胡亮，徐智勇，張文武

（武漢源錦商品混凝土有限公司，武漢 430070）

隨著我國(guó)商品混凝土行業(yè)的快速發(fā)展，礦渣粉作為商品混凝土中重要的摻合料已得到普遍應(yīng)用。目前，由于礦渣資源緊缺和供不應(yīng)求，礦渣粉的價(jià)格連續(xù)上調(diào)，已接近400 元/t 的關(guān)口，而且還繼續(xù)呈上漲趨勢(shì)，從而給商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)的成本控制帶來了不利影響。因此，開發(fā)價(jià)格低廉的能取代礦粉的摻合料顯得很有必要。

鋼渣是煉鋼工業(yè)中用石灰石作為熔劑提取生鐵中的SiO2、Al2O3等雜質(zhì)而生成的廢渣，如不進(jìn)行再生利用處理，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[1]。由于鋼渣中含有C2S、C3S 等水硬性礦物以及鋁硅玻璃體，因而可以磨細(xì)作為混凝土礦物摻合料。磨細(xì)鋼渣粉作為一種新開發(fā)的礦物摻合料，它具有早期活性高，明顯降低水泥水化熱并改善混凝土長(zhǎng)齡期抗氯離子滲透性能等優(yōu)點(diǎn)，可以用來部分取代礦粉[2]。目前鋼渣的價(jià)格明顯低于礦渣，采用鋼渣粉部分取代礦粉配制鋼渣礦渣復(fù)合粉作為混凝土摻合料，一方面可以解決礦渣資源短缺、供不應(yīng)求的局面，另一方面可以降低使用礦渣粉商品混凝土的生產(chǎn)成本，從而有利于商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)的成本控制[3]。

本實(shí)驗(yàn)采用武漢鑫緣綠色冶金渣技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的鋼渣礦渣復(fù)合粉（簡(jiǎn)稱復(fù)合粉）以及本研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室自行配制的鋼渣礦渣復(fù)合粉作為混凝土摻合料來取代礦渣粉，研究了復(fù)合粉在不同強(qiáng)度的商品混凝土中的應(yīng)用情況。

1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥：亞東P·O42.5 普硅水泥；

砂：細(xì)度模數(shù)為2.6 的中砂；

石子：粒徑在5～25mm 的碎石；

減水劑：BASF 的高性能減水劑818R，固含量10%，減水率20%；

礦渣粉：亞東S95 級(jí)；

復(fù)合粉：武漢鑫緣綠色冶金渣技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)，主要技術(shù)指標(biāo)見表1；

鋼渣粉：武漢鑫緣綠色冶金渣技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)，主要技術(shù)指標(biāo)見表2；

水：符合JGJ 63 要求的自來水。

表1 復(fù)合粉主要性能指標(biāo)

表2 鋼渣粉主要性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

采用鋼渣礦渣復(fù)合粉來取代礦渣粉，并進(jìn)行不同強(qiáng)度等級(jí)的商品混凝土試驗(yàn)。通過復(fù)合粉取代礦粉后混凝土的工作性、力學(xué)性能變化來研究復(fù)合粉在商品混凝土中的應(yīng)用效果。

本實(shí)驗(yàn)中采用的鋼渣礦渣復(fù)合粉有兩種，一種是武漢鑫緣綠色冶金渣技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)復(fù)合礦粉，記為復(fù)合粉1；另一種是實(shí)驗(yàn)室采用武漢鑫緣綠色冶金渣技術(shù)開發(fā)有限公司提供鋼渣粉和亞東S95 礦渣粉以3：7 比例復(fù)配的，記為復(fù)合粉2。

混凝土的配制和養(yǎng)護(hù)按GB/T50081-2002 的規(guī)定進(jìn)行，采用150mm×150mm×150mm 的試模成型。

蒸養(yǎng)強(qiáng)度：參照J(rèn)GJ/T 15-2008《早期推定混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的80℃熱水法，試塊拆模后，進(jìn)入混凝土快速養(yǎng)護(hù)箱80±2℃熱水中養(yǎng)護(hù)8h。養(yǎng)護(hù)完成后，取出試塊，使其冷卻至室溫，按GB/T50081 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。

7d、28d 抗壓強(qiáng)度：參照GB/T50081 標(biāo)準(zhǔn)，混凝土試塊拆模后立即放入溫度為20±2℃，相對(duì)濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至7d、28d，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。

表3 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比 kg/m3

表4 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土工作性能及力學(xué)性能

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

本實(shí)驗(yàn)中按C25 混凝土摻合料取代水泥40%，C30、C35摻合料取代水泥35%，C45 摻合料取代水泥30%進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比見表3。由表3 可見，混凝土摻合料主要是亞東礦粉、復(fù)合粉1、復(fù)合粉2 進(jìn)行對(duì)比，所有混凝土容重均在2390kg/m3左右。

