高炉水渣用作混凝土细骨料的可行性研究
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ｍｏｒｅ ｗａｔｅｒ—ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｉｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｌｕｍｐ ｉｓ ｎｅｅｄｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓ ａｎｄ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ’ｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ。ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｌａｇ ｔｈａｔ ｒｅｐｌａｃｅｓ ｓａｎｄ．
图１为水渣代砂率分别为０，５０％，１００％的 水泥砂浆干缩率随时间的变化曲线。由图１可 见，不同水渣代砂率水泥砂浆干缩性随时间的变 化趋势是一致的，随着时间的不断推移，水泥砂浆 干缩率不断增加，早期由于水泥水化程度低，自由 水多，干缩大，后期随着水泥水化不断进行，干缩 不断趋于平缓；在相同养护龄期条件下，随着水渣 代砂率的增大，水泥砂浆干缩率逐渐减小，即水渣 的掺入在一定程度上可以对水泥砂浆的干缩起到 抑制作用。分析其原因，主要是由于水渣颗粒结 构疏松，其吸水性大于砂子，相比于基准水泥胶砂 试件，相同龄期条件下其自由水含量相对减少，因 而其水泥砂浆的干缩率也相对降低。
Ｏ
兰０
塞。 囊。
餐０
－。． ． Ｐ．Ｌ－ｒ ．■ Ｌ
代砂翠／％
图２ 不同水渣代砂率混凝土所需减水剂掺量
Ｆｉｇ．２ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ Ｖｆｌ． ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｌａｇ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｓａｎｄ
苯 、
褥 姆 Ｈ．
龄期，ｄ
图１ 水泥砂浆干缩率随时间的变化曲线
是Ｓｉ０２，ＣａＯ，Ａ１：０３，Ｍｇｏ等氧化物，经水淬急冷后 的水渣玻璃体含量多，结构处于高能量状态，不稳 定。砂子的主要化学成分为ＳｉＯ：，矿物组成为石 英。由于水渣和砂子的化学成分和微观结构的差
万方数据
１２
宝钢技术
２０１０年第３期
异，决定了水渣除具有一定火山灰活性外，还具有 一定的胶凝性，而砂子在常温下为惰性材料。 ２．２干缩率
ａｓ Ｆｉｎｅ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ｌ／Ｕ Ｊｉａｎｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＯ Ｙｕｊｉｎｇ ａｎｄ ＸＩＥ Ｙｕａｎｈｕａ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｂｒａｎｃｈ，Ｂａｏｓｔｅｅｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１９００，Ｃｈｉｎａ）
混凝土碳化试验：混凝土试件经标准养护
２８ ｄ后，利用ＣＣＢｌ０型混凝土碳化仪，按
ＧＢＪ ８２—１９８５方法测试其不同碳化时间下的碳化
ｘ４００哪。 深度。试件尺寸为１００ ｌｎ／ｎ ｘ １００ ｍｉｌｌ
混凝土抗水渗透性试验：按ＧＢＪ ８２—１ ９８５方 法测试其抗渗标号ＤＬ／Ｔ ５１５０－－２００１《水工混凝 土试验教程》中混凝土相对抗渗性试验方法，测 量水在混凝土中的渗透高度。
４．０６ ９．３９ １０．８７ ２５．６２ ３８．８１ ８．７３
Ｏ Ｏ．８２ ８．９６ ４９．９２ ９０．５２ ９６．２８
４．０６ １３．４５ ２４．３２ ４９．９４ ８８．７５ ９７．４８
１０一Ｏ ２５一Ｏ ５０一１０ ７０—４１ ９２～７０ １００一９０
２．１．２化学活性 水渣的化学成分与硅酸盐水泥熟料相近，主要
１０
宝钢技术
２０１０年第３期
高炉水渣用作混凝土细骨料的可行性研究
刘建生，赵玉静，谢苑华 （宝钢发展有限公司上海新型材料分公司，上海２０１９００）
摘要：研究了高炉水渣和天然黄砂的区别，水渣代砂配制混凝土的新拌混凝土性能，混凝 土强度及抗渗、抗碳化和抗氯离子渗透等耐久性能。研究发现水渣符合２级配区砂，水渣具有 一定的胶凝活性，但不会对混凝土结构产生危害。随着水渣代砂率的增大，水泥砂浆干缩性减 小，混凝土坍落度逐渐降低；混凝土达到相同坍落度所需减水剂掺量逐渐增大；混凝土抗压强 度和抗折强度均缓慢增大；混凝土的抗渗性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能均得到了改善。
