  Pulv.    No.3600      180   80-4  80-8  80-16164   163   224
  Ex.4-35     同上 0.35  Pulv.    #2019600      180   80-4  80-8  80-16181   144   191
  Ex.4-36  54.6  7.7  18.1  6.7  3.5  4.73  0.4  0.0 0.15  Pulv.    No.1600      180    30   80-4  80-8  80-16328   519   645
  Ex.4-37     同上 0.15  Pulv.    No.3600      180   80-4  80-8  80-1665    163   323
  Ex.4-38     同上 0.15  Pulv.    #2019600      180   80-4  80-8  80-16181   144   191
  Ex.4-39  36.6  21.5  18.8  8.2  3.7  4.57  2.5  0.3 0.63  Pulv.    No.1800      540    90   80-4  80-8  80-16186   189   213
  Ex.4-40     同上 0.63  Pulv.    No.3800      540   80-4  80-8  80-1622    36    85
  Ex.4-41     同上 0.63  Pulv.    #2019800      540   80-4  80-8  80-16134   147   189
  Ex.4-42                                         F37.1  19.3  14.9  11.6 3.1  7.34  1.5  2.1 0.56  Pulv.    No.3600      180   80-4  80-8  80-16148   418   546
  Ex.4-43  31.0  26.5  12.6  9.7  2.6  3.23  9.6  - 0.92  Pulv.    No.1600      180   80-4  80-8  80-16743   811   834
  Ex.4-44  33.4  33.9  14.2  5.0  2.4  1.85  7.0  - 1.08  Pulv.    No.1900      270    45浸在10％HCl浸在10％H2SO4   80-4  80-8  80-16458   659   12577天      14天352      4767天      14天317      502
  Ex.4-45     同上 1.08  Pulv.    No.3900      270浸在10％HCl浸在10％H2SO4   80-4  80-8  80-16153   222   3957天      14天148      2667天      14天176      240
  Ex.4-46     同上 1.08  Pulv.Agg.No.1200  200 20    32   80-4  80-8  80-16313   651   673
Ex.4-47 同上 1.08 Pulv.Agg.No.1200  200 40    24 80-4  80-8  80-16628   1066  1064
  Ex.4-48     同上 1.08  Pulv.Agg.No.1200  200 80    16   80-4  80-8  80-16739   905   1075
                                                   表11
  Ex.4-49   33.4  33.9  14.2  5.0  2.4  1.85  7.0  - 1.08  Pulv.Agg.No.1300  300 180    7.5  80-4 80-8 80-16396  775  941
  Ex.4-50     同上 1.08  Pulv.Agg.No.1200  200 200  80-4 80-8 80-16393  458  476
  Ex.4-51     同上 1.08  Pulv.Agg.No.1200  200 400  80-4 80-8 80-16131  133  124
  Ex.4-52     同上 1.08 Pulv.Agg.No.1900  900 450    40 在潮湿环境中养护(20℃)3天  7天  28天167  353  525
  Ex.4-53     同上 1.08 Pulv.Agg.No.1900  900 450    40 在水中养护(20℃)14天    28天395    539
  Ex.4-54     同上 1.08 Pulv.Agg.No.1630 1170 297    60 在潮湿环境中养护(20℃)3天  7天  28天216  359  548
  Ex.4-55  29.6  10.0  16.6  13.4  3.5  3.38  20.5  - 0.34  Pulv.Agg.No.1450  450 270    22.5浸在10％HCl浸在10％H2SO4  80-4 80-8 80-16553  561  5917天    14天236    3817天    14天231    440
  Ex.4-56     同上 0.34  Pulv.Agg.#2019150  150 90  80-4 80-8 80-16-    34   129
