鋼渣對水泥混凝土性能的影響

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1、實用標準文案鋼渣對水泥混凝土性能的影響一、前言鋼渣是煉鋼工業(yè)的廢渣，主要來自煉鋼時加入的石灰石、白云石和鐵礦石等冶煉熔劑，為調(diào)整鋼材性質(zhì)而加入的造渣材料，以及高溫下融化成的兩個互不熔解的液相爐料中分離出來的雜質(zhì)等，其排放量約為粗鋼產(chǎn)量的12%~20%左右。據(jù)統(tǒng)計，2006年我國鋼鐵渣的堆存量約4億噸，占地約2700萬m2，新產(chǎn)生的鋼渣約5800萬噸；2007年我國鋼鐵工業(yè)排出鋼渣量達到了8500萬噸，2008年我國全年鋼渣排放量達7000余萬噸，全國鋼渣累計積存量達到3億多噸。若不對堆放的鋼渣進行及時有效的處理，不僅占用大量土地資源，還會造成環(huán)境污染。目前鋼渣主要應(yīng)用于路基工

2、程、工程回填料和瀝青混凝土集料等，而在水泥混凝土中的應(yīng)用不到其利用總量的10%。近幾年來，人們主要研究了鋼渣膠凝性的激發(fā)途徑和制備新材料的可行性，但鋼渣對水泥混凝土力學性能和耐久性影響的理論研究尚不夠系統(tǒng)和深人，因此，加強這方面的理論研究顯得非常有必要，可以為鋼渣資源化提供知識基礎(chǔ)，使分布廣、數(shù)量大的鋼渣作為礦物摻合料在水泥混凝土中得到充分應(yīng)用成為現(xiàn)實，在獲得巨大的經(jīng)濟效益的同時也有利于保護環(huán)境，節(jié)約資源與能源，實現(xiàn)水泥混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展。二、鋼渣的性質(zhì)鋼渣礦物組成主要是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸鹽和少量的方鎂石以及游離氧化鈣，鋼渣的化學成分主要有CaO,SiO3,Fe2

3、O3,MgO，此外還有少量A12O3,MnO2,P2O5等?？梢婁撛V物化學組成與硅酸鹽水泥熟料相似。鋼渣經(jīng)化學激發(fā)和機械激發(fā)后均具有較強的水硬膠凝性，具備用作水泥混合材和混凝土摻合料的基礎(chǔ)條件。但鋼渣的形成溫度比硅酸鹽水泥熟料高200~300℃，并且在鋼渣緩慢冷卻過程中C3S大部分發(fā)生分解，因此鋼渣中處于介穩(wěn)態(tài)的C3S所占密度較少，C3S的含量遠低于水泥熟料。此外，由于鋼渣的冷卻速度很慢，C3S晶格發(fā)生重排，活性較高的β-C2S向活性較低的r精彩文檔實用標準文案-GS轉(zhuǎn)化，這也是鋼渣活性低于水泥熟料的另一個原因，鋼渣因此也被稱為過燒硅酸鹽水泥熟料。目前導(dǎo)致鋼渣在水泥混凝土中

4、應(yīng)用受限的主要原因有兩個：(1)鋼渣的成分復(fù)雜多變不同鋼廠，采用煉鋼工藝不同，原料來源不同，鋼渣的礦物、化學成分含量存在差異，即使同一鋼廠，不同批次的鋼渣也存在細微差異。(2)鋼渣可能存在安定性不良的問題鋼渣中存在的少量游離CaO，在混凝土硬化后緩慢水化生成Ca(OH)2,體積增至1.98倍，部分學者認為這是導(dǎo)致鋼渣安定性不良的重要因索；另外，有研究表明，當鋼渣中金屬鐵粒含量在2.2%以上時，壓蒸試驗的安定性不合格，因此鋼渣必須經(jīng)過磁選。三、鋼渣摻合料對混凝土流動性及強度的影響3.1鋼渣摻合料對混凝土流動性的影響(1)鋼渣摻量對混凝土流動性的影響鋼渣的活性較低，達到可塑性所需

5、的水量較少，用鋼渣替代部分水泥后，復(fù)合膠凝材料的需水量小于等質(zhì)量純水泥的需水量。因此，在用水量不變的情況下，摻人鋼渣會增加混凝士的流動性。李永鑫等研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當水灰比較低時，摻人鋼渣能夠改善混凝土的流動性，且在一定程度上鋼渣摻量越大，效果越明顯。當水灰比較高時，摻人鋼渣也能在一定程度上改善混凝土的流動性，但摻量較大時，混凝土的抗離析能力下降。在鋼渣摻量為15%~25%時，流動性普遍提高，對提高混凝土的流動性有利;但當摻量進一步增大時，流動度有停滯或倒縮現(xiàn)象。在混凝土初凝前，由于膠凝材料中的C3S、C2S、C4AF等逐漸水化，隨著時間的推移，混凝土的流動性會降低。而鋼渣中類硅

6、酸鹽水泥熟料的礦物的水化活性低、水化速度慢，因此，用鋼渣替代部分水泥可以在一定程度上抑制新拌混凝土流動性的降低。相關(guān)研究結(jié)果表明，相比基準混凝土，摻鋼渣的混凝土保持流動性的能力增強，且鋼渣的摻量越大，混凝土保持流動性的能力越強。朱航等研究表明，利用鋼渣做摻合料，可制備初始坍落度大于18cm的混凝土，與基準混凝土相比，摻加鋼渣的混凝土初始坍落度約大1~精彩文檔實用標準文案2cm。同時鋼渣降低混凝土坍落度經(jīng)時損失的作用也比較明顯，且鋼渣摻量越大，減小坍落度經(jīng)時損失的作用越突出?？梢?，鋼渣的摻人不僅有利于提高新拌混凝土的流動性，還能抑制混凝土的經(jīng)時坍落度損失。(2)鋼渣細度對混凝土

7、流動性的影響鋼渣細度對混凝土流動性存在影響。陳益民等研究表明，隨著鋼渣比表面積的增大，鋼渣改善混凝土流動性及減小混凝土流動性損失的效果都會變小。這是因為鋼渣的比表面積增大，致使鋼渣顆粒被水包裹的需水量增加。同時，鋼渣中礦物與水的接觸面積增大，使得水分子容易進人礦物內(nèi)部加速水化反應(yīng)，提高了鋼渣的活性。不同細度鋼渣對不同等級混凝土流動性的影響不同?；炷恋膹姸鹊燃壴礁?，鋼渣細度對混凝土流動性的影響越大。對于C20~C60混凝土，鋼渣的摻量為膠凝材料用量的20%，比表面積為600m2/kg時，對于C20混凝土