Ｇｒａｄｅ ＩＩ ａｒｅａ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ａｃｔｉｖｉｔｙ，ｂｕｔ ｉｔ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｄｅｓｔｒｏｙ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ． Ｗｈｅｎ ｍｏｒｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ｉｓ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ｌｅｓｓ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ，ｓｍａｌｌｅｒ ｓｌｕｍｐ ａｎｄ
量
氲
．———．●————＿．
疆
幽
霸
．——●—一７ｄ
—０—２８ｄ
——●ｒ．９０ｄ
２．４水渣代砂对硬化混凝土物理力学性能的影响 图３是不同水渣代砂率对混凝土抗折、抗压强
度的影响。由图可见，随着水渣代砂率的增大，其 混凝土抗压强度和抗折强度值均缓慢增大，两者变 化规律较相似；水渣代砂对混凝土折压强度比的影 响在不同养护龄期有所不同：水化早期由于水渣较 强的吸水性，降低了混凝土有效水灰比，水渣代砂 对混凝土抗压强度的提高较抗折强度更明显，因而 混凝土折压强度比随水渣代砂率的提高略有减小； 水化后期（２８ ｄ以后），由于水渣逐渐显现的化学 活性改善了骨料一水泥浆界面结构，水渣代砂对混 凝土抗折强度的提高较抗压强度更为明显，因而混 凝土折压强度比随水渣代砂率的提高略有增大。
水泥：上海宝山水泥厂生产的４２．５普通硅酸 在１４—１６ ｃｍ范围内。 表ｌ混凝土配合比
编号
Ｃ一１ Ｃ一２ Ｃ一３ Ｃ一４
水渺
（ｋｇ·ｍ一３） ３８０
３８０ ３８０ ３８０
碜寻， （ｋｇ·ｒｎ＋３）
６７７ ３３８．５
１６９．２
Ｔａｂｌｅ １ 水渣／
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ
五子／
彬
（ｋｇ－ｍ－３）
关键词：水渣代砂；胶凝活性；混凝土强度；干缩；耐久性 中图分类号：Ｘ７５７文献标志码：Ｂ文章编号：１００８—０７１６（２０１０）０３—００１０—０５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０７１６．２０１０．０３．００３
Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｑｕｅｎｃｈｅｄ Ｇｒａｎｕｌａｔｅ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｓｌａｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｑｕｅｎｃｈｅｄ ｇｒａｎｕｌａｔｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ａｎｄ ｓａｎｄ，ａｎｄ ｔｈｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｆｒｅｓｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍａｄｅ ｏｆ ｑｕｅｎｃｈｅｄ ｇｒａｎｕｌａｔｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ， ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｌａｇ Ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｎｄ ｉｎ
混凝土抗氯离子渗透性：Ｃｌ一渗透深度采用 色差显示法测定［１］，ｃｌ一扩散系数利用ＮＥＬ型混 凝土渗透性电测仪。
２试验结果与讨论
２．１水渣与天然砂物化特性的差异 ２．１．１ 筛分析
水渣和砂子的筛分析试验结果如表２所示。
由表２可见，尽管试验所用的水渣和砂子均符合 ２级配区砂，但相比于砂子，水渣粗颗粒较少，细 颗粒含量明显较多；水渣的颗粒分布明显偏窄，其 颗粒尺寸主要集中在０．３１５～１．２５０ ｍｍ范围内， 粒径在１．２５ｍｍ以上的仅占颗粒总量的８．９６％， 而砂子则达到２４．３２％。由筛分析试验结果可以 计算出水渣的细度模数Ｍ，＝２．４２，砂子的细度模 数Ｍ，＝２．６５，它们均属于中砂。
盐水泥。 掺合料：宝田新型建材有限公司生产的￥９５
高炉水渣与混凝土用细骨料天然砂相比，在 物理性能上有许多相似之处，若能采用高炉水渣 部分或全部替代天然砂用作混凝土细骨料，将为