  Ex.4-57  46.3  9.4  18.4  9.0  3.0  3.02  7.7  - 0.20  Pulv.    No.1600      180    36浸在10％HCl浸在10％H2SO4  80-4 80-8481  5197天5107天500
  Ex.4-58     同上 0.20  Pulv.    #2019300      97.5  80-4 80-8 80-16176  212
  Ex.4-59     同上 0.20  Pulv.Agg.#2019150  150 82.5  80-4 80-8 80-16133  355
  Ex.4-60  300td14.3  41.3  10.6  21.7  3.8  0.65  5.7  - 3.09  Pulv.Agg.No.1300  300 180    15     快速硬化
  Ex.4-61  破碎石头的污泥的化学组成54.3  7.7   17.9  6.8   3.5  4.53  0.4  - 0.15  Pulv.    No.1600      180    30  80-4 80-8 80-16328  519  645
                                          表12
  Ex.4-62   破碎石头的污泥的化学组成54.3  7.7  17.9  6.8  3.5  4.53  0.4  - 0.15  Pulv.    No.3600      180   80-4 80-8 80-1665   163  323
  Ex.4-63     同上 0.15  Pulv.    #2019600      180   80-4 80-8 80-16170  366  455
从表8～12可以明显看出，多种用垃圾焚烧后的物质或用焚烧后的挤压的污泥和工业废料，如破碎石头的污泥制得的多种矿渣可以制成本发明的矿渣组合物，当所得的矿渣组合物与水玻璃、铝酸钠、或硅酸钠等碱性激活剂混合以形成本发明的硬化组合物时，有可能仅通过与水混合并养护所得的混合物的简单过程，即可得到具有优良强度的硬化产物。
如实施例4-44、4-45、4-55、和4-57所表示的，本发明的硬化产物，尤其是利用碱的硅酸盐的硬化产物，表现出相当优良的耐酸性。
虽然没有表示耐酸性的对比数据，借助于砂浆试样进行了对比试验，每个所说的砂浆试验的尺寸为2cm×2cm×2cm，是根据制备波特兰水泥强度试验用的试样的JIS方法，在80℃养护8小时后制备的。浸在10％的HCl中的试样在1～2天内破坏，浸在10％的H2SO4中的试样在7天后破坏，所以不能测定其强度。
实施例5-1
把石灰基污泥矿渣(来自Osaka Municipal Sewerage Corp.的物料，具有下列的主要化学组成(wt％))：SiO2 33.4、Al2O3 14.2、Fe2O3 5.0、CaO 33.9、MgO 2.4、P2O5 7.0、SO3 1.1、Na2O 0.75、K2O 0.68、和其它物质)(C/S＝1.10)在球磨机中粉碎以得到粉碎程度用Blaine值表示为3,500和4,500cm2/g的试样。向每种试样(5份重量的)加入95份重量的Chichibu-Onoda牌普通波特兰水泥，从而制得水泥组合物。对于Blaine值为3,500cm2/g的试样，把混合水泥的SO3含量调整到2wt％，对于Blaine值为4,500cm2/g的试样，把混合水泥的SO3含量调整到2wt％或3wt％。因此得到三种不同类型的混合水泥试样。通过使用ISO标准砂，根据确定砂浆强度的ISO试验方法(水泥∶砂＝1∶3，水-水泥比＝50％，4cm×4cm×16cm)混合这些混合水泥并成型。所得的产物在20℃潮湿气氛下养护1天。然后脱模，再在水中养护。测定每个试样的3、7、28、和91天的强度。对最后的养护产物进行X-射线分析，得到Ca(OH)2的残留量。
实施例5-2
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-1的破碎的矿渣产物的用量为20份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为80份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-3
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-1的破碎的矿渣产物的用量为40份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为60份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-4
重复实施例5-1的过程，除了用5份重量的来自Metropolitan Tokyo的聚合物基污泥矿渣(主要化学组成(wt％))：SiO2 46.3、Al2O3 18.4、Fe2O3 9.0、CaO 9.4、MgO 3.0、P2O5 14.1、Na2O 1.37、K2O 2.69、和其它物质)(C/S＝0.21))代替实施例5-1的破碎的矿渣产物，普通波特兰水泥的用量为95份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-5
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-4的污泥焚烧后的矿渣产物的用量为20份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为80份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-6
