采用熱悶工藝的鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的分析

于 楊 王 覓 張 旭

（中冶建筑研究總院有限公司 中冶節(jié)能環(huán)保有限責(zé)任公司， 北京 100088）

1 關(guān)于熱悶工藝鋼渣及原始工藝鋼渣的對(duì)比分析

鋼渣中各成分組成含量的多少會(huì)直接影響鋼渣的穩(wěn)定性以及其自身膠凝特性。而f-CaO是其重要組成部分，也是影響鋼渣穩(wěn)定性以及自身膠凝性的重要因素。鋼渣的化學(xué)組成成分主要由CaO、SiO2、Fe2O3、MgO等組成，其和水泥的化學(xué)組成成分較為類似。雖然采用熱悶工藝處理的鋼渣的主要化學(xué)成分與采用原始工藝方法的鋼渣的主要化學(xué)成分相類似，但是由于水泥、熱悶鋼渣和普通鋼渣的組成成分含量不同，所以水泥、熱悶鋼渣和普通鋼渣之間的穩(wěn)定性能有較大的差異[1]。

熱悶工藝鋼渣與原始工藝鋼渣在礦物組成上存在較大的差異。鋼渣中的主要礦物包括：硅酸鹽礦物、鐵酸鹽固溶體和RO相。熱悶工藝鋼渣中的硅酸鹽礦物含量并不高，約為41%。熱悶工藝鋼渣中鈣硅鹽是其重要的組成礦物元素，而原始工藝鋼渣中硅酸鹽是其主要的礦物元素。

熱悶工藝鋼渣與原始工藝鋼渣的粉磨性能也存在著較大差異。鋼渣礦物中硅酸鹽礦物和橄欖石較易磨，而含鐵礦物和金屬鐵較難磨。由于熱悶工藝使得渣與鐵的分離效果更好，因此經(jīng)過(guò)磁選后的熱悶工藝鋼渣相比原始工藝鋼渣更易磨。熱悶工藝鋼渣主要以比表面積的大小來(lái)衡量其粉磨性能。

由于熱悶工藝鋼渣和原始工藝鋼渣多個(gè)方面存在較大的差異，所以導(dǎo)致所制備出來(lái)的混凝土性能存在較大差異。我們可以利用熱悶工藝鋼渣其自身的膠凝特性制備出高性能的混凝土[2]。

2 關(guān)于熱悶工藝鋼渣膠凝特性的分析

2.1 關(guān)于熱悶工藝鋼渣的摻量對(duì)膠凝特性影響的分析

由于熱悶工藝鋼渣的化學(xué)組成成分決定了熱悶工藝鋼渣的礦物組成成分，從而進(jìn)一步的決定了熱悶工藝鋼渣的膠凝性能。在高性能混凝土的制備過(guò)程中，熱悶鋼渣的自身?yè)搅坎煌瑫?huì)對(duì)其膠凝性產(chǎn)生不同的影響[3]。隨著熱悶工藝鋼渣的摻量不斷的增加，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降狀態(tài)。當(dāng)熱悶工藝鋼渣的摻量保持在25%以內(nèi)的時(shí)候抗折強(qiáng)度以及其抗壓強(qiáng)度沒(méi)有較大的變化趨勢(shì)。所以熱悶工藝鋼渣的摻量要選取25%以內(nèi)，才能保證其膠凝性能[4]。

2.2 關(guān)于熱悶工藝鋼渣的比表面積對(duì)膠凝特性影響的分析

通過(guò)熱悶工藝鋼渣與原始工藝鋼渣的對(duì)比可以較為準(zhǔn)確的得知，傳統(tǒng)工藝鋼渣的粉磨性較強(qiáng)；而熱悶工藝鋼渣是由于粉磨時(shí)間的變化從而引起比表面積變化，在熱悶工藝鋼渣比表面積變化的同時(shí)引起膠凝特性變化。當(dāng)熱悶工藝鋼渣的比表面積由247m2/kg開始增加時(shí)，其膠凝性特性抗壓強(qiáng)度增加不顯著，但當(dāng)從421m2/kg繼續(xù)增加時(shí)，其抗壓強(qiáng)度會(huì)突然大幅度的增加。而熱悶工藝鋼渣的比表面積超過(guò)569m2/kg的時(shí)候，其抗折強(qiáng)度也會(huì)快速的增加[4]。在實(shí)際的制備中，當(dāng)無(wú)限制的增大熱悶工藝鋼渣的比表面積，只會(huì)增加成本取得適得其反的效果，所以對(duì)于熱悶工藝鋼渣比表面積需要合理的選取。