矿粉，其比表面积为４１５ ｍ２／ｋｇ；以及上海吴泾电 厂磨细Ⅱ级粉煤灰，其比表面积为６８０ ｎ１２／ｋｇ。
细骨料：宝钢原状水渣，以及细度模数Ｍ，＝
表２水渣和砂子的筛分析试验结果
Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｃｒｅｅｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｌａｇ ａｎｄ ｓａｎｄ
筛孔尺 寸／ｍｍ
分计筛余／％
水渣
砂子
水渣
累计筛余／％
砂子
２级配区 筛余范围
５．０００ ２．５００ １．２５０ ０．６３０ Ｏ．３１５ ０．１６０
Ｏ Ｏ．８２ ８．１４ ４０．９６ ４０．６０ ５．７６
刘建生高级工程师１９５３年生１９７６年毕业于东Ｊｔ．Ｔ业大学 现从事冶金固体废弃物综合利用电话５６１２５１０１
为混凝土配制的必备组分之一，天然砂的来源必将 受到限制，其行情也将必然看涨。在上海地区，每 年大量的市政工程建设，需要使用大量的商品混凝 土，而上海地区自身缺乏天然砂资源，因此为了上 海地区混凝土的可持续发展的需要，利用现有废弃 资源开发符合混凝土设计要求，同时能够替代现有 天然砂的新品种细骨料，市场前景将十分广阔。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌａｇ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｓａｎｄ；ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ａｃｔｉｖｉｔｙ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｓｈｒｉｎｋａｇｅ；ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ
Ｕ 刖菁
随着建筑业的发展和对建筑工程质量的１３益 重视，作为混凝土和砂浆基本组成材料之一的建筑 用砂的质量和数量对建筑业的影响１３益明显。一 方面市场对砂的质量要求越来越高，数量越来越 大；另一方面符合质量要求的天然砂资源越来越 少，由此引发的工程问题时有发生。随着天然砂资 源的逐渐匮乏，以及国家对天然砂开采的限制，作
宝钢现有４座高炉，每年产生高炉水渣３００ 万ｔ左右，目前除了宝田公司每年生产矿粉消耗 １２０万ｔ左右高炉水渣，其余的主要销售给水泥厂 作为水泥混合材。随着国家对建材行业的调控及 本地区矿物掺合料市场的逐渐饱和，高炉水渣在
万方数据
刘建生等 高炉水渣用作混凝土细骨料的可行性研究
１１
原有销售市场发展的空间将极为有限，开辟新的 高炉水渣应用市场势在必行。
Ｏ ８
：——＃—ｄ
来自百度文库６Ｚ
４
２ ．—●一—２虹８９ｄ ０ｄ
Ｆｉｇ．１ Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｓｈｇ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｓａｎｄ ＶＳ．ｔｉｍｅ ２．３水渣代砂对新拌混凝土性能的影响
由于同水灰比条件下，混凝土坍落度随水渣 代砂率的增大而逐渐降低，因此为了保证混凝土 具有良好的工作性或相近的坍落度，必须通过增
高炉水渣的应用提供一条较好的途径，也将是突 破上海地区混凝土可持续发展存在的原材料瓶颈
２．６５的天然中砂。 粗骨料：粒径５—２５ ｍｍ的碎石。
之一。
减水剂：花王萘系高效减水剂。
１原材料及试验方法
混凝土配合比：研究了水灰比强度等级为 Ｃ３０时水渣代砂混凝土性能，混凝土的配合比如
１．１原材料及配合比
表１所示。混凝土拌合物坍落度通过减水剂调整
缩试验方法进行。试件尺寸为３０ ｍｍ×３０ ＩＴｌｌｎ×
２８０ ｍｍ。
砂浆界面形貌观察：利用Ｑｕａｎｔａ．２００ＦＥＧ型 场发射环境扫描电子显微镜观察。
混凝土强度测定：按常规方法进行。抗压强 度试件尺寸为１００ ｍｍ×１００ ｍｍ Ｘ １００ ｍｍ；抗折 强度试件尺寸为１００ ｍｍ×１００ ｍｉｌｌ×４００ ｍｍ。
加减水剂掺量来实现，即通过用减水剂掺量的变 化来间接反映水渣代砂对混凝土坍落度的影响。 图２显示了同水灰比条件下不同水渣代砂率混凝 土达到相同坍落度条件下所需的减水剂量。由 图３可见，相同坍落度条件下，混凝土所需减水剂 量随着水渣代砂率的提高而增大，这同样是由于 水渣表面粗糙，孔隙率较大，吸水性强，造成配制 混凝土时需水量增大。
（ｋｇ·ｍ一３） ｌ １０５
（ｋｇ－ｍ一３）
１９０
３３８．５
ｌ １０５
１９０
５０ｒ７．８
ｌ １０５
１９０
６７７
ｌ １０５
１９０
减水荆／ （ｋｇ·ｍ一３）
Ｏ．８０ １．２９ １．５ｌ １．８０
水灰比 Ｗ／Ｃ ０．５
０．５ ０．５ ０．５