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-4的污泥焚烧后的矿渣产物的用量为40份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为60份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-7
重复实施例5-1的过程，除了用5份重量的用已经倒入水中淬冷的垃圾焚烧后的物质制得的矿渣(主要化学组成(wt％))：SiO2 38.1、Al2O317.2、Fe2O3 12.1、CaO 19.6、MgO 3.2、SO3 0.6、Na2O 2.61、K2O1.34、TiO2 1.74、P2O51.6、和其它物质)(C/S＝0.53))代替实施例5-1的破碎的矿渣产物，普通波特兰水泥的用量为95份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度(仅对于Blaine值为4,500cm2/g的试样)。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。用于该试验中的垃圾焚烧后的物质制得的矿渣是按下列过程制备的，把Yokohama City的垃圾焚烧后的灰分放在氧化铝容器内，在电炉内在1400℃熔融1小时，然后倒入水中淬冷。
实施例5-8
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-7的垃圾焚烧后的矿渣的用量为20份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为80份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度(仅对于Blaine值为4,500cm2/g的试样)。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-9
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-7的垃圾焚烧后的矿渣的用量为40份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为60份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度(仅对于Blaine值为4,500cm2/g的试样)。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-10
重复实施例5-1的过程，除了用5份重量的来自在SaitamaPrefecture的Yoshikawa City(以前称为”yoshikawa-machi”)的垃圾焚烧后的物质制得的矿渣(主要化学组成(wt％))：SiO2 36.6、Al2O3 18.8、Fe2O3 8.2、CaO 21.5、MgO 3.7、Na2O 3.24、K2O 1.33、P2O5 2.6、和其它物质)(C/S＝0.60))代替实施例5-7的垃圾焚烧后的矿渣，普通波特兰水泥的用量为95份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-11
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-10的垃圾焚烧后的矿渣的用量为20份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为80份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度(仅对于Blaine值为4,500cm2/g的试样)。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-12
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-10的垃圾焚烧后的矿渣的用量为40份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为60份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度(仅对于Blaine值为4,500cm2/g的试样)。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-25
重复实施例5-1的过程，除了使用下列物料以外：5份重量的实施例5-1的破碎的矿渣产物；15份重量的由Nippon Kokan K.K.提供的高炉矿渣；80份重量的普通波特兰水泥；SO3 3wt％。确定所得使用的耐压强度。
对比实施例5-1
重复实施例5-1的过程，除了用5份重量的已经破碎的Nippon KokanK.K.的高炉矿渣(主要化学组成)：SiO2 32.2wt％、CaO 41.3wt％、Al2O3 15.0wt％、Fe2O3 1.0wt％、MgO 7.8wt％、N)(C/S＝1.37)代替实施例5-1的污泥焚烧后的矿渣，普通波特兰水泥的用量为95份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
对比实施例5-2
