钢渣-矿渣-水泥复合胶凝材料力学性能实验研究
水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性共3篇
水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性共3篇水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性11. 引言水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料是近年来发展起来的新型建筑材料，其具有优良的水化性能和工程性能。
在混凝土施工中，水泥往往是主要胶凝材料，但其价格昂贵，制备成本高，同时也会释放大量的二氧化碳等有害气体，对环境造成污染。
因此，如何利用废弃物料制备胶凝材料，降低对环境的影响，减少制备成本，是非常重要的课题。
2. 材料组成水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料是以水泥、钢渣和矿渣为原材料，通过一定的配比设计，混合制备而成的。
水泥是胶凝材料中的主要成分，一般为硅酸盐水泥，常用的水泥有硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等。
钢渣是冶金过程中的废弃物，主要由铁、钙、镁等元素组成。
钢渣的粒径较大，一般需要进行磨细处理或粗细骨料的使用。
钢渣中钙的含量较高，能够与水泥反应生成新的水化物，而且能够有效地改善混凝土的强度和耐久性。
矿渣是矿山采矿和冶金工业的废弃物。
矿渣中含有大量的硅、铝、钙及其它元素，是制备复合胶凝材料的重要成分。
矿渣的特点是低活性，水化反应缓慢，但其玻璃相中的氧化物能够与水泥形成化合物，并具有填充作用，能够有效地降低混凝土的渗透性和收缩率，从而提高混凝土的力学性能和耐久性。
3. 水化反应机理水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化反应机理比较复杂，包括水泥的水化反应、钢渣和矿渣与水泥的复合反应。
水泥的水化反应是以水泥熟料中的主要组分三钙硅酸盐(C3S)和双钙硅酸盐(C2S)为主要反应物，与水中的钙离子在水泥颗粒表面进行反应，生成水化钙硅酸盐凝胶(C-S-H)、钙硅酸钙(C-S-H)及其他水化物质。
钢渣和矿渣的水化反应也是在水泥的水化作用下发生的。
在水泥中，矿渣可以与水泥中的氢氧化钠(NaOH)反应，形成新的钠硅酸盐和钠铝酸盐，可溶性的硅酸钠(Na2SiO3)和铝酸盐钠(NaAlO2)。
钢渣中的钙能够与水中的氢氧化钙(Ca(OH)2)反应，生成新的硅酸钙(Ca2SiO4)和铝酸钙(Ca3Al2O6)。
钢渣-矿渣复合微粉对水泥性能影响的试验研究
在试验中所使用的某厂熟料的化学分析见表ｌ 。
成 ｌｉ ｌ砸 Ｉ ｋ ｌ ｇ ａ Ｎｐ Ｋ０ｌｏ ｌ 分 ｓ Ｍ ＯＩ Ｏｌ ａ Ｉ２ ， Ａ Ｃ ｓ ｌ 烧失量
可以作为水泥的混合材使用。该钢渣的Ｘ Ｄ图 Ｒ
谱 见 图２ 。
含量（ ｌ ． ． ７４ ｌ ． ６． ｌ ． １． １２ ２ ０ ｌ ８ ％）０ ７ｌ ３ ｌ ． ０ Ｉ４ ０ ０ ５ ９ Ｉ ． ｊ ． ０ ３ ６ ０ ７ ５ ２ ８ ５ ２ ０ ０ ２ ８ ２