代砂率／ ％
０ ５０ ７５ ｌｏｏ
１．２试验方法 砂浆干缩试验：按ＧＢ ７５ｌ—１９８１水泥胶砂干
图１为水渣代砂率分别为０，５０％，１００％的 水泥砂浆干缩率随时间的变化曲线。由图１可 见，不同水渣代砂率水泥砂浆干缩性随时间的变 化趋势是一致的，随着时间的不断推移，水泥砂浆 干缩率不断增加，早期由于水泥水化程度低，自由 水多，干缩大，后期随着水泥水化不断进行，干缩 不断趋于平缓；在相同养护龄期条件下，随着水渣 代砂率的增大，水泥砂浆干缩率逐渐减小，即水渣 的掺入在一定程度上可以对水泥砂浆的干缩起到 抑制作用。分析其原因，主要是由于水渣颗粒结 构疏松，其吸水性大于砂子，相比于基准水泥胶砂 试件，相同龄期条件下其自由水含量相对减少，因 而其水泥砂浆的干缩率也相对降低。
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塞。 囊。
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代砂翠／％
图２ 不同水渣代砂率混凝土所需减水剂掺量
Ｆｉｇ．２ Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ Ｖｆｌ． ｔｈｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｌａｇ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｓａｎｄ
苯 、
褥 姆 Ｈ．
龄期，ｄ
图１ 水泥砂浆干缩率随时间的变化曲线
是Ｓｉ０２，ＣａＯ，Ａ１：０３，Ｍｇｏ等氧化物，经水淬急冷后 的水渣玻璃体含量多，结构处于高能量状态，不稳 定。砂子的主要化学成分为ＳｉＯ：，矿物组成为石 英。由于水渣和砂子的化学成分和微观结构的差
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宝钢技术
２０１０年第３期
异，决定了水渣除具有一定火山灰活性外，还具有 一定的胶凝性，而砂子在常温下为惰性材料。 ２．２干缩率
ａｓ Ｆｉｎｅ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ｌ／Ｕ Ｊｉａｎｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＯ Ｙｕｊｉｎｇ ａｎｄ ＸＩＥ Ｙｕａｎｈｕａ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｂｒａｎｃｈ，Ｂａｏｓｔｅｅｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１９００，Ｃｈｉｎａ）
混凝土碳化试验：混凝土试件经标准养护
２８ ｄ后，利用ＣＣＢｌ０型混凝土碳化仪，按
ＧＢＪ ８２—１９８５方法测试其不同碳化时间下的碳化
ｘ４００哪。 深度。试件尺寸为１００ ｌｎ／ｎ ｘ １００ ｍｉｌｌ
混凝土抗水渗透性试验：按ＧＢＪ ８２—１ ９８５方 法测试其抗渗标号ＤＬ／Ｔ ５１５０－－２００１《水工混凝 土试验教程》中混凝土相对抗渗性试验方法，测 量水在混凝土中的渗透高度。
４．０６ ９．３９ １０．８７ ２５．６２ ３８．８１ ８．７３
Ｏ Ｏ．８２ ８．９６ ４９．９２ ９０．５２ ９６．２８
４．０６ １３．４５ ２４．３２ ４９．９４ ８８．７５ ９７．４８
１０一Ｏ ２５一Ｏ ５０一１０ ７０—４１ ９２～７０ １００一９０
２．１．２化学活性 水渣的化学成分与硅酸盐水泥熟料相近，主要
１０
宝钢技术
２０１０年第３期
高炉水渣用作混凝土细骨料的可行性研究
刘建生，赵玉静，谢苑华 （宝钢发展有限公司上海新型材料分公司，上海２０１９００）
摘要：研究了高炉水渣和天然黄砂的区别，水渣代砂配制混凝土的新拌混凝土性能，混凝 土强度及抗渗、抗碳化和抗氯离子渗透等耐久性能。研究发现水渣符合２级配区砂，水渣具有 一定的胶凝活性，但不会对混凝土结构产生危害。随着水渣代砂率的增大，水泥砂浆干缩性减 小，混凝土坍落度逐渐降低；混凝土达到相同坍落度所需减水剂掺量逐渐增大；混凝土抗压强 度和抗折强度均缓慢增大；混凝土的抗渗性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能均得到了改善。
Ｇｒａｄｅ ＩＩ ａｒｅａ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ａｃｔｉｖｉｔｙ，ｂｕｔ ｉｔ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｄｅｓｔｒｏｙ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ． Ｗｈｅｎ ｍｏｒｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ｉｓ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ｌｅｓｓ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ，ｓｍａｌｌｅｒ ｓｌｕｍｐ ａｎｄ
