CN117682781B - 一种利用红层制备辅助胶凝材料的方法、用途及评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水泥技术领域，具体公开一种利用红层制备辅助胶凝材料的方法、用途及评价方法。所述制备方法是将红层自然风干或烘干；然后置于干湿循环装置内在48h内循环进行湿化‑干燥25～35次以崩解红层；将崩解后的红层破碎并过筛得到粒度小于140目的红层粉体；将红层粉体升温至800～900℃并保温1～2h后空冷，得到煅烧后的红层作为辅助胶凝材料；还包括制备评价，所述制备评价包括替代效果评价、减碳评价、降能评价、盈利评价、综合评价步骤。本发明具有工艺简单、材料来源广、力学性能好、节能减排、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明属于水泥技术领域，具体涉及一种工艺简单、材料来源广、力学性能好、节能减排、成本低的利用红层制备辅助胶凝材料的方法、用途及评价方法。
背景技术
长期以来，建材行业的高碳排放、高污染、高能源消耗备受诟病，据悉2021年中国建材行业碳排放14.8亿吨，其中水泥行业共排放12.3亿吨，约占建材行业碳总排放量80%。因此，建材行业节能减材、降低排放是目前迫切需要解决的问题，特别是水泥行业更是重中之重。
传统水泥在生产时，大量石灰石、黏土等原料会被送入锅炉中高温煅烧成熟料，这一过程不仅会造成大量的二氧化碳排放，而且还需要消耗大量的石灰石和煤炭，对环境影响较大。为此，现有技术中出现了采用如矿渣、粉煤灰、火山灰、石膏、石英粉、金属尾矿等各种废弃物为生产原料，通过工艺创新转化为新型胶凝材料以替代水泥生产中的部分熟料，从而减少熟料的使用量，并且部分原料还能提高混凝土的强度，最终达到降低水泥生产能耗、碳排放和资源消耗量的目的。如有通过将钢渣颗粒在醋酸铵介质及掺杂剂作用下预处理，然后将钢渣颗粒制粉形成微米粒级的粉体，最后将钢渣粉体和高炉矿渣微粉、石膏混磨，得到可部分或全部替代水泥的胶凝材料，从而降低水泥的使用量。又如以比表面积≥250m2/kg的除尘灰（钢渣破碎、筛分、磁选加工处理过程中，经除尘装置搜集得到的环境除尘灰）为主要原料，混合比表面积≥350m2/kg的矿粉、熟石灰和石膏形成胶凝掺合料，从而在水泥砂浆中替代部分水泥。但是，目前的废弃物大多来源较为局限，并且部分还需要高温焙烧、化学处理或超细破碎等再加工，而且部分还需要添加无机或有机添加剂，有的仍需要消耗如熟石灰、石膏等自然资源，导致生产过程较为复杂且成本较高，限制了规模化应用。
红层（redbeds）主要指侏罗纪、白垩纪及少量三叠纪及早古近纪形成的，已经成岩的，主色调为红色的泥岩、粉砂岩、砂岩等岩性的陆相及浅水湖相沉积物。红层在我国主要分布在西南、华南、东南和西北地区，其他地区只有零星分布。随着城市、道桥和矿山建设，越来越多的红层作为固体废弃物被掩埋或堆放，不仅占有土地资源，而且扬尘还会污染周边空气，并且还增加了相关建设单位的成本。现有技术中为了消减红层或发挥红层的特性，也有将红层粉碎制砂作为水泥砂浆的骨架，或者将红层粉碎过筛作为彩色水泥的显色物质，但作为水泥砂浆骨架由于本身强度较低，因此为了保证水泥砂浆质量只能少量利用，而彩色水泥用量有限，导致红层的用量也较少。
为此，探索利用来源广泛的红层等废弃物取代部分水泥制备胶凝材料，降低水泥产量、节约资源和提高环境质量，成为了水泥行业可持续发展的有效途径之一。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明提供了一种工艺简单、材料来源广、力学性能好、节能减排、成本低的利用红层制备辅助胶凝材料的方法，还提供了一种前述方法制备得到的辅助胶凝材料在砂浆中的用途，以及提供了一种利用红层制备辅助胶凝材料的方法的评价方法。
本发明的利用红层制备辅助胶凝材料的方法是这样实现的：包括红层干燥、红层崩解、破碎过筛、红层粉体煅烧步骤，具体步骤的内容为：
A、红层干燥：将获取的红层自然风干或烘干，得到干燥红层；
B、红层崩解：将干燥红层置于干湿循环装置内，在48h内进行湿化-干燥循环处理25～35次，得到崩解后的红层；