3 熱悶工藝鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的分析

3.1 熱悶工藝鋼渣的摻量對(duì)于制備高性能混凝土的影響

只有對(duì)熱悶工藝鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的不斷實(shí)驗(yàn)和研究分析才能更加深入的了解高性能混凝土的性能以及創(chuàng)新發(fā)展方向。而對(duì)于其他參數(shù)相同的情況下，在高性能混凝土中的熱悶工藝鋼渣的摻量不同，就會(huì)導(dǎo)致高性能混凝土的性能以及強(qiáng)度不同。當(dāng)高性能混凝土中熱悶工藝鋼渣的摻量為10%～40%之間時(shí)，可以配置出C40～C50等級(jí)的較高強(qiáng)度混凝土[5]；通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱悶工藝鋼渣的摻量超過(guò)25%時(shí)，會(huì)使得混凝土的活性極具下降。所以制備高性能混凝土?xí)r，熱悶工藝鋼渣的占比不宜過(guò)高。

除了對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生重要影響以外，熱悶工藝鋼渣還會(huì)對(duì)其他方面的性能產(chǎn)生較大影響。利用熱悶工藝鋼渣制備高性能混凝土的過(guò)程中，當(dāng)熱悶工藝鋼渣的摻量在40%以內(nèi)時(shí)，整體的活性指數(shù)在65%左右；而當(dāng)熱悶工藝鋼渣的摻量在25%以內(nèi)時(shí)，整體的活性指數(shù)相較而言極高超過(guò)了80%，所以熱悶工藝鋼渣的摻量會(huì)對(duì)高性能混凝土的活性性能產(chǎn)生較大的影響。

熱悶工藝鋼渣摻量同樣會(huì)對(duì)其組成的高性能混凝土的工作性能產(chǎn)生較大影響，而在同樣的熱悶工藝鋼渣摻量下，改變水灰占比，并不會(huì)對(duì)高性能混凝土的工作性能產(chǎn)生影響。但是，在較低水灰占比下，熱悶工藝鋼渣的摻量一般不宜超過(guò)30%，不然會(huì)使其活性指數(shù)下降，從而影響其制備高性能混凝土的性能。

3.2 熱悶工藝鋼渣與其他材料結(jié)合對(duì)于制備高性能混凝土的影響

在高性能混凝土的制備過(guò)程中不僅需要熱悶工藝鋼渣材料，還需要有其他材料，例如粉煤灰、鋼渣礦渣二元復(fù)合，才能確保制備出的混凝土的性能。只有科學(xué)正確的選擇各占比，才能產(chǎn)生較為良好的結(jié)合作用，才可以制備出性能良好的高性能混凝土。

在熱悶工藝鋼渣和礦渣復(fù)合制備高性能混凝土的過(guò)程中，無(wú)論是加入熱悶工藝鋼渣還是加入礦渣進(jìn)行制備高性能混凝土，均比什么都不填加的混凝土而言性能更強(qiáng)。但是當(dāng)熱悶工藝鋼渣和礦渣復(fù)合的比列增加過(guò)多時(shí)其制備出的高性能混凝土的性能反而會(huì)減小[6]。

3.3 含有熱悶工藝鋼渣對(duì)高性能混凝土的耐久性影響

熱悶工藝鋼渣的摻量不同對(duì)于其制備的高性能混凝土的耐久性產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)熱悶工藝鋼渣的摻量在20%以內(nèi)時(shí)，其制備出的高性能混凝土的耐久性較高；當(dāng)熱悶工藝鋼渣的摻量大于20%時(shí)，隨著熱悶工藝鋼渣的摻量不斷增加，便會(huì)使混凝土的電通量大幅增加，結(jié)合氯離子的能力下降，最終會(huì)導(dǎo)致其制備的混凝土耐久性不斷下降。所以選擇合適的熱悶鋼渣摻量可以有效的提高混凝土的耐久性能。

總結(jié)：隨著科技的不斷進(jìn)步，社會(huì)以及生活中對(duì)于高性能混凝土的需求和質(zhì)量不斷提升，對(duì)熱悶工藝鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的深入研究，對(duì)于提高混凝土的性能以及未來(lái)鋼渣安定化處理的發(fā)展方向起到了極為重要的促進(jìn)意義。