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-1的高炉矿渣的用量为20份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为80份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。
对比实施例5-3
重复实施例5-1的过程，除了实施例5-1的高炉矿渣的用量为40份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为60份(以重量计)以外，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
对比实施例5-4
通过单独使用普通波特兰水泥，重复实施例5-1的过程，确定3、7、28、和91天的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
实施例5-13
通过使用由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂制备试样，使得所说的试样具有下列组成：SiO2 50wt％、CaO 0wt％、Al2O330wt％、Fe2O3 5wt％、MgO 5wt％、P2O5 5wt％、和Na2O 5wt％(C/S＝0)。在1,370℃加热熔化所说的试样60分钟，在1,420℃60分钟，在1520℃20分钟。然后，把试样倒入水中淬冷得到矿渣。
在球磨机中把所说的矿渣粉碎到Blaine值表示为3,000cm2/g的粉碎程度，把20份重量的所得的粉碎后的矿渣与80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特兰水泥混合，得到混合水泥组合物。
用天然石膏把所说的混合水泥的SO3含量调整到2％。用ISO标准砂，把所说的混合水泥根据确定砂浆强度的ISO试验方法(水泥∶砂＝1∶3，水-水泥比：50％，4cm×4cm×16cm)混合并成型。把所得的产品放在蒸汽养护设备(由Tabai制造)中，在保持潮湿气体的条件下把所说的设备的温度从室温升高到80℃。所说的产品在该设备中养护12小时，在2小时内冷却到室温。把冷却的产品脱模并测定其强度。
实施例5-14
重复实施例5-13的过程，除了使用40份重量的实施例5-13的矿渣和60份重量的普通波特兰水泥以外，确定试样的耐压强度。
实施例5-15
通过使用由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂制备试样，使得所说的试样具有下列组成：SiO2 60wt％、CaO 0wt％、Al2O320wt％、Fe2O3 5wt％、MgO 5wt％、Na2O 5wt％、P2O5 5wt％、和F2.5wt％(用NaF调整)。在1,300℃加热熔化所说的试样60分钟，在1,400℃30分钟，在1500℃20分钟。然后，把试样倒入水中淬冷得到矿渣。所说的矿渣按与实施例5-13类似的方式处理，并测定其耐压强度。
实施例5-16
重复实施例5-13的过程，除了以不同粉碎程度试样实施例5-21的矿渣，每种矿渣的用量为40份(以重量计)，普通波特兰水泥的用量为60份(以重量计)以外，确定试样的耐压强度。
实施例5-17
通过使用由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂制备试样，使得所说的试样具有下列组成：SiO2 65wt％、CaO 0wt％、Al2O315wt％、Fe2O3 5wt％、MgO 5wt％、Na2O 0wt％、和F 2.5wt％(用NaF调整)。在1,300℃加热熔化所说的试样(C/S＝0)1小时，在1,400℃60分钟，在1500℃20分钟。然后，把试样倒入水中淬冷得到矿渣。所说的矿渣按与实施例5-13类似的方式处理，并测定其耐压强度。
实施例5-18
重复实施例5-13的过程，除了用40份重量的已经破碎的实施例5-17的矿渣和60份重量的普通波特兰水泥以外，确定试样的耐压强度。
实施例5-19
通过使用由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂制备试样，使得所说的试样具有下列组成：SiO2 85wt％、CaO 0wt％、Al2O30wt％、Fe2O3 10wt％、和Na2O 5wt％。在1,500℃加热熔化所说的试样(C/S＝0)1小时，在1,550℃40分钟，在1580℃20分钟。然后，把试样倒入水中淬冷得到矿渣。
在球磨机中把所说的矿渣粉碎到Blaine值表示为4,500cm2/g的粉碎程度，把20份重量的所得的粉碎后的矿渣与80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特兰水泥混合，从而得到混合水泥组合物。所说的组合物按与实施例5-13类似的方式处理，并测定其耐压强度。
实施例5-20
重复实施例5-13的过程，除了用40份重量的已经破碎的实施例5-19的矿渣和60份重量的普通波特兰水泥以外，确定试样的耐压强度。
实施例5-21
通过使用由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂制备试样，使得所说的试样具有下列组成：SiO2 90wt％、CaO 0wt％、Al2O30wt％、Na2O 5wt％、和F 5wt％(用NaF调整)。在1,500℃加热熔化所说的试样(C/S＝0)60分钟，在1,550℃60分钟，在1580℃20分钟。然后，把试样倒入水中淬冷得到矿渣，并测定其耐压强度。
实施例5-22
重复实施例5-19的过程，除了用40份重量的已经破碎的实施例5-21的矿渣和60份重量的普通波特兰水泥以外，确定试样的耐压强度。
实施例5-23
