倪文，李穎，許成文，徐東，姜瑤琪，高廣軍

(1.北京科技大學土木與資源工程學院，北京，100083；2.北京科技大學金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室，北京，100083)

電爐煉鋼是以廢鋼為主要原料的煉鋼工藝，我國目前電爐煉鋼比例遠低于世界平均水平。2017年世界電爐煉鋼比例為28%，而中國電爐煉鋼比例僅為9%[1]。隨著中國鋼鐵行業(yè)逐漸進入“成熟期”，中國廢鋼產(chǎn)量會逐漸增多，并替代鐵礦石成為鋼鐵生產(chǎn)的主流來源，預計電爐煉鋼會在2035年左右成為中國鋼鐵的主要生產(chǎn)方式[2-4]。以廢鋼為主要原料的電爐煉鋼方式符合循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展要求，具有節(jié)能、節(jié)水，減排廢氣、廢水和廢渣等優(yōu)點[5-6]。從長遠來看，電爐煉鋼在我國會得到較快發(fā)展，占煉鋼總量的比例會逐步增加。因此，電爐鋼渣的資源化利用必將成為產(chǎn)業(yè)—經(jīng)濟—社會物質流循環(huán)鏈中的關鍵環(huán)節(jié)。電爐還原渣占電爐鋼渣總量的30%～40%，特點是含鈣和鋁高，含鐵低，易粉化，堿度高，礦物組成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主，其粉體具有顯著的水硬性[7]。我國鋼鐵企業(yè)大多將其與脫硫/磷渣、轉爐鋼渣和電爐氧化渣混合堆置，不僅不能發(fā)揮電爐還原渣的作用，而且給鋼渣回收帶來困難。電爐鋼渣可以用于生產(chǎn)建筑材料，但其中含有的游離氧化鈣和游離氧化鎂，可能導致體積安定性不良，限制了電爐鋼渣的應用[8]。國外主要將電爐鋼渣利用在瀝青混凝土和自密實混凝土中[9-11]，也有學者發(fā)現(xiàn)將電爐鋼渣摻入礦渣石膏水泥，形成鈣礬石類的水化產(chǎn)物，可以降低體系的收縮[12-13]。國內(nèi)的研究認為電爐鋼渣經(jīng)過機械激發(fā)和熱激發(fā)作用，其水化反應活性會有所提高[14]，經(jīng)過某些化學激發(fā)劑活化處理的電爐鋼渣粉也具有較好的水化活性，可用于生產(chǎn)鋼渣水泥和高性能混凝土[15]。為此，本文對礦渣、電爐還原渣和脫硫石膏三元膠凝材料體系的水化機理進行研究，以便為提高電爐還原渣的利用效率提供理論依據(jù)。

1 試驗原料與方法

1.1 試驗原料

礦渣、電爐還原渣和脫硫石膏由臺灣省臺鋼資源股份有限公司提供。礦渣質量系數(shù)K=[m(CaO)+m(MgO)+m(Al2O3)]/[m(SiO2+m(MnO)+m(TiO2)]=2.37(其中，m為質量)，屬于高活性礦渣。電爐還原渣的主要礦物組成為硅酸二鈣、鋁酸三鈣、槍晶石、白云石、斜方鈣沸石、方解石和方鎂石。脫硫石膏的主要礦物組成為二水硫酸鈣。主要原料的化學成分如表1所示。圖1所示為電爐還原渣的X線衍射(XRD)譜。

膠砂試驗采用廈門艾斯歐標準砂有限公司生產(chǎn)的ISO標準砂和北京慕湖建材有限公司生產(chǎn)的固體聚羧酸型高效減水劑。

1.2 試驗方法

將除外加劑以外的原料置于40°C烘箱內(nèi)烘干8 h以上至恒定質量，保證含水率不大于0.2%。礦渣、電爐還原渣和脫硫石膏分別經(jīng)5 kg 試驗用球磨機磨細后備用。表2所示為原料粉磨后的比表面積。

膠凝材料中礦渣、電爐還原渣和脫硫石膏的質量分數(shù)分別為70.5%，17.5%和12.0%。標準稠度用水量試驗，安定性試驗和膠砂試驗依據(jù)相關國家標準[16-18]進行。其中安定性按照壓蒸法、雷氏夾法和試餅法分別測定。在膠砂試驗中，膠凝材料與標準砂質量比為1:3，水膠比為0.38，減水劑固體摻加質量占膠凝材料總質量的0.2%。試塊成型后標準養(yǎng)護24 h 脫模，繼續(xù)標準養(yǎng)護至3，7 和28 d齡期，分別測試抗壓強度和抗折強度。

