钢渣混凝土研究现状分析_杨波

要矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙以及硅、镁、 土，不仅“变害为利，变废为宝”为废弃物资源 凝土，还可以作为筑路材料[13]。在伊朗，钢渣
铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少 化提供了很好的范例，而且保护了环境，满足 混凝土被作为铺路材料使用[14]。希腊用钢渣
量的游离氧化钙及金属铁等。但是，钢渣中各 可持续发展的需要。
混凝土修筑海堤和海岸护坡[15]。
种成分的含量因炼钢炉型、钢种和每炉钢冶
2 钢渣混凝土的研究现状
在我国，近几年来钢渣的综合利用受到
炼阶段的不同，有较大的差异，导致钢渣的成
钢渣在发达国家利用率相对较高，尤其 了人们的重视。以下是我国关于钢渣混凝土
分波动较大，一直未能实际应用。
是在日本和美国，基本做到排用平衡，得到了 的研究。
在 2000 万吨以上，但这些钢渣的整体利用水 渣作为水泥混合材；钢渣用于改良土壤性质； 定性及耐久性的影响并配制出了 C60 强度等
平不高，大量废弃钢渣的排放不仅造成资源 钢渣作冶金炉料等[2]。与普通混凝土相比，钢 级高性能钢渣混凝土[5]。研究结果表明钢渣粉
浪费，而且占用土地，污染环境。现在，各产钢 渣混凝土的抗压和抗弯强度略高于普通混凝 掺量在 20%以内时，钢渣混凝土与素混凝土
摘 要：目前钢渣的综合利用已经成为一个热点问题，本文主要论述了钢渣在混凝土中的研究意义，具体阐述了钢渣混凝土的发展
பைடு நூலகம்
概况、研究现状及实际工程应用状况等问题，提出了复合掺合料配比及掺量问题、钢渣钝化问题、安定性不良问题、钢渣细度问题等
在钢渣混凝土研究中亟待解决的问题，指明了钢渣混凝土的应用前景。
关 键 词 ：钢渣；混凝土；研究现状
些使用钢渣的工程中造成道路开裂、隆起，以 至影响了钢渣的推广应用。
目前消除游离氧化钙 f-CaO 的方法有很 多种，例如：温水养护处理法、钢渣陈放法、热 焖渣处理法等。其中温水养护法、钢渣陈放法 需要占用大量土地，容易造成污染；而将钢渣 进行闷渣和超细粉磨活化处理对环境和设备 要求较高。所以如何控制钢渣安定性问题成 为目前钢渣混凝土研究中值得注意的问题。
调查表明，炉渣排放量约为钢产量的 充分的利用。
混凝土外加剂和掺合料的发展是以现代
15%-20%左右，造成了严重的环境污染，占
据 统 计 ， 日 本 2004 年 钢 渣 总 量 水泥混合材的发展为基础的，表 1 是我国有
用了大量的土地，破坏了生态环境。为了有效 13，410，000 吨，其中 26%用于回炉烧结料， 关钢渣水泥的研究历史概况[16]。
3.4 钢渣的细度问题 钢渣经过粉磨后形成的钢渣微粉可以显 著改善混凝土的工作性能，还可以激发其较 高的潜在活性。但是钢渣硬度较大，易磨性和 易碎性均较差，而且钢渣中含有部分铁粒，导 致钢渣粉磨到一定程度后很难被进一步磨 细。 如果采用直接粉磨的方法，不仅粉磨效 率低，电耗较高，而且粉磨效果也不理想。现 在钢渣的粉磨多采用预粉磨，然后采用磁选 技术，把钢渣中的铁粉分离出来，但是钢渣细 度难以控制，而且该方法正处于起步阶段，还 未大规模使用。 除了上述问题，钢渣成分的不确定性、钢 渣在混凝土中分布的均匀性、钢渣质量控制、 钢渣混凝土加工工艺、技术要求等问题都应 该引起足够的重视。