楊琴琴 苑淑雅

（新疆工程學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830023）

0 引言

中國(guó)是鋼鐵大國(guó)，每年的鋼渣產(chǎn)量達(dá)到億噸級(jí)，但是鋼渣的綜合利用率不足30%。研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)處理后的鋼渣含有f-CaO、f-MgO易帶來安定性不良等問題[1]，但是經(jīng)過熱燜工藝后f-CaO、f-MgO的總體含量小于2%，同時(shí)也可研磨成比表面積大于400m2/kg的微粉，熱燜工藝徹底解決了鋼渣的安定性和耐磨性問題[2]。文獻(xiàn)[3]采用化學(xué)全分析、物理力學(xué)性能檢測(cè)等對(duì)鋼渣水泥相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)定和分析研究，得出能使鋼渣活性充分發(fā)揮的最佳粉磨細(xì)度及其在水泥中的最優(yōu)摻量，最終實(shí)現(xiàn)冶金廢渣資源的充分利用，改善水泥性能，降低水泥生產(chǎn)成本。熱燜后鋼渣具有良好的路用性能，提高鋼渣的利用率不僅可以緩解建筑材料短缺的現(xiàn)狀，同時(shí)減少由于鋼渣堆棄對(duì)其周圍環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。規(guī)模化利用廢棄鋼渣已經(jīng)成為我國(guó)鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)之一。

1 試驗(yàn)原材料

水泥：試驗(yàn)采用42.5#普通硅酸鹽水泥。

鋼渣：該試驗(yàn)采用的鋼渣為采用熱燜工藝處理的廢棄鋼渣，粒徑均勻，呈灰褐色，表面粗糙，氣孔較多，是4.75～26.5mm的連續(xù)級(jí)配，鋼渣砂表觀密度為3610kg/m3，細(xì)度模數(shù)為2.70，屬于II區(qū)中砂。鋼渣存放期為半年。

砂石：試驗(yàn)采用的機(jī)制砂表觀密度為2730kg/m3，細(xì)度模數(shù)為2.60，屬于II區(qū)中砂；試驗(yàn)用到的粗集料為連續(xù)級(jí)配石灰石碎石，試驗(yàn)使用砂、石料均符合標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)規(guī)范要求[4]。

試驗(yàn)方案：采用如表1所示的鋼渣、鋼渣砂等體積替代普通混凝土粗骨料、細(xì)集料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)（每組9個(gè)試件）；水泥混凝土按照C30標(biāo)準(zhǔn)制定，水灰比為0.65，其力學(xué)性能試驗(yàn)參照GB/T50081-2002。先將集料與水泥均勻拌合3min后加水，再均勻拌合3min后立即進(jìn)行坍落度試驗(yàn)，坍落度范圍控制在18～20cm，并將拌合物置于150mm×150mm×150mm及150mm×150mm×550mm試模內(nèi)震動(dòng)成型，在室內(nèi)靜置24h后脫模，然后于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)3d、7d、28d、60d，達(dá)到齡期后進(jìn)行抗壓、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)（見表1）。

表1 各組鋼渣替代率

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 抗壓強(qiáng)度（見表2）

表2 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 MPa

由表2和圖1可知，鋼渣、鋼渣砂等體積替代普通混凝土中粗集料、細(xì)集料時(shí)，強(qiáng)度等級(jí)為C30鋼渣混凝土與普通混凝土相比，7d抗壓強(qiáng)度并不明顯，近似相等；28d以后鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度明顯高于普通混凝土。第2～5組鋼渣混凝凝土抗壓強(qiáng)度隨著鋼渣替換比例的增加而增大，在7d～28d齡期內(nèi)，鋼渣混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，28d后增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩。第6～9組鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著鋼渣砂替換比例的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)鋼渣砂的替換比例為50%的時(shí)候，鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，鋼渣砂替換普通混凝土中細(xì)集料的比例存在最佳替換，鋼渣砂等體積替代普通混凝土中細(xì)集料的比例應(yīng)控制在50%以內(nèi)。在7d～60d齡期內(nèi)，鋼渣砂替代普通混凝土中細(xì)料的鋼渣混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，60d后鋼渣混凝土抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩[5]。

圖1 1～9組抗壓強(qiáng)度變化曲線

由圖2可知，全鋼渣混凝土的抗壓強(qiáng)度明顯高于鋼渣、鋼渣砂100%替換普通混凝土中粗集料、細(xì)集料的鋼渣混凝土，說明全鋼渣制作的混凝土具有明顯的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。單獨(dú)對(duì)比第5組和第9組，在齡期28d前，鋼渣替代普通混凝土中粗集料的鋼渣混凝土強(qiáng)度高于鋼渣砂替代普通混凝土中細(xì)集料的鋼渣混凝土；在28d齡期后，鋼渣砂替代普通混凝土中細(xì)集料的鋼渣混凝土較鋼渣替代普通混凝土中粗集料的鋼渣混凝土更有強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。單獨(dú)對(duì)比第1組和第10組，鋼渣替代普混凝土中集料的鋼渣混凝土具有很大的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。

圖2 第1、5、9、10組抗壓強(qiáng)度變化曲線

2.2 抗折強(qiáng)度（見表3）

表3 抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 MPa

由表3可知，鋼渣混凝土的抗折強(qiáng)度高于普通混凝土抗折強(qiáng)度，鋼渣混凝土的抗折強(qiáng)度隨著鋼渣、鋼渣砂替換比例的增加而增大，鋼渣作為混凝土集料有助于提高混凝土的抗折強(qiáng)度。主要因?yàn)殇撛煞种泻械突钚晕镔|(zhì)，鋼渣中的強(qiáng)度有效成分經(jīng)過養(yǎng)護(hù)之后形成膠凝體，增強(qiáng)了集料粘結(jié)的過度區(qū)間強(qiáng)度，進(jìn)而提高鋼渣混凝土的整體性，表現(xiàn)為鋼渣混凝土抗折強(qiáng)度的提高。單獨(dú)對(duì)比第5組、第9組發(fā)現(xiàn)鋼渣砂替代普通混凝土中細(xì)集料的鋼渣混凝土比鋼渣替代普通混凝土中粗集料的鋼渣混凝土的抗折強(qiáng)度高。這是因?yàn)榧尤脘撛?改變了混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要是強(qiáng)化了界面過渡區(qū)，而鋼渣砂的強(qiáng)化效果高于鋼渣，改善了抗折性能?；炷翗?gòu)件的抗折強(qiáng)度一般都和試件底面受拉能力有關(guān)，界面粘結(jié)力越大，材料的抗折強(qiáng)度越高。

3 結(jié)束語

鋼渣作為混凝土粗集料會(huì)增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，且隨著鋼渣替代比例的增加而增大。鋼渣砂作為混凝土細(xì)集料時(shí)會(huì)增加混凝土的抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度隨著鋼渣砂替代比例的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，鋼渣砂替代普通混凝土中細(xì)集料的比例應(yīng)控制在50%以內(nèi)。鋼渣砂替代混凝土中細(xì)集料可以增強(qiáng)混凝土的抗折強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度隨著鋼渣砂替代比例的增加而增大。鋼渣100%替代混凝土集料時(shí)可以得到強(qiáng)度最高的鋼渣混凝土，鋼渣具有良好的路用基本力學(xué)性能。