表1 主要原料的化學成分(質量分數(shù))Table 1 Chemical compositions of main raw materials(mass fraction) %

圖1 電爐還原渣XRD譜Fig.1 XRD patterns of reduction slag

表2 原料粉磨后的比表面積Table 2 Specific surface area of raw materials after grinding

凈漿試驗參考相關國家標準[16]進行，膠凝材料用量為300 g，水膠比為0.32，不摻加減水劑。試塊成型后標準養(yǎng)護24 h 脫模，繼續(xù)標準養(yǎng)護至3，7和28 d齡期，破碎后使用無水乙醇終止水化。之后將各齡期凈漿樣品在40°C條件下烘干至恒定質量，并研磨成粉末，進行各項微觀分析檢測。

1.3 試驗設備和儀器

粉磨設備為SMΦ500×500 型球磨機，凈漿試驗使用NJ-160A 型水泥凈漿攪拌機，膠砂試驗使用JJ-5型水泥膠砂攪拌機。

采用日本理學Ultima ⅣX 線衍射儀(XRD)測定水化硬化漿體的物相組成；采用德國蔡司SUPRA 55 型場發(fā)射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)觀察水化硬化漿體的微觀形貌；采用英國Link 公司LinkNA1000 型能譜儀(EDS)測定水化產(chǎn)物微區(qū)成分元素種類與原子比例；采用美國Thermo Nicolet 公司NEXUS 670 型傅里葉紅外光譜儀(FTIR)判斷礦物的化學結構，分析水化產(chǎn)物的類別及變化；采用德國NETZSCH STA 409-QMS 高溫熱分析儀(TG-DSC)確定水化產(chǎn)物及其含水量；采用日本島津集團Kratos 公司AXIS Ultra DLD X 線光電子能譜儀(XPS)分析水化反應各階段Si，O，S，Al和Ca元素的化學結合態(tài)。

2 結果與討論

2.1 安定性

本次采用試餅法、壓蒸法和雷氏夾法測量的材料安定性，試驗結果符合國家標準[16-17]。孫家瑛[19]認為鋼渣粉磨到一定細度后，游離氧化鈣和游離氧化鎂被活化，在水化早期就參與反應生成氫氧化鈣和氫氧化鎂，雖然反應產(chǎn)物體積大于反應物體積，但此時材料還處于塑性狀態(tài)，不會導致安定性問題。武偉娟等[20]分析了鋼渣比表面積對鋼渣-水泥復合膠凝材料安定性的影響，認為在鋼渣摻量相同時，鋼渣-水泥凈漿的沸煮、壓蒸膨脹率隨著鋼渣比表面積的增加而降低。這說明通過對鋼渣進行超細粉磨，有助于解決游離氧化鈣和游離氧化鎂導致膠凝材料安定性不良的問題。

2.2 膠砂強度

在膠砂試驗中，膠砂流動度的平均值為220 mm，表3所示為不同齡期膠砂試塊的抗壓強度和抗折強度。由表3可見：試塊3 d 強度能夠達到28 d 強度的50%，7 d 強度能夠達到28 d 強度的75%以上，說明這種膠凝材料的早期水化反應比較充分，具有一定的早強性能。

表3 不同齡期膠砂試塊的抗壓強度和抗折強度Table 3 Compression strength and bending strength of mortar samples at different ages MPa

2.3 微觀分析

2.3.1 X線衍射分析

圖2所示為不同水化齡期膠凝材料的X線衍射(XRD)譜。由圖2可見：膠凝材料各齡期的主要水化產(chǎn)物均為鈣釩石和C-S-H 凝膠。在水化3 d 時，就生成大量鈣釩石，隨后鈣釩石生成速度降低，衍射峰強度變化不大，這與試塊3 d強度能夠達到28 d強度的50%相對應；隨著齡期的增長，石膏、硅酸二鈣和硅酸三鈣的衍射峰強度有所減弱，說明部分石膏參與生成了鈣礬石，部分硅酸二鈣和硅酸三鈣亦發(fā)生了水化，生成了C-S-H 凝膠，對強度起到促進作用。值得注意的是，水化產(chǎn)物中并沒有檢測到氫氧化物。