此外，当前钢渣混凝土的 研究多数是在实验室中，在实际工程应用时， 应该考虑实际工程条件并采用合理的施工方 法和施工工艺，保证钢渣混凝土的质量。 结语 钢渣混凝土不仅为钢渣的综合利用开辟 了一条新的途径，符合我国可持续发展要求， 而且钢渣混凝土作为一种新型材料是当前混 凝土结构理论研究的一个热门课题。虽然对 于钢渣混凝土的研究已取得一定的进展，但 是离大范围推广使用还存在一段距离。今后 钢渣混凝土的研究应以工程推广应用为主要 出发点，针对不同用途的钢渣混凝土进行深 入研究，不断开发高性能的钢渣混凝土，提高 钢渣的利用率。
地利用钢渣、减少污染，将钢渣作为混凝土集 其余 74%钢渣中有 32%用于土木工程，26%
钢渣不仅可以直接作为掺合料添加到混
料制备钢渣混凝土，能够提高混凝土的性能， 用于道路工程。钢渣中含有 FeO，CaO 和 SiO2 凝土中，将钢渣磨细后形成的钢渣粉也可作
具有强度高、耐磨性和耐久性好、维修费用低 等化学成分，使钢渣可以作为水泥掺合料；钢 为混凝土掺合料，目前，钢渣粉的研究还处于

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影响。随后，唐祖全（2006 年）等[24]研究了钢渣 掺量和钢渣细度对混凝土导电性的影响，通 过研究发现混凝土的电阻率随着钢渣掺量的
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利用[3]，与发达国家相比，我国钢渣的利用率 学性能，在道路工程中应用能达到预期效果 安定性问题[18]。孙家瑛[7]试验得出了钢渣粉最
却很低，仅为 10%左右[4]。研究表明，钢渣中含 。 [11]
优掺量，即钢渣微粉掺量为 10%，此时混凝土
有一定数量的水泥熟料的主要矿物 C2S、C3S
调查显示，钢渣在其他国家也得到了广 28d 抗压强度最高而且耐久能力最佳。研究
钢渣混凝土的各项力学性能均较好，而且钢 了诸多利用途径，使得钢渣得到了充分有效 时力学性能最好的结论。唐卫军, 任中兴等
渣混凝土具有良好的耐磨性和耐久性[6，7]。钢 的利用 。 [12] 在英国，钢渣已经成为一种副产 （2006 年）[20] 研究证实钢渣-矿渣混凝土的工
渣中还含有具有半导体的性质的 FeO，因此 品。在南非，钢渣用于铺设高速公路。在新西 作性能良好。
可以作为导电组分制备导电混凝土，其成本 兰，钢渣不仅用于筑路和沥青混凝土中，还可
近几年，钱觉时，李长太等（2004 年）[21]人
表 1 我国钢渣水泥研究历史概况
在 D.D.L.Chung[22]和 Feldman, R.F.[23]研究的基 础上，进行了钢渣混凝土导电性能的研究，分
析了硅灰、粉煤灰对钢渣混凝土导电性能的
钢渣混凝土不仅可以作为导电混凝土使 用，经试验验证，在道路工程中使用也有较好 的效果。用于筑路的钢渣混凝土性能优良而 且节省了大量水泥，减少了水泥生产所带来 的环境污染。张亮亮，卢忠飞等[25]用风淬粒化 钢渣代替天然砂配制道路混凝土，试验结果 表明加入风淬粒化钢渣的混凝土具有良好的 性能，减少了混凝土用水量。近几年来，研究 人员通过添加外加剂和掺合料的方法不断改 良钢渣混凝土性能。刘军[26]将粉煤灰添加进 钢渣混凝土中，通过试验测出最优配比的混 凝土，即粉煤灰代 20%的水泥，钢渣代 15%的 砂子，并将该最优配比的粉煤灰-钢渣混凝土 应用于 209 国道柳长路，经柳州市建设工程 质量检测中心检测其抗折和抗压强度均满足 要求。