通过使用由Kanto Kagaku Co.，Ltd.制造的特定级别的化学试剂制备试样，使得所说的试样具有下列组成：SiO2 50wt％、CaO 0wt％、Al2O30wt％、Fe2O3 10wt％、MgO 15wt％、和Na2O 15wt％(C/S＝0)。在1,200℃加热熔化所说的试样1小时，在1,300℃1小时。然后，把试样倒入水中淬冷得到矿渣。
在球磨机中把所说的矿渣粉碎到Blaine值表示为4,500cm2/g的粉碎程度，把20份重量的所得的粉碎后的矿渣与80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特兰水泥混合，从而得到混合水泥组合物。所说的组合物按与实施例5-13类似的方式处理，并测定其耐压强度。
实施例5-24
重复实施例5-13的过程，除了用40份重量的实施例5-23的破碎的矿渣产物和60份重量的普通波特兰水泥以外，在用蒸汽养护后确定试样的耐压强度。
对比实施例5-5
通过单独使用普通波特兰水泥，重复实施例5-13的过程，然后用蒸汽养护后确定的耐压强度。同时，检测在硬化产物中残留的Ca(OH)2量。
对比实施例5-6
重复实施例5-13的过程，除了用已经在球磨机破碎使其Blaine值为4,500cm2/g的ISO标准砂代替实施例5-21中的矿渣以外，把20份重量的所说的破碎的砂和80份重量的”Chichibu-Onoda”牌普通波特兰水泥，从而得到水泥混合物组合物。用类似于在实施例5-13中描述的方法确定所说的组合物的耐压强度。
对比实施例5-7
重复实施例5-13的过程，除了使用40份重量的在对比实施例5-6中所述的破碎的标准砂和60份重量的普通波特兰水泥以外，在用蒸汽养护后确定试样的耐压强度。
测定在实施例5-1～5-25和对比实施例5-1～5-7中得到的每个试样的耐压强度。表13表示所用的矿渣的Blaine值为3,500cm2/g的情况下得到的数据，表14表示所用的矿渣的Blaine值为4,500cm2/g的情况下得到的数据。表15表示用蒸汽养护所说的试样时得到的数据。
                                                                            表13
    Ex.No. 水泥中的SO3(％)                            矿渣组成(wt.％)              耐压强度(kgf/cm2)a) Ca(OH)2 b)
SiO2 CaO  Al2O3 Fe2O3 MgO   Na2O P2O5 FK2O         Cl 摩尔比C/S
 day3天  day7天  day28天  day91天
Ex.5-1″ 5-2″ 5-3″ 5-4″ 5-5″ 5-6″ 5-7″ 5-8″ 5-9″ 5-10″ 5-11″ 5-12 2.0″″″″″″″″″″″ 33.4  33.9 14.2     5.0      2.4   1.43  7.0     0.0″   ″   ″       ″       ″    ″    ″      ″″         ″         ″                ″                ″          ″          ″               ″46.3  9.4  18.4     9.0      3.0   4.09  14.1    0.0″   ″   ″       ″       ″    ″    ″      ″″         ″         ″                ″                ″          ″          ″               ″38.1  19.6 17.2     12.1     3.2   3.95  1.6     0.2″   ″   ″       ″       ″    ″    ″      ″″         ″         ″                ″                ″          ″          ″               ″36.6  21.5 18.8     8.2      3.7   4.57  2.6     0.3″   ＂   ″       ″       ″    ″    ″      ″″          ″        ″                ″                ″          ″          ″               ″ 1.10″″0.21″″0.53″″0.63″″ 296248180291249155291260186290224138 414385263473384233426384249451342209 604593472603553328618576377623557330 690720662718728373------ ◎○△○△×○△×○△×
  C.Ex.5-1″ 5-2″ 5-3″ 5-4   ″″″″ 32.2  41.3 15.0     1.0      7.8   -     -       -″   ＂   ″       ″       ″    ″    ″      ″″         ″        ″                 ″                ″           ″          ″              ″(普通波特兰水泥) 1.37″″  286253195282  423422332454  602620589626  688715684716 ◎○□◎
注：