C、破碎过筛：将崩解后的红层采用破碎机进行破碎，然后过筛得到粒度小于140目的红层粉体；
D、红层粉体煅烧：将红层粉体升温至800～900℃并保温煅烧1～2h，保温完成后空冷，得到煅烧后的红层作为辅助胶凝材料。
进一步的，所述A步骤中红层自然风干是将获取的红层放置于通风良好、光照充足的室内，自然风干至单位体积红层每周的重量变化小于3%结束，得到干燥红层；红层烘干是将获取的红层放置于烘干装置中，在105～110℃温度下烘干至含水率小于5%结束，得到干燥红层。
进一步的，所述B步骤中干燥红层在干湿循环装置内以流速0.5～1.0m/s的水流中进行浸泡，浸泡后的红层在风速为1～2m/s且光照强度为80000～120000lux的条件下进行干燥。
进一步的，所述C步骤中崩解后的红层采用颚式破碎机、圆锥破碎机或辊式破碎机进行破碎，破碎后的红层过筛，得到粒度小于140目的红层粉体，筛上红层返回破碎机再次破碎。
进一步的，破碎后的红层过筛，得到粒度为140～200目的红层粉体。
进一步的，过筛得到的红层粉体比表面积为600～800m2/kg。
进一步的，所述D步骤中红层粉体以5～10℃/min的升温速率升温至800～900℃并保温，保温结束后立即出炉空冷，得到煅烧后的红层作为辅助胶凝材料。
本发明前述方法制备得到的辅助胶凝材料在砂浆中的用途是这样实现的：所述辅助胶凝材料在砂浆中对硅酸盐水泥的替代度为1～50%。
进一步的，本发明利用红层制备辅助胶凝材料的方法还包括制备评价，所述制备评价包括替代效果评价、减碳评价、降能评价、盈利评价、综合评价步骤，具体步骤的内容为：
S10、替代效果评价：将煅烧红层分别以不同的比例替代水泥砂浆中的水泥，并用纯水泥砂浆作为对照组，然后按照规定制备水泥砂浆试样，随后按照规范测试前述不同水泥替代比的水泥砂浆试样28d的抗压强度和抗折强度；定义劣化系数Lc和Lf来评价煅烧红层作为一种辅助胶凝材料在水泥砂浆中的替代效果：
L C =(A 1 －B i )/A 1 ，
L f =(A 2 －C i )/A 2 ，
式中：A 1 为对照组水泥浆体试样28d抗压强度，B i 为不同替代比水泥砂浆试样28d抗压强度，A 2 为对照组水泥浆体试样28d抗折强度，C i 为不同替代比水泥砂浆试样28d抗折强度；
S20、减碳评价：根据红层干燥步骤中的干燥设备、红层崩解步骤中的水循环设备和风机及光照设备、破碎过筛步骤中的破碎机和筛分设备、红层粉体煅烧步骤中的煅烧设备的工作功率和工作时间折算得到CO2的排放量，然后定义减碳系数Cc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行环境评价：
Cc=(A 3 －D i )/A 3 ，
式中：A 3 为对照组水泥浆体试样产生的CO2排放量，D i 为不同替代水泥砂浆试样产生的CO2排放量；
S30、降能评价：根据红层干燥步骤中的干燥设备、红层崩解步骤中的水循环设备和风机及光照设备、破碎过筛步骤中的破碎机和筛分设备、红层粉体煅烧步骤中的煅烧设备的工作功率和工作时间，计算得到生产单位重量煅烧红层的能耗，然后定义降能系数Ec，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行能耗评价：
Ec=(A 4 －E i )/A 4 ，
式中：A 4 为对照组水泥浆体试样的能源消耗，E i 为不同替代比水泥砂浆试样的能源消耗；
S40、盈利评价：根据S30步骤的能耗及单位电价，得到单位重量煅烧红层的成本，然后定义盈利系数Rc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料的经济效益进行评价：
R C =(A 5 －F i )/A 5 ，
式中：A 5 为对照组水泥浆体试样的成本费用，F i 为不同替代水泥比砂浆试样的成本费用；
S50、综合评价：设置Lc、L f 、Cc、Ec及R C 的阈值，若Lc及L f 小于阈值且Cc、Ec及R C 大于阈值，则判定煅烧红层作为一种辅助胶凝材料部分替代水泥在此替代比下有较高的实用性，否则不具有实用性。
