采用熱悶工藝的鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的分析

于 楊 王 覓 張 旭

（中冶建筑研究總院有限公司 中冶節能環保有限責任公司， 北京 100088）

1 關于熱悶工藝鋼渣及原始工藝鋼渣的對比分析

鋼渣中各成分組成含量的多少會直接影響鋼渣的穩定性以及其自身膠凝特性。而f-CaO是其重要組成部分，也是影響鋼渣穩定性以及自身膠凝性的重要因素。鋼渣的化學組成成分主要由CaO、SiO2、Fe2O3、MgO等組成，其和水泥的化學組成成分較為類似。雖然采用熱悶工藝處理的鋼渣的主要化學成分與采用原始工藝方法的鋼渣的主要化學成分相類似，但是由于水泥、熱悶鋼渣和普通鋼渣的組成成分含量不同，所以水泥、熱悶鋼渣和普通鋼渣之間的穩定性能有較大的差異[1]。

熱悶工藝鋼渣與原始工藝鋼渣在礦物組成上存在較大的差異。鋼渣中的主要礦物包括：硅酸鹽礦物、鐵酸鹽固溶體和RO相。熱悶工藝鋼渣中的硅酸鹽礦物含量并不高，約為41%。熱悶工藝鋼渣中鈣硅鹽是其重要的組成礦物元素，而原始工藝鋼渣中硅酸鹽是其主要的礦物元素。

熱悶工藝鋼渣與原始工藝鋼渣的粉磨性能也存在著較大差異。鋼渣礦物中硅酸鹽礦物和橄欖石較易磨，而含鐵礦物和金屬鐵較難磨。由于熱悶工藝使得渣與鐵的分離效果更好，因此經過磁選后的熱悶工藝鋼渣相比原始工藝鋼渣更易磨。熱悶工藝鋼渣主要以比表面積的大小來衡量其粉磨性能。

由于熱悶工藝鋼渣和原始工藝鋼渣多個方面存在較大的差異，所以導致所制備出來的混凝土性能存在較大差異。我們可以利用熱悶工藝鋼渣其自身的膠凝特性制備出高性能的混凝土[2]。

2 關于熱悶工藝鋼渣膠凝特性的分析

2.1 關于熱悶工藝鋼渣的摻量對膠凝特性影響的分析

由于熱悶工藝鋼渣的化學組成成分決定了熱悶工藝鋼渣的礦物組成成分，從而進一步的決定了熱悶工藝鋼渣的膠凝性能。在高性能混凝土的制備過程中，熱悶鋼渣的自身摻量不同會對其膠凝性產生不同的影響[3]。隨著熱悶工藝鋼渣的摻量不斷的增加，抗折強度和抗壓強度會出現下降狀態。當熱悶工藝鋼渣的摻量保持在25%以內的時候抗折強度以及其抗壓強度沒有較大的變化趨勢。所以熱悶工藝鋼渣的摻量要選取25%以內，才能保證其膠凝性能[4]。

2.2 關于熱悶工藝鋼渣的比表面積對膠凝特性影響的分析

通過熱悶工藝鋼渣與原始工藝鋼渣的對比可以較為準確的得知，傳統工藝鋼渣的粉磨性較強；而熱悶工藝鋼渣是由于粉磨時間的變化從而引起比表面積變化，在熱悶工藝鋼渣比表面積變化的同時引起膠凝特性變化。當熱悶工藝鋼渣的比表面積由247m2/kg開始增加時，其膠凝性特性抗壓強度增加不顯著，但當從421m2/kg繼續增加時，其抗壓強度會突然大幅度的增加。而熱悶工藝鋼渣的比表面積超過569m2/kg的時候，其抗折強度也會快速的增加[4]。在實際的制備中，當無限制的增大熱悶工藝鋼渣的比表面積，只會增加成本取得適得其反的效果，所以對于熱悶工藝鋼渣比表面積需要合理的選取。

3 熱悶工藝鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的分析

3.1 熱悶工藝鋼渣的摻量對于制備高性能混凝土的影響

只有對熱悶工藝鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的不斷實驗和研究分析才能更加深入的了解高性能混凝土的性能以及創新發展方向。而對于其他參數相同的情況下，在高性能混凝土中的熱悶工藝鋼渣的摻量不同，就會導致高性能混凝土的性能以及強度不同。當高性能混凝土中熱悶工藝鋼渣的摻量為10%～40%之間時，可以配置出C40～C50等級的較高強度混凝土[5]；通過實驗可以發現，當熱悶工藝鋼渣的摻量超過25%時，會使得混凝土的活性極具下降。所以制備高性能混凝土時，熱悶工藝鋼渣的占比不宜過高。

除了對強度產生重要影響以外，熱悶工藝鋼渣還會對其他方面的性能產生較大影響。利用熱悶工藝鋼渣制備高性能混凝土的過程中，當熱悶工藝鋼渣的摻量在40%以內時，整體的活性指數在65%左右；而當熱悶工藝鋼渣的摻量在25%以內時，整體的活性指數相較而言極高超過了80%，所以熱悶工藝鋼渣的摻量會對高性能混凝土的活性性能產生較大的影響。

熱悶工藝鋼渣摻量同樣會對其組成的高性能混凝土的工作性能產生較大影響，而在同樣的熱悶工藝鋼渣摻量下，改變水灰占比，并不會對高性能混凝土的工作性能產生影響。但是，在較低水灰占比下，熱悶工藝鋼渣的摻量一般不宜超過30%，不然會使其活性指數下降，從而影響其制備高性能混凝土的性能。

3.2 熱悶工藝鋼渣與其他材料結合對于制備高性能混凝土的影響

在高性能混凝土的制備過程中不僅需要熱悶工藝鋼渣材料，還需要有其他材料，例如粉煤灰、鋼渣礦渣二元復合，才能確保制備出的混凝土的性能。只有科學正確的選擇各占比，才能產生較為良好的結合作用，才可以制備出性能良好的高性能混凝土。

在熱悶工藝鋼渣和礦渣復合制備高性能混凝土的過程中，無論是加入熱悶工藝鋼渣還是加入礦渣進行制備高性能混凝土，均比什么都不填加的混凝土而言性能更強。但是當熱悶工藝鋼渣和礦渣復合的比列增加過多時其制備出的高性能混凝土的性能反而會減小[6]。

3.3 含有熱悶工藝鋼渣對高性能混凝土的耐久性影響

熱悶工藝鋼渣的摻量不同對于其制備的高性能混凝土的耐久性產生較大的影響。當熱悶工藝鋼渣的摻量在20%以內時，其制備出的高性能混凝土的耐久性較高；當熱悶工藝鋼渣的摻量大于20%時，隨著熱悶工藝鋼渣的摻量不斷增加，便會使混凝土的電通量大幅增加，結合氯離子的能力下降，最終會導致其制備的混凝土耐久性不斷下降。所以選擇合適的熱悶鋼渣摻量可以有效的提高混凝土的耐久性能。

總結：隨著科技的不斷進步，社會以及生活中對于高性能混凝土的需求和質量不斷提升，對熱悶工藝鋼渣膠凝特性及其制備高性能混凝土的深入研究，對于提高混凝土的性能以及未來鋼渣安定化處理的發展方向起到了極為重要的促進意義。