量
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．——●—一７ｄ
—０—２８ｄ
——●ｒ．９０ｄ
２．４水渣代砂对硬化混凝土物理力学性能的影响 图３是不同水渣代砂率对混凝土抗折、抗压强
度的影响。由图可见，随着水渣代砂率的增大，其 混凝土抗压强度和抗折强度值均缓慢增大，两者变 化规律较相似；水渣代砂对混凝土折压强度比的影 响在不同养护龄期有所不同：水化早期由于水渣较 强的吸水性，降低了混凝土有效水灰比，水渣代砂 对混凝土抗压强度的提高较抗折强度更明显，因而 混凝土折压强度比随水渣代砂率的提高略有减小； 水化后期（２８ ｄ以后），由于水渣逐渐显现的化学 活性改善了骨料一水泥浆界面结构，水渣代砂对混 凝土抗折强度的提高较抗压强度更为明显，因而混 凝土折压强度比随水渣代砂率的提高略有增大。
水泥：上海宝山水泥厂生产的４２．５普通硅酸 在１４—１６ ｃｍ范围内。 表ｌ混凝土配合比
编号
Ｃ一１ Ｃ一２ Ｃ一３ Ｃ一４
水渺
（ｋｇ·ｍ一３） ３８０
３８０ ３８０ ３８０
碜寻， （ｋｇ·ｒｎ＋３）
６７７ ３３８．５
１６９．２
Ｔａｂｌｅ １ 水渣／
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ
五子／
彬
（ｋｇ－ｍ－３）
关键词：水渣代砂；胶凝活性；混凝土强度；干缩；耐久性 中图分类号：Ｘ７５７文献标志码：Ｂ文章编号：１００８—０７１６（２０１０）０３—００１０—０５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０７１６．２０１０．０３．００３
Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｑｕｅｎｃｈｅｄ Ｇｒａｎｕｌａｔｅ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｓｌａｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｑｕｅｎｃｈｅｄ ｇｒａｎｕｌａｔｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ａｎｄ ｓａｎｄ，ａｎｄ ｔｈｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｆｒｅｓｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍａｄｅ ｏｆ ｑｕｅｎｃｈｅｄ ｇｒａｎｕｌａｔｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ， ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｌａｇ Ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｎｄ ｉｎ
混凝土抗氯离子渗透性：Ｃｌ一渗透深度采用 色差显示法测定［１］，ｃｌ一扩散系数利用ＮＥＬ型混 凝土渗透性电测仪。
２试验结果与讨论
２．１水渣与天然砂物化特性的差异 ２．１．１ 筛分析
水渣和砂子的筛分析试验结果如表２所示。
由表２可见，尽管试验所用的水渣和砂子均符合 ２级配区砂，但相比于砂子，水渣粗颗粒较少，细 颗粒含量明显较多；水渣的颗粒分布明显偏窄，其 颗粒尺寸主要集中在０．３１５～１．２５０ ｍｍ范围内， 粒径在１．２５ｍｍ以上的仅占颗粒总量的８．９６％， 而砂子则达到２４．３２％。由筛分析试验结果可以 计算出水渣的细度模数Ｍ，＝２．４２，砂子的细度模 数Ｍ，＝２．６５，它们均属于中砂。
盐水泥。 掺合料：宝田新型建材有限公司生产的￥９５
高炉水渣与混凝土用细骨料天然砂相比，在 物理性能上有许多相似之处，若能采用高炉水渣 部分或全部替代天然砂用作混凝土细骨料，将为
矿粉，其比表面积为４１５ ｍ２／ｋｇ；以及上海吴泾电 厂磨细Ⅱ级粉煤灰，其比表面积为６８０ ｎ１２／ｋｇ。
细骨料：宝钢原状水渣，以及细度模数Ｍ，＝
表２水渣和砂子的筛分析试验结果
Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｃｒｅｅｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｌａｇ ａｎｄ ｓａｎｄ