进一步的，所述制备评价还包括崩解效果评价：破碎完成后，以干湿循环前后1kg岩样破碎程度CI和破碎机所耗能量EI为指标评价红层的崩解效果：
CI=M X ，
EI=P×T，
式中：M X 为1kg红层破碎完成过X目筛后的重量；P为所用破碎机的功率，单位kW；T为破碎1kg红层所耗时间，单位h；
当CI>0.5且EI<90时，则认为崩解效果达标，否则增加红层崩解步骤中湿化-干燥的循环次数。
进一步的，所述S20步骤中将煅烧红层分别以10%、20%、30%、40%和50%的比例替代水泥砂浆中的水泥。
本发明的有益效果：
1、本发明的制备方法依次通过将红层干燥、湿化-干燥崩解、破碎过筛及粉体煅烧步骤，从而制备得到辅助胶凝材料以替代水泥砂浆中的部分水泥，不仅可有效降低水泥生产的能耗、碳排放和资源消耗量，而且本发明无需化学处理或超细破碎等再加工，也无需添加无机或有机的添加剂，也仅消耗红层而无其它自然资源消耗，虽然有煅烧过程但温度及时间较短，可有效减少能耗和碳排放量，因此整体的制备原料单一和分布广、工艺简单且成本较低，并且还能大量消减作为固体废弃物的红层。
2、本发明的制备方法创新采用低能耗的湿化-干燥循环过程来崩解经干燥的红层，可有效减轻高能耗的破碎作业量，然后对破碎红层过筛得到粒度小于140目的红层粉体，相较现有技术中需过200目（粒径小于0.075mm）乃至400目筛的胶凝材料原料，即可显著减少破碎的作业量，而红层粉体中较小粒径的粉体比表面积较大，有利于水化反应的快速发生，能提高砂浆或混凝土的早期强度，且红层粉体中较大粒径的粉体则能避免小粒径的团聚现象，改善砂浆的流动性，使砂浆在保持较小坍落度的同时，具有良好的泵送性能。
3、本发明创新将红层粉体进行高温煅烧，使红层中的复杂组分发生化学反应而硬化，以便作为辅助胶凝材料替代水泥在混凝土中起到坚固的作用，并且高温煅烧还可以将红层中不稳定的无机及有机杂质破坏分解，从而保证作为辅助胶凝材料的质量。
4、本发明的制备方法通过对替代效果、减碳、降能及盈利进行综合评价，从而能够保证制备得到的辅助胶凝材料在性能上能部分替代水泥，同时还能兼顾减碳、降能及盈利等多个方面，最终使制备得到的辅助胶凝材料在对应替代比下仍有较高的实用性。
综上所述，本发明具有工艺简单、材料来源广、力学性能好、节能减排、成本低的特点。
附图说明
图1为本发明的干湿循环装置结构示意图；
图2为本发明的实施例中湿化-干燥循环处理流程图；
图3为本发明的实施例流程图；
图中：1-循环管路，2-进水口，3-溢流管，4-增压泵，5-鼓风机，6-光照仪，7-排气孔，8-风速测量仪，9-升降装置，10-氙灯，11-置物板，12-液位计，13-出水口，14-流速测量仪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所做的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
如图1、2和3所示，利用红层制备辅助胶凝材料的方法是这样实现的：包括红层干燥、红层崩解、破碎过筛、红层粉体煅烧步骤，具体步骤的内容为：
A、红层干燥：将获取的红层自然风干或烘干，得到干燥红层；
B、红层崩解：将干燥红层置于干湿循环装置内，在48h内进行湿化-干燥循环处理25～35次，得到崩解后的红层；
C、破碎过筛：将崩解后的红层采用破碎机进行破碎，然后过筛得到粒度小于140目的红层粉体；
D、红层粉体煅烧：将红层粉体升温至800～900℃并保温煅烧1～2h，保温完成后空冷，得到煅烧后的红层作为辅助胶凝材料。
所述A步骤中红层自然风干是将获取的红层放置于通风良好、光照充足的室内，自然风干至单位体积红层每周的重量变化小于3%结束，得到干燥红层；红层烘干是将获取的红层放置于烘干装置中，在105～110℃温度下烘干至含水率小于5%结束，得到干燥红层。
所述B步骤中干燥红层在干湿循环装置内以流速0.5～1.0m/s的水流中进行浸泡，浸泡后的红层在风速为1～2m/s且光照强度为80000～120000lux的条件下进行干燥。
