钢渣对水泥混凝土性能的影响

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1、实用标准文案钢渣对水泥混凝土性能的影响一、前言钢渣是炼钢工业的废渣，主要来自炼钢时加入的石灰石、白云石和铁矿石等冶炼熔剂，为调整钢材性质而加入的造渣材料，以及高温下融化成的两个互不熔解的液相炉料中分离出来的杂质等，其排放量约为粗钢产量的12%~20%左右。据统计，2006年我国钢铁渣的堆存量约4亿吨，占地约2700万m2，新产生的钢渣约5800万吨；2007年我国钢铁工业排出钢渣量达到了8500万吨，2008年我国全年钢渣排放量达7000余万吨，全国钢渣累计积存量达到3亿多吨。若不对堆放的钢渣进行及时有效的处理，不仅占用大量土地资源，还会造成环境污染。目前钢渣主要应用于路基工

2、程、工程回填料和沥青混凝土集料等，而在水泥混凝土中的应用不到其利用总量的10%。近几年来，人们主要研究了钢渣胶凝性的激发途径和制备新材料的可行性，但钢渣对水泥混凝土力学性能和耐久性影响的理论研究尚不够系统和深人，因此，加强这方面的理论研究显得非常有必要，可以为钢渣资源化提供知识基础，使分布广、数量大的钢渣作为矿物掺合料在水泥混凝土中得到充分应用成为现实，在获得巨大的经济效益的同时也有利于保护环境，节约资源与能源，实现水泥混凝土材料的可持续发展。二、钢渣的性质钢渣矿物组成主要是硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸盐和少量的方镁石以及游离氧化钙，钢渣的化学成分主要有CaO,SiO3,Fe2

3、O3,MgO，此外还有少量A12O3,MnO2,P2O5等。可见钢渣矿物化学组成与硅酸盐水泥熟料相似。钢渣经化学激发和机械激发后均具有较强的水硬胶凝性，具备用作水泥混合材和混凝土掺合料的基础条件。但钢渣的形成温度比硅酸盐水泥熟料高200~300℃，并且在钢渣缓慢冷却过程中C3S大部分发生分解，因此钢渣中处于介稳态的C3S所占密度较少，C3S的含量远低于水泥熟料。此外，由于钢渣的冷却速度很慢，C3S晶格发生重排，活性较高的β-C2S向活性较低的r精彩文档实用标准文案-GS转化，这也是钢渣活性低于水泥熟料的另一个原因，钢渣因此也被称为过烧硅酸盐水泥熟料。目前导致钢渣在水泥混凝土中

4、应用受限的主要原因有两个：(1)钢渣的成分复杂多变不同钢厂，采用炼钢工艺不同，原料来源不同，钢渣的矿物、化学成分含量存在差异，即使同一钢厂，不同批次的钢渣也存在细微差异。(2)钢渣可能存在安定性不良的问题钢渣中存在的少量游离CaO，在混凝土硬化后缓慢水化生成Ca(OH)2,体积增至1.98倍，部分学者认为这是导致钢渣安定性不良的重要因索；另外，有研究表明，当钢渣中金属铁粒含量在2.2%以上时，压蒸试验的安定性不合格，因此钢渣必须经过磁选。三、钢渣掺合料对混凝土流动性及强度的影响3.1钢渣掺合料对混凝土流动性的影响(1)钢渣掺量对混凝土流动性的影响钢渣的活性较低，达到可塑性所需

5、的水量较少，用钢渣替代部分水泥后，复合胶凝材料的需水量小于等质量纯水泥的需水量。因此，在用水量不变的情况下，掺人钢渣会增加混凝士的流动性。李永鑫等研究结果发现，当水灰比较低时，掺人钢渣能够改善混凝土的流动性，且在一定程度上钢渣掺量越大，效果越明显。当水灰比较高时，掺人钢渣也能在一定程度上改善混凝土的流动性，但掺量较大时，混凝土的抗离析能力下降。在钢渣掺量为15%~25%时，流动性普遍提高，对提高混凝土的流动性有利;但当掺量进一步增大时，流动度有停滞或倒缩现象。在混凝土初凝前，由于胶凝材料中的C3S、C2S、C4AF等逐渐水化，随着时间的推移，混凝土的流动性会降低。而钢渣中类硅

6、酸盐水泥熟料的矿物的水化活性低、水化速度慢，因此，用钢渣替代部分水泥可以在一定程度上抑制新拌混凝土流动性的降低。相关研究结果表明，相比基准混凝土，掺钢渣的混凝土保持流动性的能力增强，且钢渣的掺量越大，混凝土保持流动性的能力越强。朱航等研究表明，利用钢渣做掺合料，可制备初始坍落度大于18cm的混凝土，与基准混凝土相比，掺加钢渣的混凝土初始坍落度约大1~精彩文档实用标准文案2cm。同时钢渣降低混凝土坍落度经时损失的作用也比较明显，且钢渣掺量越大，减小坍落度经时损失的作用越突出。可见，钢渣的掺人不仅有利于提高新拌混凝土的流动性，还能抑制混凝土的经时坍落度损失。(2)钢渣细度对混凝土

7、流动性的影响钢渣细度对混凝土流动性存在影响。陈益民等研究表明，随着钢渣比表面积的增大，钢渣改善混凝土流动性及减小混凝土流动性损失的效果都会变小。这是因为钢渣的比表面积增大，致使钢渣颗粒被水包裹的需水量增加。同时，钢渣中矿物与水的接触面积增大，使得水分子容易进人矿物内部加速水化反应，提高了钢渣的活性。不同细度钢渣对不同等级混凝土流动性的影响不同。混凝土的强度等级越高，钢渣细度对混凝土流动性的影响越大。对于C20~C60混凝土，钢渣的掺量为胶凝材料用量的20%，比表面积为600m2/kg时，对于C20混凝土