磨細(xì)鋼渣粉在混凝土中的應(yīng)用

吳明銀，毛凌鵬

（浙江南方瑞鑫混凝土公司，浙江 杭州 311103）

磨細(xì)鋼渣粉在混凝土中的應(yīng)用

吳明銀，毛凌鵬

（浙江南方瑞鑫混凝土公司，浙江 杭州 311103）

本文從節(jié)能減排的角度出發(fā)，用鋼渣粉等量取代水泥制備混凝土，對(duì)混凝土性能的影響。

鋼渣粉；混凝土；節(jié)能環(huán)保

0 前言

鋼渣是一種工業(yè)固體廢物。煉鋼排出的渣，依爐型分為轉(zhuǎn)爐渣、平爐渣、電爐渣。排除量約為粗鋼產(chǎn)量的 15%～20%，鋼渣粉由符合 YB/T022 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的轉(zhuǎn)爐或電爐渣，經(jīng)磁選除鐵處理后粉磨達(dá)到一定細(xì)度的產(chǎn)品。

工藝流程：

鋼渣粉機(jī)理：鋼渣粉含有硅酸二鈣（C2S）和硅酸三鈣（C3S）水硬礦物，且二者含量之和在 50% 以上，水化過(guò)程和水化產(chǎn)物同硅酸鹽水泥熟料相似，不同點(diǎn)在于鋼渣的形成溫度比硅酸鹽水泥熟料高 200～300℃，致使鋼渣中 C2S，C3S結(jié)晶致密、晶體粗大、水化硬化緩慢。

由于鋼渣粉粒徑很小，細(xì)度在 0～30μm 之間，由此鋼渣中礦物與水接觸面積增大，水分子容易進(jìn)入礦物內(nèi)部加速水化反應(yīng)。

用于混凝土的鋼渣粉的質(zhì)量應(yīng)符合 GB/T20491—2006《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》的規(guī)定?；炷辽a(chǎn)企業(yè)采用鋼渣時(shí)，應(yīng)將比表面積、活性指數(shù)、流動(dòng)度比、游離氧化鈣含量、三氧化硫含量、氧化鎂含量和安定性等技術(shù)指標(biāo)作為質(zhì)量控制依據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表1。

表1 鋼渣粉的技術(shù)要求及本實(shí)驗(yàn)鋼渣粉性能指標(biāo)

1 實(shí)驗(yàn)

從節(jié)能減排的角度出發(fā)，我公司用鋼渣粉等量取代水泥制備混凝土，研究鋼渣粉對(duì)混凝土的性能的影響。本文所制備的混凝土為 C30 T120。

1.1 原材料

水泥：華業(yè)韶洋 P·O42.5 級(jí)水泥（28d 膠砂強(qiáng)度49.1MPa）；

礦粉：華業(yè)韶洋 S95 級(jí)礦粉（28d 活性指數(shù)100.4%）；

粉煤灰：海聯(lián)電廠 II 級(jí)（細(xì)度 21.0、需水量比101%、燒失量 1.5）；

鋼渣粉：杭鋼一級(jí)鋼渣粉，具體性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

高效減水劑：浙江五龍 Ⅱ 型（含固量 25.7%、減水率18.2%）；

細(xì)骨料：湖州礦產(chǎn)碎屑（細(xì)度 3.4）、中砂（細(xì)度1.7）；

粗骨料：獐山礦產(chǎn) 5～31.5mm 碎石（連續(xù)級(jí)配）；

水：自來(lái)水，符合 JGJ63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

假定容重 2300kg/m3，摻對(duì)比試樣水泥用量 8%～12% 的鋼渣粉完全取代水泥。

表2 混凝土配合比 kg/m3

試驗(yàn)室試配 25L，試配結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)室試配結(jié)果

2 結(jié)果分析

由以上數(shù)據(jù)及我公司生產(chǎn)可以看出實(shí)踐：用鋼渣粉等量取代水泥所得的混凝土強(qiáng)度有所提高，鋼渣粉在混凝土配合比設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了技術(shù)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

（1）技術(shù)效益：綜合利用鋼渣粉配置的混凝土既能提高強(qiáng)度又能提高工作性。由于鋼渣粉的顆粒較小。比表面積大于400m3/kg，可以改變水化基體的孔道大小與分布，在水泥漿體之間形成光滑的移動(dòng)表面，對(duì)漿體的流動(dòng)起到積極作用；摻鋼渣粉可以改善混凝土的和易性，增大坍落度。由于鋼渣粉的比表面積大，反應(yīng)活性點(diǎn)明顯增加，大大提高水化反應(yīng)活性，同時(shí)這些微細(xì)顆粒易于填充較小的空隙，可提高混凝土結(jié)構(gòu)致密度，從而提高強(qiáng)度。滿足施工要求及混凝土質(zhì)量要求。

（2）經(jīng)濟(jì)效益：通過(guò)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)降低單方混凝土水泥用量是降低生產(chǎn)成本的最主要方式。我公司預(yù)計(jì)年生產(chǎn)量60 萬(wàn)方混凝土，采用鋼渣粉代替部分水泥單方可節(jié)約成本 5元左右，每年可創(chuàng)利潤(rùn)約 300 萬(wàn)元。2014 年浙江南方水泥計(jì)劃生產(chǎn) 1100m3混凝土，如全部采用鋼渣粉替代水泥，同比可增加效益 5500 萬(wàn)元。

（3）社會(huì)效益：目前鋼渣粉作為混凝土礦物摻合料，不僅可以等量取代 10%～20% 的水泥用量，而且可以提高混凝土的后期強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)鋼渣的“零排放”、清潔生產(chǎn)；鋼渣粉代替水泥使用還可減少因水泥生產(chǎn)帶來(lái)的 CO2的排放、資源、能源消耗等問(wèn)題，減少環(huán)境污染；鋼渣是煉鋼生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，是工業(yè)固體廢棄物的一種，用鋼渣粉替代水泥可大量消納工業(yè)固體廢棄物，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，開(kāi)展資源綜合利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益相統(tǒng)一，建設(shè)鋼渣產(chǎn)品資源節(jié)能型和環(huán)境友好型社會(huì)。

［通訊地址］浙江省杭州市余杭區(qū)運(yùn)河鎮(zhèn)杭州瑞鑫混凝土有限公司（071051）

吳明銀，浙江南方瑞鑫混凝土公司總工程師；高級(jí)工程師。