所述C步骤中崩解后的红层采用颚式破碎机、圆锥破碎机或辊式破碎机进行破碎，破碎后的红层过筛，得到粒度小于140目的红层粉体，筛上红层返回破碎机再次破碎。
破碎后的红层过筛，得到粒度为140～200目的红层粉体。
过筛得到的红层粉体比表面积为600～800m2/kg。
所述D步骤中红层粉体以5～10℃/min的升温速率升温至800～900℃并保温，保温结束后立即出炉空冷，得到煅烧后的红层作为辅助胶凝材料。
本发明的前述方法制备得到的辅助胶凝材料在砂浆中的用途，所述辅助胶凝材料在砂浆中对硅酸盐水泥的替代度为1～50%。
本发明利用红层制备辅助胶凝材料的方法还包括制备评价，所述制备评价包括替代效果评价、减碳评价、降能评价、盈利评价、综合评价步骤，具体步骤的内容为：
S10、替代效果评价：将煅烧红层分别以不同的比例替代水泥砂浆中的水泥，并用纯水泥砂浆作为对照组，然后按照规定制备水泥砂浆试样，随后按照规范测试前述不同水泥替代比的水泥砂浆试样28d的抗压强度和抗折强度；定义劣化系数Lc和Lf来评价煅烧红层作为一种辅助胶凝材料在水泥砂浆中的替代效果：
LC=(A1－Bi)/A1，
Lf=(A2－Ci)/A2，
式中：A1为对照组水泥浆体试样28d抗压强度，Bi为不同替代比水泥砂浆试样28d抗压强度，A2为对照组水泥浆体试样28d抗折强度，Ci为不同替代比水泥砂浆试样28d抗折强度；
S20、减碳评价：根据红层干燥步骤中的干燥设备、红层崩解步骤中的水循环设备和风机及光照设备、破碎过筛步骤中的破碎机和筛分设备、红层粉体煅烧步骤中的煅烧设备的工作功率和工作时间折算得到CO2的排放量，然后定义减碳系数Cc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行环境评价：
Cc=(A3－Di)/A3，
式中：A3为对照组水泥浆体试样产生的CO2排放量，Di为不同替代水泥砂浆试样产生的CO2排放量；
S30、降能评价：根据红层干燥步骤中的干燥设备、红层崩解步骤中的水循环设备和风机及光照设备、破碎过筛步骤中的破碎机和筛分设备、红层粉体煅烧步骤中的煅烧设备的工作功率和工作时间，计算得到生产单位重量煅烧红层的能耗，然后定义降能系数Ec，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行能耗评价：
Ec=(A4－Ei)/A4，
式中：A4为对照组水泥浆体试样的能源消耗，Ei为不同替代比水泥砂浆试样的能源消耗；
S40、盈利评价：根据S30步骤的能耗及单位电价，得到单位重量煅烧红层的成本，然后定义盈利系数Rc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料的经济效益进行评价：
RC=(A5－Fi)/A5，
式中：A5为对照组水泥浆体试样的成本费用，Fi为不同替代水泥比砂浆试样的成本费用；
S50、综合评价：设置Lc、Lf、Cc、Ec及RC的阈值，若Lc及Lf小于阈值且Cc、Ec及RC大于阈值，则判定煅烧红层作为一种辅助胶凝材料部分替代水泥在此替代比下有较高的实用性，否则不具有实用性。
所述制备评价还包括崩解效果评价：破碎完成后，以干湿循环前后1kg岩样破碎程度CI和破碎机所耗能量EI为指标评价红层的崩解效果：
CI=M X ，
EI=P×T，
式中：M X 为1kg红层破碎完成过X目筛后的重量；P为所用破碎机的功率，单位kW；T为破碎1kg红层所耗时间，单位h；
当CI>0.5且EI<90时，则认为崩解效果达标，否则增加红层崩解步骤中湿化-干燥的循环次数。
所述S20步骤中将煅烧红层分别以10%、20%、30%、40%和50%的比例替代水泥砂浆中的水泥。
实施例1
S100、首先将通过钻芯取样获取的废弃红层运至实验室，自然风干：
S110、将所取废弃红层放置于通风良好、光照充足的室内自然风干，或者将红层放置于烘干装置中烘干，以去除红层内部多余水分，便于后续加工。
S120、每风干一周，取部分废弃红层进行称重，若相邻两周的重量变化＜3%，则风干完成，可以进行下一步处理。若未满足上述条件，则继续延长风干时间。
