钢渣粉对全固废混凝土强度的影响

贺众宜 蒋蔚蔚

1.湖南省株洲大禹恒基新材料有限公司 湖南株洲 412000 2.湖南省株洲市建设工程造价管理站 湖南株洲 412000

1 钢渣粉制备混凝土概述

以钢渣粉代替部分胶凝材料制备全固废混凝土，钢渣粉的含量和养护温度会对混凝土的强度产生一定影响。全固废混凝土产品普遍存在抗压强度较低的缺点，在混凝土中掺入钢渣粉，当钢渣粉掺入量低于20%时砌块的强度高于纯水泥混凝土的强度，同时提高了废弃钢渣资源的利用率。作为工业废渣，钢渣本身具有较好的水硬性，化学成分和硅酸盐水泥相似且产量大，将钢渣粉应用在水泥生产中已经十分普遍，能极大地激发钢渣的活性，其主要矿物质和水泥熟料成分相似，能发生水化热反应，可作为胶凝材料使用。随着粉磨技术的不断发展，用钢渣粉代替水泥的含量日益增大，钢渣的掺入量可高达30%。

但是钢渣的物理化学性质也决定了其在混凝土制备应用时也存在一些缺陷，比如因为钢渣是难以被粉磨的物料，其硬度较大、韧性较差、易磨性差，在生产时难以被磨碎。但随着粉磨技术的进步该问题将得到改善。其次，在钢渣在应用制备混凝土时其体积安定性较差，这是因为其中含有氧化钙等物质，很容易发生体积膨胀。此外，钢渣中硅酸盐、铝酸盐等物质的存在使得钢渣具有较好的胶凝作用，但是在高温或冷却时会产生大量玻璃体，导致钢渣活性下降，在水泥砼制作时受到一定限制[1]。

2 钢渣比表面积与掺量对混凝土强度的影响

2.1 试验原材料

试验原材料包括比表面积分别是430、450、470、500m2/kg的钢渣，石膏和水泥熟料，以及标准砂和水。

2.2 试验方案

制作不同钢渣比表面积与掺入量的混凝土试件，并进行适当养护后分别测试每一个试件的抗压强度、抗折强度和抗拉强度，分析钢渣粉的掺入量与比表面积对混凝土强度的影响，确定最终最合适的混凝土配制方案。

2.3 试验结果分析

（1）抗折强度。对每组不同龄期的5个试件进行抗折强度测试，测试前需擦去试件表面水分和杂物，将试件放在抗折夹具中使试件的侧面和夹具接触。5个试件为一组用每组的平均值作为抗折强度的测试值，若5个强度值中有超出或低于平均值的10%的则将其删除再去平均值为最终测试结果。

（2）抗压强度。测试抗压强度前同样要清除试件表面的砂粒和杂物，然后用抗压夹具测试试件的抗压强度，受压面为试件侧面。以10个棱柱体为一组取平均值作为抗压强度测试值，若10个测试值中有1个超出或小于10个平均值10%的则将其删除重新计算其余几个的平均值并作为最终试验结果。

（3）抗拉强度。测试不同钢渣粉掺入量和比表面积混凝土试件抗拉强度时。

2.4 实验数据处理和分析

（1）3d强度。检测试件的3d强度，得到不同钢渣比面积与掺入量时混凝土试件的3d强度，在统计后计算平均值，去除不合格的数据。分析发现，钢渣粉掺入量的增加使得混凝土3d抗折强度下降，钢渣比面积增大强度则也跟着增大。当钢渣比表面积为500m2/kg，掺入量为30%时，抗折强度下降速度很快，而从30%增加到50%时抗折强度下降速度下降。当比表面积为470m2/kg，掺入量为20%-30%时，试件抗折强度没有明显的变化，当掺入量为30%-50%时变化很大。当钢渣比表面积为450m2/kg，掺入量从30%增加到40%时，抗折强度下降快速，其他掺入量时抗折强度变化不大。当比表面积为430m2/kg，在任何掺入量时抗折强度的变化都比较均匀[2]。

随着钢渣掺入量的增加，混凝土试件的3d抗压强度有所减小，而随着比表面积的增加抗压强度则也逐渐增大。当比表面积为500m2/kg，掺入量在30%-40%时，抗压强度下降很快，在其他掺入量时抗压强度下降放慢。当比表面积为470m2/kg，掺入量在30%-40%时，抗压强度下降很快，在其他掺入量时抗压强度下降放缓。当比表面积为450m2/kg，掺入量在20%-30%时，抗压强度无明显变化，其他掺入量时则变化较大。

（2）28d强度。对混凝土试件进行28d强度测试，对统计计算的结果进行分析可知，随着钢渣掺入量的增加，试件28d抗折强度不断下降，而比表面积的增加抗折强度也会跟着增强。当比表面积为500m2/kg时抗折强度的变化比较均匀，当比表面积为470m2/kg，掺入量为20%-30%时抗折强度变化不大，而在40%-50%时变化较大。当比表面积为450m2/kg，掺入量为20%-30%时变化较小，掺入量为30%-50%时变化较大。当比表面积为430m2/kg，在掺入量为30%-40%时抗折强度变化最为平缓，其他掺入量时变化也不大[3]。

3 结语

综上所述，将钢渣粉用在混凝土制备中可以提高钢渣废料的利用率，同时能有效改善水泥性能，减少对胶凝材料的需求，合适的掺入量和比表面积可有效提高混凝土的强度。试验证明，低于30%的钢渣粉代替水泥量不会降低钢渣混凝土的抗压强度，一旦超出该掺入量且钢渣比面积较小的情况下抗压强度下降就比较明显。用钢渣代替部分胶凝材料制备混凝土时也会对抗折强度产生影响，在钢渣粉替代率较小时基本没有显著影响。为此，选择在钢渣比面积为450m2/kg，掺入量为20%时混凝土性能最好。