在混凝土中使用復(fù)合粉取代礦粉后對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響結(jié)果如表4 所示，主要研究了復(fù)合粉對(duì)混凝土坍落度、擴(kuò)展度以及抗壓強(qiáng)度的影響。

從表4 可以看出：采用復(fù)合粉取代礦粉后，對(duì)混凝土的工作性能沒有不利的影響，以C25 為例，在取代量40%的情況下，采用復(fù)合粉取代礦粉后，混凝土的初始坍落度和擴(kuò)展度稍有下降，但1h 坍落度損失基本保持一致；C30 情況與C25 類似；C35、C40 結(jié)果表明，復(fù)合粉取代礦粉后，混凝土的初始坍落度與基準(zhǔn)保持一致甚至稍有增加，混凝土的坍損以及擴(kuò)展度與基準(zhǔn)變化不大。由此可見，采用復(fù)合粉取代礦粉對(duì)混凝土的工作性能沒有不利的影響。可以歸因于鋼渣粉密度明顯大于礦渣粉，鋼渣礦渣復(fù)合粉取代水泥時(shí)膠凝材料粉體體積要低于單摻礦渣的混凝土，即在一定程度上增加了水與膠凝材料的體積比，從而在一定程度上改善混凝土工作性能[3]。

采用復(fù)合粉取代礦粉的混凝土的7d、28d 強(qiáng)度見圖1、圖2。從圖1、圖2 以及表4 可以看出：C25 混凝土中，采用復(fù)合粉取代礦粉的混凝土7d 強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土要低，28d 強(qiáng)度與基準(zhǔn)相近，使用復(fù)合粉1 的混凝土7d 強(qiáng)度為基準(zhǔn)的95%，28d 強(qiáng)度為基準(zhǔn)的100%，使用復(fù)合粉2 的混凝土7d 強(qiáng)度為基準(zhǔn)的93%，28d 強(qiáng)度為基準(zhǔn)的96%； C30、C35、C45 混凝土中，采用復(fù)合粉取代礦粉的混凝土7d 強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土要高，28d強(qiáng)度與基準(zhǔn)相近。這說明使用復(fù)合粉取代礦粉，無論是武漢鑫緣綠色冶金渣技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)復(fù)合礦粉1，還是實(shí)驗(yàn)室自配的鋼渣礦渣復(fù)合粉2，均不會(huì)對(duì)混凝土的28d 強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，實(shí)驗(yàn)室采用鋼渣粉與礦渣粉3：7 復(fù)摻成復(fù)合粉是可行的。這可以歸因于鋼渣除自身具有活性外，其水化生成的氫氧化鈣可以激活礦渣，可以在一定程度上彌補(bǔ)水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣的不足，加強(qiáng)對(duì)礦渣的激發(fā)作用，亦即鋼渣與礦渣復(fù)摻時(shí)有一定的復(fù)合超疊加效益[3]。

3 效益分析

鋼渣是煉鋼工業(yè)產(chǎn)生的廢渣，如不進(jìn)行再生利用處理，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，采用鋼渣礦渣復(fù)合粉作為混凝土摻合料是一種鋼渣再生利用的新途徑，具有良好的社會(huì)環(huán)境效益。

隨著我國(guó)商品混凝土的快速發(fā)展，對(duì)混凝土摻合料的需求越來越大，采用鋼渣礦渣復(fù)合粉作為混凝土摻合料將能消耗大量的鋼渣粉，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。而且，目前礦渣粉資源短缺，價(jià)格日益上漲，采用鋼渣粉部分取代礦粉配制鋼渣礦渣復(fù)合粉來取代礦粉，可以降低商品混凝土生產(chǎn)成本，以鋼渣粉、礦渣粉以3：7 復(fù)摻配制復(fù)合粉為例，每噸復(fù)合粉較礦粉便宜60元左右，從而可為商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

（1）采用復(fù)合粉取代礦粉對(duì)混凝土的工作性能無不利的影響。

（2）采用復(fù)合粉作為摻合料的混凝土與單摻礦渣粉的混凝土的28d 強(qiáng)度相近。

（3）采用復(fù)合粉取代礦渣粉作為混凝土摻合料具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

[1]楊波，史林.鋼渣混凝土研究現(xiàn)狀分析[J].高新技術(shù)，2011（7）：11-12

[2]李燦華，朱偉長(zhǎng).武鋼磨細(xì)鋼渣粉在高性能混凝土中的應(yīng)用[J].武鋼技術(shù)，2005(5)：25-28

[3]張愛萍，李永鑫.鋼渣復(fù)合摻合料配制混凝土的工作性能與力學(xué)性能研究[J].混凝土，2006（6）：38-41