S130、或者将获取的红层放置于烘干装置中，在105～110℃下烘干16～30h，以驱除红层中的大量自由水和吸湿水，至满足含水率小于5%时出炉，得到干燥红层。
S200、对S120处理完成的废弃红层进行干湿循环处理，加速红层的崩解，利于后续破碎处理得到红层粉末：
S210、利用如图1所示的自制干湿循环装置，可以更真实地还原岩石的实际崩解过程：
S211、湿化过程采用动水条件来进行红层的浸泡，可以更好地模拟水流对岩样崩解的加速作用：关闭排气孔7，将红层放置于置物板11上，往干湿循环装置内部加水，通过液位计12观察，使水位线位于循环管路1的进水口2和溢流管3之间；打开升降装置9，使红层全部位于液面以下；打开循环管路1上的增压泵4和阀门，使得装置内部的水以0.5～1.0m/s的流速流动，通过流速测量仪14实时测量水流流速；此外，调节增压泵4的功率大小改变流速大小。
S212、干燥过程采用氙灯10和鼓风机5，可以更好地模拟太阳光照射和风速对岩样崩解的加速作用：浸泡结束后打开排气孔7，利用升降装置9将红层抬升至液面以上；打开鼓风机5和氙灯10，并通过风速测量仪8和光照仪6实时测量风速和光照强度来调节鼓风机5和氙灯10的功率大小，使装置内风速处于1～2m/s，光照强度维持在100000lux左右。
S213、湿化和干燥过程在24h内循环30次后进行后续处理。
S300、采用颚式破碎机对S213干湿循环后的废弃红层破碎成碎末。
S310、破碎完成后，以S200前后1kg的岩样破碎程度CI和破碎机所耗能量EI为指标，评价S200对废弃红层的崩解效果：
CI=M X ，
EI=P×T，
式中：M X 为1kg红层破碎完成过X目筛后的重量；P为所用破碎机的功率，单位kW；T为破碎1kg红层所耗时间，单位h。
当CI>0.5kg且EI<90Wh时，则认为崩解效果达标，否则增加红层崩解步骤中湿化-干燥的循环次数。
S320、对破碎后的红层碎末进行过筛处理：
S321、将破碎后的红层过筛，得到粒度为140～200目的红层粉体，以使红层能够作为辅助胶凝材料使用。
S322、过筛剩余的大块红层碎末重复S300至本步骤，直至将所有岩样处理成红层粉末。
S400、用马弗炉对红层粉末进行煅烧处理，得到辅助胶凝材料：
S410、将红层粉末以5～10℃/min的升温速率升温至800～900℃，并保温1～2h。保温完成后立即取出自然冷却，得到煅烧红层，即为辅助胶凝材料。
S420、具体地，升温速率为5℃/min、8℃/min或10℃/min，煅烧温度为800℃、850℃或900℃，保温时间为1h、1.5h或2h。
S500、将利用上述辅助胶凝材料的制备方法得到的煅烧红层应用于水泥砂浆中，等量替代水泥，减少水泥的用量：
S510、设计5种替代比，记作R1、R2、R3、R4和R5，分别对应水泥替代比为10%、20%、30%、40%和50%的试样，用纯水泥砂浆作为对照组R0。按照规范GBT17671-2021制备水泥砂浆试样，每种配合比制备3个相同试样，砂浆配合比见下表1：
表1水泥砂浆试样砂浆配合比
S520、按照规范GBT17671-2021测试S510中不同水泥替代比水泥砂浆试样28d的抗压强度和抗折强度，结果见表2。
表2水泥砂浆试样各项指标
定义劣化系数Lc和Lf来评价煅烧红层作为一种辅助胶凝材料在水泥砂浆中的替代效果：
L C =(A 1 －B i )/A 1 ，
L f =(A 2 －C i )/A 2 ，
式中：A 1 为对照组水泥浆体试样28d抗压强度，B i 为不同替代比水泥砂浆试样28d抗压强度，A 2 为对照组水泥浆体试样28d抗折强度，C i 为不同替代比水泥砂浆试样28d抗折强度。
S530、水泥行业是仅次于钢铁行业的第二大温室气体排放源，约占全球CO2排放量的6～8%。本发明的辅助胶凝材料替代部分水泥，可以在一定程度上减少碳排放：
S531、生产煅烧红层过程中产生的CO2根据氙灯10、鼓风机5、颚式破碎机和马弗炉的工作功率和工作时间计算得到。生产1kg煅烧红层的CO2排放量约为0.005kg，生产1kg水泥熟料的CO2排放量约为0.57kg。