2.3.2 場發(fā)射掃描電鏡和能譜分析

圖3所示為不同水化齡期膠凝材料的場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)圖。由圖3(a)可見：球狀C-S-H凝膠搭接延伸成稀疏的鏈狀和網(wǎng)狀結構，在視野中均勻獲取30個點的能譜數(shù)據(jù)，計算出此時C-S-H凝膠的鈣硅比為1.27。由圖3(b)可見：針棒狀和凝膠狀交織的產(chǎn)物可能是鈣礬石與C-S-H 凝膠組成的復合結構，其中鈣礬石結構比較粗壯，C-S-H 凝膠還不能完全包裹鈣礬石；由圖3(c)可見：C-S-H凝膠呈現(xiàn)密實的層狀結構，在視野中均勻獲取30 個點的能譜數(shù)據(jù)，計算出此時C-S-H 凝膠的鈣硅比為1.05，鈣硅比與早期相比有所下降；由圖3(d)可見：針棒狀和凝膠狀產(chǎn)物組成復合結構，與圖3(b)相比，凝膠狀產(chǎn)物更加致密，將針棒狀產(chǎn)物緊密包裹起來。

圖2 不同水化齡期膠凝材料的X線衍射(XRD)譜Fig.2 XRD patterns of cementitious material at different hydration times

圖3 不同水化齡期膠凝材料的場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)圖Fig.3 FE-SEM images of cementitious material at different hydration times

以上分析結果表明：鈣礬石生成于水化早期，這與XRD 的分析結果相吻合；C-S-H 凝膠亦生成于水化早期，其鈣硅比隨著齡期增長有所下降，這可能是礦渣持續(xù)水化所致；隨著齡期增長，C-S-H凝膠的形貌由稀疏的鏈狀和網(wǎng)狀結構發(fā)展為密實的層狀結構，并緊密包裹鈣礬石晶體，表明這種復合結構是膠凝材料強度的主要來源。

圖4所示為不同水化齡期膠凝材料(石膏相)的場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)圖。結合能譜分析，可以確定不同齡期的圖片中孔洞中心的物質均為石膏，孔壁中向內(nèi)側生長的針棒狀晶體為鈣礬石。由圖4可見：隨著齡期增長，孔洞中的石膏從最初的密集結晶狀態(tài)，到多孔蜂窩狀態(tài)，直至僅剩少量殘余，與此同時孔壁上的鈣礬石晶體逐漸增多、變粗，填補了石膏消失后的空間。圖4反映了石膏參與生成鈣礬石的反應過程，即體系中富含石膏且具有孔洞的位置有利于鈣礬石生成，而孔洞處往往是結構中比較薄弱的區(qū)域，鈣礬石的生成對填補薄弱區(qū)域和提高早期強度起到了重要作用。

圖4 不同水化齡期膠凝材料(石膏相)的場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)圖Fig.4 FE-SEM images of cementitious material(gypsum phase)at different hydration times

2.3.3 傅立葉紅外光譜分析

圖5所示為不同水化齡期膠凝材料的傅里葉紅外光譜(FT-IR)，由圖5可見：未水化的原料在3 542 cm-1和3 407 cm-1處存在2 個明顯的吸收峰，這分別是原料石膏中羥基的伸縮振動和典型結晶水中羥基的不對稱伸縮振動[21]。水化3 d時，3 542 cm-1和3 407 cm-1處的2個吸收峰變?yōu)?個靠近3 407 cm-1處的吸收峰，這說明石膏被消耗生成了鈣礬石，羥基水轉化為結晶水；水化28 d 時，3 407 cm-1和1 645 cm-1處的吸收峰分別屬于水化產(chǎn)物結晶水中羥基的不對稱伸縮振動和彎曲振動，與原料譜線相比，這2個吸收峰的透過率明顯下降，表明原料水化反應生成大量富含結晶水的物質。

圖5 不同水化齡期膠凝材料的傅立葉紅外光譜(FT-IR)Fig.5 FT-IR patterns of cementitious material at different hydration times