1)矿渣粉碎程度：3500cm2/g(Blaine值)
a)砂浆在水中养护之后的抗压强度
b)残留Ca(OH)2的量
◎很大的量                           ○较大的量
□较少的量                           △很少的量
×      无
                                                                          表14
  Ex.No.   水泥中的SO3(％)                                矿渣组成(wt.％)            耐压强度(kgf/cm2)a) Ca(OH)2 b)
SiO2 CaO   Al2O3 Fe2O3 MgO  Na2O  P2O5 FK2O          Cl  摩尔比C/S
3天 7天 28天 51天
  Ex.5-1″5-2″5-3″5-4″5-5″5-6″5-7″5-8″5-9″5-10″5-11″5-12″5-25C.Ex.5-1″5-2″5-3″5-4   2.03.02.03.02.03.02.03.02.03.02.03.02.03.02.03.02.03.02.03.02.03.02.03.03.02.0″″″ 33.4  33.9  14.2     5.0      2.4  1.43   7.0    0.0″   ″    ″       ″       ″   ″     ″     ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″46.3  9.4   18.4     9.0      3.0  4.09   14.1   0.0″   ″    ″       ″       ″   ″     ″     ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″38.1  19.6  17.2     12.1     3.2  3.95   1.6    0.2″   ″    ″       ″       ″   ″     ″     ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″36.6  21.5  18.8     8.2      3.7  4.57   2.6    0.3″   ″    ″       ″       ″   ″     ″     ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″          ″                 ″                ″         ″            ″            ″″         ″         ″                  ″                ″         ″            ″            ″32.2  41.3 15.0      1.0      7.8   -     -      -″   ″   ″        ″       ″    ″    ″     ″″         ″         ″                  ″                ″          ″           ″            ″(普通波特兰水泥)  1.10″″″″″0.21″″″″″0.53″″″″″0.63″″″″″1.37″″″  278367254304182211301371246277159161272359237259159152281374221266135144342278265213282  441513400443284309452492371379229243467467412387261230454468363371224217486460454369454  638677599636533528635636574550335323598608559547423385626644561542376349652614619586626  687738760810670685739751718688373352728714726656569453724734613680455427721668728705716 ◎○△○△×○△×○△×◎○□◎
注：C.Ex.：对比实施例
1)矿渣粉碎程度：4500cm2/g(Blaine值)
a)砂浆在水中养护之后的抗压强度
b)残留Ca(OH)2的量
◎很大的量                            ○较大的量
□较少的量                            △很少的量
×无
                                                        表15
Ex.No.                               矿渣组成(wt.％) 与波特兰水泥的混合比 蒸汽养护时间和耐压强度(kgf/cm)
SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O P2O5 F   摩尔比C/S
(蒸汽养护)12小时