S532、定义减碳系数Cc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行环境评价：
Cc=(A 3 －D i )/A 3 ，
式中：A 3 为对照组水泥浆体试样产生的CO2排放量，D i 为不同替代水泥砂浆试样产生的CO2排放量。S510中不同水泥砂浆试样的CO2排放量如表2。
S540、水泥制造是一个高能耗的过程，在高度能源密集型的生产中，水泥行业消耗了大约12～15%的工业能源。本发明的辅助胶凝材料使用可以在一定程度上降低水泥行业的能源消耗：
S541、生产煅烧红层过程中所消耗的能量根据氙灯10、鼓风机5、颚式破碎机和马弗炉的工作功率和工作时间计算得到。生产1kg煅烧红层所需能量约为1.89MJ，生产1kg水泥熟料所需能量约为3.3MJ。
S542、定义降能系数Ec，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行能耗评价：
Ec=(A 4 －E i )/A 4 ，
式中：A 4 为对照组水泥浆体试样的能源消耗，Ei为不同替代比水泥砂浆试样的能源消耗。S510中不同水泥砂浆试样的能源消耗如表2。
S550、辅助胶凝材料由于替代了部分水泥，可以节省成本，提高利润。目前，红层的获取并不需要付费，甚至可以向建筑公司收取处理费来获利：
S551、煅烧红层的成本只通过电费计算，1kg煅烧红层的成本约为0.52元，1kg水泥熟料的成本约为8元。
S552、定义盈利系数Rc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料的经济效益进行评价：
R C =(A 5 －F i )/A 5 ，
式中：A 5 为对照组水泥浆体试样的成本费用，Fi为不同替代水泥比砂浆试样的成本费用。S510中不同水泥砂浆试样的成本费用如表2。
S560、综合考虑煅烧红层对水泥砂浆力学性能的影响、环境评价、能耗评价和成本分析，首先设置Lc、L f 、Cc、Ec及R C 的阈值分别对应为0.3、0.3、0.3、0.2、0.3；如果劣化系数Lc<0.3，Lf<0.3；减碳系数Cc>0.3；降能系数>0.2；盈利系数>0.3，那么煅烧红层作为一种辅助胶凝材料部分替代水泥在此替代比下有较高的实用性，在此替代比下，掺入煅烧红层的水泥砂浆强度虽略低于纯水泥砂浆，但却有更高的环境效益，更低的能耗和成本；否则判断为不具有实用性。
Claims (8)
1.一种利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于包括红层干燥、红层崩解、破碎过筛、红层粉体煅烧步骤，具体步骤的内容为：
A、红层干燥：将获取的红层自然风干或烘干，得到干燥红层；
B、红层崩解：将干燥红层置于干湿循环装置内，在48h内进行湿化-干燥循环处理25～35次，得到崩解后的红层；
C、破碎过筛：将崩解后的红层采用破碎机进行破碎，然后过筛得到粒度小于140目的红层粉体；
D、红层粉体煅烧：将红层粉体升温至800～900℃并保温煅烧1～2h，保温完成后空冷，得到煅烧后的红层作为辅助胶凝材料；
还包括制备评价，所述制备评价包括替代效果评价、减碳评价、降能评价、盈利评价、综合评价步骤，具体步骤的内容为：
S10、替代效果评价：将煅烧红层分别以不同的比例替代水泥砂浆中的水泥，并用纯水泥砂浆作为对照组，然后按照规定制备水泥砂浆试样，随后按照规范测试前述不同水泥替代比的水泥砂浆试样28d的抗压强度和抗折强度；定义劣化系数L c 和L f 来评价煅烧红层作为一种辅助胶凝材料在水泥砂浆中的替代效果：
L C =(A 1 －B i )/A 1 ，
L f =(A 2 －C i )/A 2 ，
式中：A 1 为对照组水泥浆体试样28d抗压强度，B i 为不同替代比水泥砂浆试样28d抗压强度，A 2 为对照组水泥浆体试样28d抗折强度，C i 为不同替代比水泥砂浆试样28d抗折强度；
