鋼渣應用于透水混凝土制品中的力學性能分析

汪 德 伍勇華

（1.西安建筑科技大學 陜西西安 710055 2.中冶寶鋼技術服務有限公司 上海 200942）

前言

鋼渣是鋼鐵冶煉過程中所產生的廢渣，其中包含有鈣、鐵、鎂、鋁等多種氧化物。鋼渣材料的二次利用，是減少環境污染的有效措施。隨著我國工業化進程與城市化進程的不斷推進，建筑材料的需求量呈現出了不斷增加的特點。建筑材料生產行業是存在著高污染問題的行業，出于提升建筑材料制備工藝可持續發展的需要，鋼渣廢棄物在建筑材料生產過程中所發揮的作用開始得到了人們的關注。透水混凝土具有著吸聲降噪、凈化水體和改善地表土壤生態環境的作用。對鋼渣在透水混凝土制品中的應用問題進行分析，有助于改善透水混凝土的力學性能與透水性能。

1 鋼渣應用于透水混凝土制品的可行性

鋼渣透水混凝土是一種具有環保性與生態性特征的建筑材料。鋼渣在透水混凝土制品中的應用，有助于透水混凝土透水性與透氣性的提升。根據一些大型鋼鐵企業的鋼渣資源綜合利用研究實踐，鋼鐵產品生產過程中所產生的鋼渣具有著耐磨性高、強度高和抗折能力高的特點[1]。現階段此類材料已經在道路混凝土的水泥原料及混凝土摻和料等物質的生產過程中得到應用。根據鋼渣材料的實際應用情況，此類材料也存在著成分波動大、穩定性差和活性低等問題。在對鋼渣的優良特性進行充分發揮的基礎上，將此類材料應用于透水混凝土制備過程之中，可以發揮出降低鋼渣資源浪費、促進鋼渣資源經濟效益提升的作用，在促進節能減排的基礎上，鋼渣在透水混凝土制品制備過程中的應用，也有助于建筑材料生產行業的社會效益的提升。

2 鋼渣應用于透水混凝土制品中的力學性能分析

2.1 原材料與試驗方法

透水混凝土主要應用于道路工程之中，它可以在緩解地表徑流的基礎上，發揮出降低城市熱島效應的作用。骨料粒徑和成形工藝是透水混凝土性能的主要影響因素。鋼渣透水混凝土是鋼渣應用于透水混凝土制品制備過程的產物。為分析此類混凝土制品的力學性能，試驗人員可以選用鋼渣集料、水泥和減水劑等材料開展實驗分析。

一般情況下，鋼渣透水混凝土制品的力學性能分析的試驗方法主要涉及到了以下內容：①透水混凝土制品的成型方法；②透水混凝土的測試方法。在成型方法方面，試驗人員可以采用的成型方法包含有插搗方式、振動方式和靜壓方式等多種方式。根據鋼渣透水混凝土的實際應用情況，抗壓試件的尺寸可以設置為100mm×100mm×100mm，在壓力機靜壓1MPa和2MPa的情況下成型，在靜壓作業開展過程中，試驗人員需要將靜壓時間控制在90s以上，加壓成型也是試樣制備過程中所不可忽視的內容。應用于加壓成型過程的鋼套筒的內徑邊長為100mm，高度為40mm，筒壁厚度為1.5mm。測試方法涉及到了抗壓強度測試之間有著一定的聯系。混凝土配合比設計，是鋼渣透水混凝土制品力學性能分析過程中所不可忽視的內容，在試驗開展過程中，試驗人員可以將鋼渣粒徑分為5組，第一組的粒徑為2.36～4.75mm；第二組為4.75～9.5mm；第三組為 9.5～13.2mm；第四組為 13.2～16.00mm；第五組為 16～19mm。（上述五組數據可以用A、B、C、D、E指代）鋼渣用量和水泥用量可以控制為1400kg和350kg。試驗過程中的水灰比可以控制為0.24、0.26、0.28、0.30和0.32，如表1所示。

2.2 試驗結果分析

表1 混凝土配合比設計

抗壓性能分析是混凝土制品力學性能分析工作中的重要組成部分。根據鋼渣透水混凝土制品的力學性能分析試驗的試驗結果，鋼渣透水混凝土的力學性能主要與水灰比和骨料粒徑等因素之間有著較為密切的聯系。表2所示的內容為水灰比和鋼渣粒徑在28d以后，對鋼渣透水混凝土強度的影響。

表2 水灰比和鋼渣粒徑對鋼渣透水混凝土28d強度的影響

根據鋼渣混凝土的強度變化情況，在水灰比不斷增大的情況下，鋼渣透水混凝土在28d以后的抗壓強度會有所增加，若在此基礎上繼續增加水灰比，鋼渣透水混凝土的抗壓強度會有所降低。上述現象的出現，與鋼渣混凝土的自身特點之間存在著一定的聯系，如在鋼渣應用于透水混凝土制品以后，混凝土本身可以被看作是一種干硬化的混凝土，水泥與水混合而成的水泥漿體對骨料的均勻包裹程度會成為鋼渣透水混凝土的抗壓強度的主要影響因素。故而在降低水灰比以后，粘稠的水泥漿體并不能均勻包裹骨料，骨料與水泥漿體之間的粘結力的下降，會給鋼渣混凝土的抗壓強度帶來不利的影響[2]。除此以外，骨料的粒徑大小對透水混凝土內部骨架結構的影響也是人們所不可忽視的內容，在鋼渣應用于透水混凝土制品制備過程以后，粒徑的增加，對混凝土制品的強度的提升有著一定的積極作用。

3 結語

在鋼渣應用于透水混凝土制品制備以后，水灰比是混凝土制品力學性能的重要影響因素。水灰比的增加，會讓鋼渣透水混凝土的透水系數有所降低，骨料粒徑的增加，也可以在混凝土強度提升過程中發揮一定的作用。

[1]王寧，張凱峰，趙世冉，姚源，鄧天明.鋼渣透水混凝土力學性能與透水性能研究[J].商品混凝土，2016（02）：51～53+72.

[2]鄭雯，王仕威，楊錢榮.摻合料對鋼渣透水混凝土性能的影響[J].粉煤灰綜合利用，2014，27（06）：3～6.