筛孔尺 寸／ｍｍ
分计筛余／％
水渣
砂子
水渣
累计筛余／％
砂子
２级配区 筛余范围
５．０００ ２．５００ １．２５０ ０．６３０ Ｏ．３１５ ０．１６０
Ｏ Ｏ．８２ ８．１４ ４０．９６ ４０．６０ ５．７６
刘建生高级工程师１９５３年生１９７６年毕业于东Ｊｔ．Ｔ业大学 现从事冶金固体废弃物综合利用电话５６１２５１０１
为混凝土配制的必备组分之一，天然砂的来源必将 受到限制，其行情也将必然看涨。在上海地区，每 年大量的市政工程建设，需要使用大量的商品混凝 土，而上海地区自身缺乏天然砂资源，因此为了上 海地区混凝土的可持续发展的需要，利用现有废弃 资源开发符合混凝土设计要求，同时能够替代现有 天然砂的新品种细骨料，市场前景将十分广阔。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌａｇ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｓａｎｄ；ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ａｃｔｉｖｉｔｙ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｓｈｒｉｎｋａｇｅ；ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ
Ｕ 刖菁
随着建筑业的发展和对建筑工程质量的１３益 重视，作为混凝土和砂浆基本组成材料之一的建筑 用砂的质量和数量对建筑业的影响１３益明显。一 方面市场对砂的质量要求越来越高，数量越来越 大；另一方面符合质量要求的天然砂资源越来越 少，由此引发的工程问题时有发生。随着天然砂资 源的逐渐匮乏，以及国家对天然砂开采的限制，作
宝钢现有４座高炉，每年产生高炉水渣３００ 万ｔ左右，目前除了宝田公司每年生产矿粉消耗 １２０万ｔ左右高炉水渣，其余的主要销售给水泥厂 作为水泥混合材。随着国家对建材行业的调控及 本地区矿物掺合料市场的逐渐饱和，高炉水渣在
万方数据
刘建生等 高炉水渣用作混凝土细骨料的可行性研究
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原有销售市场发展的空间将极为有限，开辟新的 高炉水渣应用市场势在必行。
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来自百度文库６Ｚ
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Ｆｉｇ．１ Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌａｒ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｓｈｇ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｓａｎｄ ＶＳ．ｔｉｍｅ ２．３水渣代砂对新拌混凝土性能的影响
由于同水灰比条件下，混凝土坍落度随水渣 代砂率的增大而逐渐降低，因此为了保证混凝土 具有良好的工作性或相近的坍落度，必须通过增
高炉水渣的应用提供一条较好的途径，也将是突 破上海地区混凝土可持续发展存在的原材料瓶颈
２．６５的天然中砂。 粗骨料：粒径５—２５ ｍｍ的碎石。
之一。
减水剂：花王萘系高效减水剂。
１原材料及试验方法
混凝土配合比：研究了水灰比强度等级为 Ｃ３０时水渣代砂混凝土性能，混凝土的配合比如
１．１原材料及配合比
表１所示。混凝土拌合物坍落度通过减水剂调整
缩试验方法进行。试件尺寸为３０ ｍｍ×３０ ＩＴｌｌｎ×
２８０ ｍｍ。
砂浆界面形貌观察：利用Ｑｕａｎｔａ．２００ＦＥＧ型 场发射环境扫描电子显微镜观察。
混凝土强度测定：按常规方法进行。抗压强 度试件尺寸为１００ ｍｍ×１００ ｍｍ Ｘ １００ ｍｍ；抗折 强度试件尺寸为１００ ｍｍ×１００ ｍｉｌｌ×４００ ｍｍ。
加减水剂掺量来实现，即通过用减水剂掺量的变 化来间接反映水渣代砂对混凝土坍落度的影响。 图２显示了同水灰比条件下不同水渣代砂率混凝 土达到相同坍落度条件下所需的减水剂量。由 图３可见，相同坍落度条件下，混凝土所需减水剂 量随着水渣代砂率的提高而增大，这同样是由于 水渣表面粗糙，孔隙率较大，吸水性强，造成配制 混凝土时需水量增大。
（ｋｇ·ｍ一３） ｌ １０５
（ｋｇ－ｍ一３）
１９０
３３８．５
ｌ １０５
１９０
５０ｒ７．８
ｌ １０５
１９０
６７７
ｌ １０５
１９０
减水荆／ （ｋｇ·ｍ一３）
Ｏ．８０ １．２９ １．５ｌ １．８０
水灰比 Ｗ／Ｃ ０．５
０．５ ０．５ ０．５
代砂率／ ％
０ ５０ ７５ ｌｏｏ
１．２试验方法 砂浆干缩试验：按ＧＢ ７５ｌ—１９８１水泥胶砂干