水化3 d時，3 650 cm-1處的弱吸收峰對應八面體表面羥基的伸縮振動，1 113 cm-1處的強吸收峰對應SO2-4的不對稱伸縮振動，604 cm-1處的弱吸收峰對應SO2-4的彎曲振動，八面體表面羥基和SO2-4的特征峰證明鈣礬石形成較早，這與XRD和SEM的分析結果相吻合。

850～1 000 cm-1和490 cm-1處的吸收峰分別對應C-S-H 凝膠中Si—O(Al)的不對稱伸縮振動和Si—O的面內(nèi)彎曲振動。隨著橋氧數(shù)的增多，硅氧四面體的Si—O不對稱伸縮振動頻率逐漸增大，吸收峰的波長范圍趨向變窄。結合原料的化學成分、XRD 譜和FT-IR 譜推測：原料中聚合度較低的硅酸鹽物質，在水化過程中轉化成為聚合度較高的鏈狀或架狀硅酸鹽，使紅外光譜的波峰向高波數(shù)方向移動，此現(xiàn)象與2.3.2 節(jié)能譜顯示樣品隨齡期增長鈣硅比降低相對應。此外，1 430 cm-1附近的吸收峰表征了CO2-3的非對稱伸縮振動，這是樣品暴露在空氣中發(fā)生碳化所致[22-23]。

2.3.4 熱重-差示掃描量熱分析

圖6所示為不同水化齡期膠凝材料的熱重(TG)-差示掃描量熱法(DSC)曲線。由圖6可見：3 d 時在120 °C 和150 °C 處有2 個明顯的吸熱峰，而在28 d 時120 °C 的吸熱峰寬化增強并且峰位移動到130 °C 左右，150 °C 的吸熱峰不再突出。120～130°C 時出現(xiàn)的峰是水化產(chǎn)物中C-S-H 凝膠和鈣礬石的脫水吸熱峰，表明水化早期產(chǎn)物即大量生成；隨著齡期增長，C-S-H 凝膠對鈣礬石形成包裹導致鈣礬石脫水溫度升高[24]，這與FE-SEM 和FT-IR結果互為印證；150°C時出現(xiàn)的吸熱峰表明脫硫石膏(CaSO4·2H2O)脫水成為半水石膏(CaSO4·0.5H2O)，說明水化3 d時還有較多脫硫石膏未參與反應，但隨著齡期增長，它們被逐漸消耗，這與XRD 和FE-SEM 的結論一致。500°C 之前的熱重曲線顯示水化3 d的膠凝材料質量損失率為9.81%，而水化28 d 的質量損失率增大到15.65%，證明水化過程迅速且持久，體系中生成了較多富含結晶水的產(chǎn)物。

600～800°C 區(qū)間的細小吸熱峰伴隨著質量損失，說明樣品含有少量CaCO3；850～900°C區(qū)間并未對應出現(xiàn)明顯的質量損失，說明此處是C-S-H凝膠發(fā)生晶型轉變形成β-硅灰石的特征峰[25]；接近1 000°C的吸熱峰為體系的熔融吸熱峰。500°C以上仍有質量損失說明水化產(chǎn)物中存在橋氧數(shù)為3的硅(鋁)氧四面體，即與硅(鋁)氧四面體鏈接的高鍵能的羥基，這表明水化產(chǎn)物的聚合度較高。

圖6 不同水化齡期膠凝材料的熱重(TG)-差示掃描量熱法(DSC)曲線Fig.6 TG-DSC curves of cementitious material at different hydration times

2.3.5 X線光電子能譜分析

利用X 線光電子能譜(XPS)測定水化不同時期Si，O，S，Al和Ca元素的次外層電子激發(fā)能變化規(guī)律，可以從微觀角度解析水化過程中各元素間舊組合分解和新組合形成的過程。圖7所示為不同水化齡期膠凝材料的XPS曲線。由圖7可見：隨著水化齡期的增長，Si，O，S，Ac和Ca的次外層電子激發(fā)能均逐漸增大。

