钢渣粉作混凝土掺合料的研究

钢渣粉作混凝土掺合料的研究

中国混凝土网[2005-4-1] 网络硬盘我要建站博客常用搜索

摘要

研究了转炉钢渣粉和电炉渣粉、钢渣和高炉矿渣双掺粉的活性及渣粉掺量与混凝土性能的关系。钢渣粉的比表面积增大，其渣粉活性提高。钢渣粉可作为混凝土掺合料。钢渣粉与矿渣粉复合使用，效果更好，活性指数可达S95等级要求。因此钢渣粉和矿渣粉复合使用是钢渣高价值利用的最佳途径。

关健词:钢渣粉混凝土掺合料

1 引言

中国每年排出钢渣量约1900万吨，有效利用率约为50%1982年中国推出了钢渣矿渣水泥品种，生产使用至今己有近三十年历史。尔后，作者重点研究了钢渣和矿渣的机械激发活性的机理，并用于生产。1999年在北京召开的冶金渣处理利用国际研讨会上，笔者发表了高标号钢渣水泥和钢渣粉、矿渣粉作水泥和混凝土掺合料的技术报告，并提出这是钢渣高价值利用的发展方向。近两年来对国内外20余个钢铁厂的钢铁渣进行了成分、活性及作水泥、混凝土掺合料的试验研究。为钢铁企业建设渣粉厂提供技术依据。这对实现钢铁企业钢渣零排放、促进企业可持续发展、保护环境、为建筑工程提供优质建材都有一定意义。

2 试验原材料及方法

2.1 钢渣

2.1.1 钢渣的化学成分

采用荷兰菲利浦PW1 400X-荧光光谱分析测定试验用钢渣的化学成分，结果见表1。

表1 钢渣的化学成分

转炉钢渣碱度B=CaO/(SiO2+P205) =3.81，属高碱度钢渣。

2.1.2 钢渣的矿物组成

钢渣的矿物组成与其碱度Ca0/(Si02+P205)有关。电炉钢渣的B= CaO/(SiO2+P205)=2.07，属中碱度钢渣。在冶炼过程中，碱度逐渐提高，则依次发生下列取代反应:

CaO+RO+SiO2→CaO.R0.SiO22(CaO.R0.SiO2)→3CaO.R0.2SiO2+R03CaO.R0.2SiO2+CaO→2CaO.Si02+RO2CaO.Si02

+CaO→3CaO.Si02

式中RO 代表二价金属(一般为Mg+2、Fe+2、Mn+2) 氧化物的连续固熔体。

钢渣中含有硅酸盐水泥熟料相似的硅酸二钙(C2S )和硅酸三钙(C3S)，高碱度转炉钢渣中其两者含量在50%以上，中、低碱度的钢渣中主要为C2S，电炉钢渣中硅酸盐矿物含量略低。钢渣的生成温度为1560℃以上，而硅酸盐水泥熟料的烧成温度在1400℃左右。钢渣中的生成温度高，其结晶致密，晶粒较大，水化速度缓慢。因此将钢渣又称为过烧硅酸盐水泥熟料。

2.2 粒化高炉矿渣粉

粒化高炉矿渣的化学成分见表2,

表2 矿渣的化学成分%

CaO+MgO+Al2O3

高炉矿渣的质量系数K= ----------------------- =1.73

Si02+MnO+TiO2

2.3 试验用强度等级为52.5硅酸盐水泥，性能见表

3.

表3 水泥性能

2.4 骨料

细骨料为北京龙凤山中砂，细度模数为2.85，含泥1.0%，表观密度2.62g/cm3堆积密度为1555kg/m3粗骨用河北沙河碎石，粒径为5~20mm，含泥量0.3%，针片状含量4.8%，表现密度2.75g/cm3，堆积密度1464kg/m3

2.5 外加剂

采用JG- 2高效减水剂，减水率在20%以上。

(1) 渣粉比表面积按GB/T8074进行。

(2 ) 渣粉的活性指数及流动度按GB/T18046-2000进行。

(3 )混凝土的强度和坍落度按GBJ81及GBJ80进行。

3 试验结果与分析

3.1不同比表面积钢渣粉的活性指数

为了测定钢渣粉的活性，参照GB/T18046的方法，分别作了比表面积为358. 452. 556. 631m2/kg电炉钢渣粉和比表面为356. 456, 558, 654m2/kg转炉的钢渣粉的活性指数试验(ISO法)，结果列于表4

表4 钢渣粉活性指数

从表4试验结果可以看出:纯钢渣粉的活性指数比较低。随着钢渣粉与表面积的增大，活性指数提高。转炉钢渣粉比电炉钢渣粉的活性高。电炉钢渣粉比表面为358M2/kg 时，达不到GB/T18046的技术要求，比表面积大于452M2/kg 时，可达到S75级别指标。转炉钢渣粉比表面积在356M2/kg 以上，均可达到S75级别指标。

3.2 不同比表面积钢渣粉的流动度

流动度比是试验样品的流动度和对比样品的流动度之比。试验结果列于表5。

表5钢渣粉的流动度比

从表5试验结果可知，钢渣粉具有良好的流动度，随着渣细度大，流动度值增大。

3.3 钢渣粉推f与混凝性能的关系

钢渣粉取代部分水泥的混凝土性能试验结果见表6

表6 钢渣粉掺量与混凝土性能的关系

注: 每m 3混凝土材料用量(kg): 胶材总量400，水152，砂795，石子1053，JG-2减水剂1.0%，水胶比38%，砂率43%

表6可知:钢渣粉取代水泥量为10%时，混凝土的7天强度降低、28天强度提高。渣粉取代量为20%-40%,随着掺量的增加，混凝土强度随之降低。混凝土的坍落度没有改善。

3.4 钢泣和矿泣双扮粉的活性指致和流动度

目前我国钢渣和高炉矿渣的产量比约为3:7.钢渣和矿渣双掺粉中两者质量比按此比例设计。双掺渣粉活性指数和流动度比试验结果列于表7

表7 双掺渣粉活性指数和流动度比

注:钢渣粉与矿渣粉的比表面积均为465m2/kg

从表7可知:30%的钢渣粉与70%的矿渣粉复合，其活性指数可达S95等级，且流动度良好。

3.5 钢渣和矿渣双掺粉与混凝土性能的关系

钢渣粉与矿渣粉的质量比为3:7 ，分别取代水泥量的10%, 20%, 30%, 40%,进行混凝土性能试验，混凝土配合比与表6相同，结果列于表8

表8 双掺粉(465 m2/kg)的掺量与混凝土性能的关系

从表8试验结果可知:钢渣与矿渣双掺粉取代水泥量为10%~20%时，混凝土的强度提高，取代量大于加20%，强度下降。掺