等，具备可用作水泥混合材和混凝土掺合料 泛的利用。欧洲将钢渣用于以下四个方面进 人员通过研究还发现添加了矿渣的钢渣混凝
的条件[5]。无论将钢渣作为粗集料或是采用钢 行深入的研究，分别为：水硬性胶凝剂，公路 土具有较好的力学性能。张爱平、李永鑫
渣粉配制的钢渣混凝土，与普通混凝土相比， 建设材料，肥料和公共设施。正是因为钢渣有 （2006 年）[19]通过试验得出当钢渣：矿渣为 3：7
中 图 分 类 号 ：U445.57
文 献 标 识 码 ：A
钢渣是炼钢工业的废渣，主要由钙、铁、 远低于碳纤维、石墨等导电混凝土[8]。将工业 用于改善水质。在维多利亚，钢渣可以作为水
硅、镁和少量铝、锰、磷等多种氧化物组成，主 废渣钢渣应用于混凝土中制备成导电混凝 泥掺合料配制混凝土，作为集料配制沥青混
等优点。钢渣混凝土还可以作为导电混凝土 渣具有较高的抗压强度和耐久性使钢渣可以 起步阶段，并没有在工程中大规模应用。仲晓
用于电工、电磁干扰屏蔽、工业防静电、电力 作为路基材料用于道路工程中；钢渣具有高 林[17]等于上世纪 90 年代初，将磨细钢渣作为
设备接地工程以及土木工程基础设施内部应 强度和耐磨性，使钢渣可以作为沥青混凝土 泵送混凝土掺合料进行研究和应用，试验发
此外，钢渣混凝土还应用于海堤工程中。 徐忠琨[27]将钢渣混凝土制作成护面块体用于 海堤工程中，并在东海圈围工程和芦潮港临 港工程中实际应用，经验证，钢渣混凝土均能 满足施工要求，并且取得了较好的经济和社 会效益。
3 钢渣混凝土研究中应着重解决的问题 3.1 复合掺合料中配合比及掺量问题 将钢渣单独粉磨后作为掺合料掺入水泥 混凝土中有时可能不满足工程要求，这就要 求添加其它掺合料，如矿渣、硅灰和粉煤灰 等。矿渣、硅灰和粉煤灰等掺合料掺入钢渣混 凝土后，对其导电性能和力学性能的影响各 不相同，所以它们的掺量和配合比问题应成 为今后钢渣混凝土研究中的重点问题，进行 深入研究。 解决这一问题的关键在于通过试验测得 矿渣、硅灰和粉煤灰等掺合料对钢渣混凝土 的影响，在实验数据和理论知识的基础上进 一步分析矿渣、硅灰和粉煤灰等掺合料的影 响机理，最后通过大量试验测出复合掺合料 的最优配比及掺量。 3.2 钢渣钝化问题 由于钢渣中含有铁，在水泥的碱性环境 中，表面会产生氧化钝化层，使混凝土电阻率 增大，导电性降低，这样将钢渣混凝土作为导 电混凝土应用于实际工程中会受到很大影 响。目前，关于钢渣导电混凝土电阻率、压敏 性的文献比较丰富，但是关于钢渣钝化问题 及解决方法的文献却很少，所以如何解决钢 渣钝化问题尚需进一步研究。 钢渣钝化的主要原因是其中含有铁，在 钢渣加工中通过磁选将金属铁含量控制在一 定范围内是防止钢渣钝化最直接的方法。还 可以将钢渣磨细提高钢渣的活性，因为钢渣 颗粒变小，其细微颗粒的填充作用可以得到 充分发挥；另外，细度增加有助于提高导电颗 粒分散的均匀性，加大导电成分接触的几率， 使导电性增强。以上只是理论上解决钢渣钝 化的方法，是否可行有待试验进一步验证。 3.3 安定性不良问题 钢渣中含有较大量的游离氧化钙、游离 氧化镁等成分，特别是游离氧化钙 f-CaO 水 化后易产生体积膨胀，控制不当易造成安定 性不良的后果。由于钢渣的稳定性不良，在有