1) Si 結合態(tài)。Si 2p 軌道激發(fā)能隨齡期增長呈現(xiàn)升高趨勢，這主要有2個原因：一是原料中尤其是礦渣玻璃相中的富硅相活性很強，在電爐還原渣水化形成的堿性環(huán)境里，Si—O鍵容易發(fā)生斷裂水解，這種水解的本質是水中的H+與SiO4-4結合形成[H2SiO4]2-和[H3SiO4]-，此時氫原子核對氧的核外電子云形成靜電引力，使氧的核外電子云向氫偏移，而硅氧四面體中心處硅的核外電子云將向氧原子偏移，造成硅的核外電子云密度降低，Si 2p 軌道激發(fā)能升高；二是硅酸鹽聚合度提高也會導致Si 2p 軌道激發(fā)能升高[26-27]。因此，Si 2p 軌道激發(fā)能升高，說明富硅相水解生成了水化硅酸鹽，而水化硅酸鹽很可能由島狀、鏈狀硅酸鹽轉變成為聚合度更高鏈狀甚至架狀硅酸鹽，這與FT-IR的分析結論相符。

圖7 不同水化齡期膠凝材料的XPS曲線Fig.7 XPS curves of cementitious material at different hydration times

2) O結合態(tài)。有研究表明，非橋氧鍵、橋氧鍵、氫氧化物和水的O 1s 軌道激發(fā)能分別為530.0～530.5，531.5～532.7，533～533.5 和 534.0 eV[28]。因此，O 1s軌道激發(fā)能在531.5～532.0 eV間峰位隨水化齡期增長不斷升高，可以推斷出膠凝材料在水化過程中部分非橋氧鍵轉變成了橋氧鍵，水化硅酸鹽的聚合度提高，這與FT-IR 和Si 結合態(tài)分析結論相符。

3) S 結合態(tài)。隨著齡期增長，S 2p3/2軌道激發(fā)能從169.2 eV升高到169.4 eV。鑒于169.0 eV處屬于SO2-4的特征峰，而169.5 eV 處屬于硫酸鹽復鹽的特征峰[29]，可知體系中的脫硫石膏參與了反應，體系在水化早期就生成了含硫酸根的復鹽礦物，使S 2p3/2軌道激發(fā)能升高，這與2.3.4節(jié)中關于早期鈣礬石生成量的分析結論相符。

4) Al 結合態(tài)。Al 2p 軌道激發(fā)能峰形不對稱且與其他元素的峰形相比較為寬化，隨著水化時間的延長，Al 2p軌道激發(fā)能從73.9 eV升高到74.4 eV，這是因為體系中無羥基的低聚合度硅(鋁)氧四面體轉變成了含羥基的高聚合度硅(鋁)氧四面體，由于鋁從硅酸鹽網(wǎng)絡體中解聚出來進入了鈣礬石類復鹽相，使核外電子云能態(tài)降低，Al 2p 軌道激發(fā)能升高。另外，硅(鋁)氧四面體從無羥基的低聚合度向有羥基的高聚合度轉變是放熱過程，會降低體系能態(tài)，使Al 2p 軌道激發(fā)能升高。而Al 2p軌道激發(fā)能的增量不大，可能是原料中Al 的質量分數(shù)不高，進入反應體系的Al不多造成的。

5) Ca結合態(tài)。Ca 2p軌道激發(fā)能的峰形包含2 個特征峰，分屬Ca 2p3/2軌道(左)和Ca 2p5/2軌道(右)。隨著齡期增長，Ca 2p軌道激發(fā)能逐漸增大，這是因為原料中的富鈣相溶解，產(chǎn)生大量游離態(tài)Ca2+，又與[H2SiO4]2-，[H3SiO4]-，[H3AlO4]2-，SO2-4，OH-和H2O 等基團結合，形成新的含鈣相。尤其是電爐還原渣中CaO水化生成的Ca(OH)2，一般為亞微米級至納米級顆粒，其活性高、溶解速度快，在非平衡動態(tài)反應過程中可以為體系提供更多的Ca2+，并使溶液的pH 升高，促進生成更多的低能穩(wěn)定態(tài)水化產(chǎn)物，使Ca 2p 軌道激發(fā)能增大。

2.4 體系水化硬化及安定性機理分析

2.4.1 體系水化硬化機理分析

一般鋼渣由于鐵的質量分數(shù)較高，大量殘余微米級金屬鐵粒子在粉磨過程中會產(chǎn)生磁團聚和磁黏附，造成粉磨困難。如果對鋼渣進行超細粉磨，必須在粉磨過程中及時除去暴露出來的金屬鐵微粒，這將大大增加超細鋼渣粉的生產(chǎn)成本。由表1可知：電爐還原渣中鐵的質量分數(shù)較低，使用球磨機粉磨30 min后，比表面積可達到600 m2/kg，易磨性與水泥熟料的相近。以電爐還原渣代替一般鋼渣，可以解決粉磨成本高的難題。