Ex.5-13″5-14″5-15″5-16″5-17″5-18″5-19″5-20″5-21″5-22″5-23″5-24C.Ex.5-5″5-6″5-7 50     0  30       5        5   5     5      0″     ″ ″       ″       ″  ″    ″     060     0  20       5        5   5     2.5    2.5″     ″ ″       ″       ″  ″    ″     ″65     0  15       5        5   5     0      5″     0  ″       ″       ″  ″    0      ″85     0  0        10       0   5     0      085     0  0        10       0   5     0      090     0  0        0        0   5     0      590     0  0        0        0   5     0      550     0  0        10       15  15    10     0″     ″ ″       ″       ″  ″    ″     ″(普通波特兰水泥)波特兰水泥和ISO标准砂的粉碎产物的混合物`       ″(Blaine值：4500cm2/g) 0″″″″″″″″″0   P∶矿渣80∶2060∶2080∶2060∶4080∶2060∶2080∶2060∶4080∶2060∶4080∶2060∶40P∶砂80∶2060∶40 333.3277.7301.8310.1312.4324.5328.6(矿渣Blaine：4500)292.4(矿渣Blaine：4500)409.8(矿渣Blaine：4500)362.6(矿渣Blaine：4500)297.1(矿渣Blaine：4500)188.1(矿渣Blaine：4500)342281158
注：
P：波特兰水泥
1)残留Ca(OH)2的量
◎非常大的量                      ○较大的量
□较小的量                        △很少的量
×无
2)混合矿渣的粉碎程度(Blaine值)：
3000cm2/g，包括一部分4500cm2/g
本发明的硬化组合物在简单地与水混合并养护时，提供具有优良强度的硬化产物。所以，可以掺入到各种类型的混凝土材料中，也可以用作各种可养护的填料。此外，通过使用所说的组合物，可以有效地利用垃圾焚烧后的灰分和污水污泥，使其作为资源再循环。

Claims (19)

1.一种硬化组合物，其特征在于，含有(A)一种选自由污泥焚烧后的矿渣、垃圾焚烧后的物质制得的矿渣、和工业废料焚烧后的矿渣组成的组中的矿渣组合物；和
(B)一种碱性激活剂，
其中所述矿渣组合物(A)含有CaO和SiO2，且CaO/SiO2重量比不超过1.0，并且所述矿渣组合物(A)含有1-10wt％的碱性组分。
2.根据权利要求1的硬化组合物，其中，所说的矿渣组合物(A)是粉末、粒状、或颗粒的形式。
3.根据权利要求1的硬化组合物，其中，所说的碱性激活剂选自由碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属的弱酸盐、和碱土金属的弱酸盐组成的组中。
4.根据权利要求1的硬化组合物，其中，碱性激活剂(B)是波特兰水泥组合物。
5.根据权利要求4的硬化组合物，其中，所说的碱性激活性(B)是波特兰水泥组合物，并在所说的组合物中掺入高炉矿渣。
6.一种权利要求1-5中任何一项的硬化组合物，其特征在于，矿渣组合物(A)含有0～37wt％的CaO、23～90wt％的SiO2、和0～40wt％的Al2O3和0.1～50wt％的一种或多种选自由氧化铁、碱性组分、含磷组分、二氧化钛、氧化锰、和氧化镁组成的组中的化合物，和/或0.1～10wt％的卤素。
7.根据权利要求6的硬化组合物，其中，所说的矿渣组合物(A)中的氧化铁、碱性组分、含磷组分、二氧化钛、氧化锰和氧化镁的含量分别为0～20wt％、0～30wt％、0～25wt％、0～20wt％、0～10wt％和0～10wt％。
8.根据权利要求6的硬化组合物，其中，以所说的矿渣组合物(A)的重量为基准，所说的氧化铁含量为0.5～20wt％。
9.根据权利要求6的硬化组合物，其中，以所说的矿渣组合物(A)的重量为基准，所说的碱性组分的含量为0.1～20wt％。
10.根据权利要求6的硬化组合物，其中，以所说的矿渣组合物(A)的重量为基准，所说的含磷组分的含量为0.5～10wt％。
11.根据权利要求6的硬化组合物，其中，以所说的矿渣组合物(A)的重量为基准，所说的二氧化钛的含量为0.1～20wt％。
12.根据权利要求6的硬化组合物，其中，以所说的矿渣组合物(A)的重量为基准，所说的氧化锰的含量为0.1～5wt％。
13.根据权利要求6的硬化组合物，其中，以所说的矿渣组合物(A)的重量为基准，所说的氧化镁的含量为0.1～10wt％。
14.根据权利要求6的硬化组合物，其中，以所说的矿渣组合物(A)的重量为基准，一种或多种选自由氧化铁、碱性组分、含磷组分、二氧化钛、氧化锰、氧化镁组成的组中的化合物的总量为5～50wt％。
15.根据权利要求6的硬化组合物，其中，在所说的矿渣组合物中的CaO与SiO2的重量比不大于1.3。
16.一种通过在权利要求1定义的硬化组合物和水的混合物的硬化得到的硬化产物。
17.一种通过在权利要求1定义的硬化组合物和水的混合物的养护得到的硬化产物。
18.一种通过在权利要求1定义的硬化组合物、水和骨科的混合物的养护得到的硬化产物。
19.根据权利要求18的硬化产物，其中，包括所说的矿渣组合物(A)以粗粉碎的形式作为骨料。
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