S20、减碳评价：根据红层干燥步骤中的干燥设备、红层崩解步骤中的水循环设备和风机及光照设备、破碎过筛步骤中的破碎机和筛分设备、红层粉体煅烧步骤中的煅烧设备的工作功率和工作时间折算得到CO2的排放量，然后定义减碳系数Cc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行环境评价：
Cc=(A 3 －D i )/A 3 ，
式中：A 3 为对照组水泥浆体试样产生的CO2排放量，D i 为不同替代水泥砂浆试样产生的CO2排放量；
S30、降能评价：根据红层干燥步骤中的干燥设备、红层崩解步骤中的水循环设备和风机及光照设备、破碎过筛步骤中的破碎机和筛分设备、红层粉体煅烧步骤中的煅烧设备的工作功率和工作时间，计算得到生产单位重量煅烧红层的能耗，然后定义降能系数Ec，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料进行能耗评价：
Ec=(A 4 －E i )/A 4 ，
式中：A 4 为对照组水泥浆体试样的能源消耗，E i 为不同替代比水泥砂浆试样的能源消耗；
S40、盈利评价：根据S30步骤的能耗及单位电价，得到单位重量煅烧红层的成本，然后定义盈利系数Rc，对煅烧红层作为一种辅助胶凝材料的经济效益进行评价：
R C =(A 5 －F i )/A 5 ，
式中：A 5 为对照组水泥浆体试样的成本费用，F i 为不同替代水泥比砂浆试样的成本费用；
S50、综合评价：设置Lc、L f 、Cc、Ec及R C 的阈值，若Lc及L f 小于阈值且Cc、Ec及R C 大于阈值，则判定煅烧红层作为一种辅助胶凝材料部分替代水泥在此替代比下有较高的实用性，否则不具有实用性。
2.根据权利要求1所述利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于所述A步骤中红层自然风干是将获取的红层放置于通风良好、光照充足的室内，自然风干至单位体积红层每周的重量变化小于3%结束，得到干燥红层；红层烘干是将获取的红层放置于烘干装置中，在105～110℃温度下烘干至含水率小于5%结束，得到干燥红层。
3.根据权利要求1所述利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于所述B步骤中干燥红层在干湿循环装置内以流速0.5～1.0m/s的水流中进行浸泡，浸泡后的红层在风速为1～2m/s且光照强度为80000～120000lux的条件下进行干燥。
4.根据权利要求1所述利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于所述C步骤中崩解后的红层采用颚式破碎机、圆锥破碎机或辊式破碎机进行破碎，破碎后的红层过筛，得到粒度小于140目的红层粉体，筛上红层返回破碎机再次破碎。
5.根据权利要求4所述利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于破碎后的红层过筛，得到粒度为140～200目的红层粉体。
6.根据权利要求4所述利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于过筛得到的红层粉体比表面积为600～800m2/kg。
7.根据权利要求1至6任意一项所述利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于所述D步骤中红层粉体以5～10℃/min的升温速率升温至800～900℃并保温，保温结束后立即出炉空冷，得到煅烧后的红层作为辅助胶凝材料。
8.根据权利要求1所述利用红层制备辅助胶凝材料的方法，其特征在于所述制备评价还包括崩解效果评价：破碎完成后，以干湿循环前后1kg岩样破碎程度CI和破碎机所耗能量EI为指标评价红层的崩解效果：
CI=M X ，
EI=P×T，
式中：M X 为1kg红层破碎完成过X目筛后的重量；P为所用破碎机的功率，单位kW；T为破碎1kg红层所耗时间，单位h；
当CI>0.5且EI<90时，则认为崩解效果达标，否则增加红层崩解步骤中湿化-干燥的循环次数。
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