本文研究的礦渣-電爐還原渣-石膏體系中，礦渣是主要成分，礦渣中以玻璃體結構為主，玻璃體以四配位體SiO4-4(硅氧四面體)作為主要結構單元，其中存在少量結晶度極低的鋁硅酸鹽微晶體。礦渣中的硅氧四面體聚合度低，O-Si-O鍵相對數(shù)量少，化學活性較強。在礦渣的玻璃體中，還有部分Al3+替代Si4+，形成比硅氧四面體活性更高的鋁氧四面體，而且礦渣比水泥熟料具有更大的[n(SiO2)+n(Al2O3)]/[n(CaO)+n(MgO)](其中，n為物質的量)，其含有潛在水硬活性的硅氧四面體和鋁氧四面體比水泥熟料更多。將礦渣、電爐還原渣和脫硫石膏磨細后混合，可以發(fā)揮三者的協(xié)同作用，制成不含水泥熟料又可用于高性能混凝土的全固廢膠凝材料，這種協(xié)同作用主要體現(xiàn)在以下2個方面。

1) 復鹽效應。電爐還原渣中二價金屬氧化物(CaO，MgO 和FeO)的總質量分數(shù)達到60%以上，這些物質水化后能夠給體系提供強堿性環(huán)境，石膏能夠提供鈣礬石形成所必需的SO42-，二者共同奪取體系中的Al3+，F(xiàn)e3+形成鈣礬石類復鹽：

在堿性條件下，鈣礬石類復鹽具有極低溶解度，其溶度積常數(shù)為10-111.6，一旦形成就較為穩(wěn)定。這種鈣礬石類復鹽是具有納米直徑的針棒狀晶體，對硬化體具有增強增韌效應，水化初期快速形成這種復鹽能促進早期強度的增長。

2) 電爐還原渣和石膏復和激發(fā)礦渣。礦渣不僅可以在強堿性環(huán)境中解聚并再次聚合為凝膠類物質，也可以在石膏參與的條件下生成C-S-H 凝膠和鈣礬石，由于鈣礬石和凝膠類物質在常溫下都具有極低的溶解度，在體系中存在大量礦渣的條件下，反應式(2)和式(3)都有很大的化學驅動力。

利用礦渣、電爐還原渣和石膏3 種微粉的協(xié)同激發(fā)作用，可以使針棒狀復鹽晶體和非晶態(tài)C-S-H 凝膠同時大量生成，促使凝膠緊密包裹復鹽晶體，形成針棒狀復鹽晶體纖維增強復合結構，大幅度提高體系的穩(wěn)定性。

2.4.2 體系安定性機理分析

鋼渣在混凝土類水泥制品中造成安定性不良的基本原理是鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂水化反應生成固體氫氧化物。綜合多種檢測分析結果可見：反應體系中未出現(xiàn)結晶態(tài)的Ca(OH)2和Mg(OH)2。由于沒有明顯生成固體Ca(OH)2和Mg(OH)2，可以推斷本體系能夠避免安定性不良問題。

3 結論

1) 采用質量分數(shù)分別為70.5%，17.50%和12.0%的礦渣、電爐還原渣和脫硫石膏制備的膠凝材料，其安定性符合國家標準。

2)將這種膠凝材料與標準砂以1:3的質量比混合，采用0.38的水膠比制備膠砂試塊，28 d抗壓強度可達39 MPa，3 d 和7 d 強度分別達到28 d 強度的50%和75%。

3)微觀分析顯示礦渣-電爐還原渣-石膏體系的主要水化產(chǎn)物是C-S-H 凝膠和鈣礬石，隨著齡期增長，該體系水化產(chǎn)物的聚合度逐漸增加。

4)在礦渣-電爐還原渣-石膏體系中，礦渣提供具有潛在水硬活性的硅氧四面體和鋁氧四面體，電爐還原渣提供鈣、鎂等堿性物質，脫硫石膏提供硫酸根離子，三者協(xié)同作用形成極低溶解度的鈣礬石類復鹽和非晶態(tài)的C-S-H 凝膠，二者形成的針棒狀復鹽晶體纖維增強復合結構，是硬化體強度的主要來源。