随钢渣细度的提高，在同等的钢渣产量条件下，复 合水泥的标稠需水量从总体上看略有增加，但变化
不大；初凝 时间和终凝时 间同样 没有 显著的变化 。
表４ 试验方案
编 号 熟料
ｌ ２ ４ ６ ６ ４ ６ ４ ６ ４ ６ ４
维普资讯
２ ０ 年 第６ ０６ 期
ＮＯ ６ ２ ０ ． ０ ６
（ 世 纪 水 泥 导 报 （ 新
Ｃ ｍｅ ｔ ｉｅｆ ｒ ｅ Ｅ ｏ ｈ ｅ ｎ ｄ ｗ ｐ ｃ Ｇｕ ｏＮ
文献标识码 ： Ａ 文章编号：１０－ ７（ ０） － １ ０ ０８ ４３ ０６ ６ ０６ ３ ０ ２ ００ －
维普资讯
２ ０ 年 第６ ０６ 期
Ｎ ． ２ ０ ｏ６ ０６
党永发，等：钢渣 一 矿渣复合微粉对水泥性能影响的试验研究
试验与研 究
水平 ，与一定 比例 比表面积 为４０ｍ２ｇ ５ ／ 的矿渣复 合， ｋ
替代５％ ０ 的水泥熟料，测试该复合体系的物理性能。
１ ． １熟料
上 ． 渣 ３钢
某钢 厂钢渣的化学成分分析结果见表３ 。
表３ 某钢厂钢渣化学成分分析
成分 ｓ ｌｋ， ＯＣＯＮ 『 Ｏｌ ｅ ３ Ｆｆ ｌ ｉ Ｉ ｏ Ａ 姆 『ａ ｌａ ｏｌ ３ ＦＯｌ ｅＰ 烧失量 Ｓ Ｔ ￣ ： Ｔ
钢铁渣复合粉在混凝土中的应用研究
表２原材料化学成分分析（％）
２．２试验方案 采用钢铁渣复合粉掺量为４０％、５０％、６０％，钢渣：矿渣比例分别为１：１和３：２，进行配合比设计，配制 Ｃ３０混凝土。水胶比确定为０．４７，掺钢铁渣复合粉掺混凝土设计配合比见表３。
表３钢铁渣复合粉Ｃ３０混凝土设计配合比
注；Ｓ—ｌＯＪ为Ｃ３０基准混凝土配合比。
结论
（１）钢渣矿渣以１：１和３：２复合，替代４０，－－．６０％的水泥用量时，混凝土塌落度在２００
２２０ｍｍ之间，
较基准样提高５＂－－２５ｍｍ，具有良好的工作性能，且可满足泵送施工的要求。 （２）钢铁渣复合粉替代水泥配置混凝土时，最佳替代水泥用量为５０％，钢渣矿渣复合的最佳比例为３ ２，可提高混凝土２８ｄ抗压强度，较基准样提高５％。 （３）钢铁渣复合粉可展开推广应用，在满足各项施工要求的条件下，可降低混凝土生产成本，以此可解决
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
引言
钢铁渣是钢铁生产过程中产生的工业固体废弃物，其中每生产亿吨铁排出约０．３４吨高炉矿渣，每生产 一吨钢排出约０．１２吨钢渣。随着钢铁工业的发展，钢铁渣的排出量迅速增加，２００９年我国钢铁产量达到了 ５．６７８亿吨，钢铁渣的排出量约２．５亿吨。我国钢铁渣的综合处理利用率还不高，矿渣的利用率可达到 ８０％，但由于我国大多钢厂钢渣处理方式较为简单，造成了钢渣的利用率较低，钢渣仅为１０％左右。‘１３ 矿渣粉作为混凝土掺合料，可改善混凝土的工作性能、提高混凝土的力学性能，尤其可显著提高混凝土
ｅｎ
ｏｐｐｏｒｔｕａｉｔｙ……ｔｕ ｒａＩ……［Ｊ］ｗａｓｔｔＭ＾ｎ％…【．２００１．２Ｉ：２８５
［钉来＆林．扑辩＃．≈群钢铁蘸作￥＊Ｗ高性能提精±掺音料［盯☆女ｇ＃保护．２００２（６）：２２～２５ “］ｆ§．蛆ｉ＊．目￥靖＃ｐ铜《＊＆￥＊＊挺±中应用的＊宄进ⅢＣＪ］准曩±．２００９（２）ｚ５３～５６ ＥＳ］※盈＊－｝女ｔ＊ａ篁台咎音＃Ｅｄ＊ｔ±∞Ｉ作性能々力学＆簏■究口］＊鞋±．２００６ｔ（６Ｊ一３８～４１ 【６］ｉｎ．Ⅱｚ！ｍｔｒｔ复音苍音＃Ｎ￥＊浆＃ｔ％∞￡自［Ｊ］女■建筑ＩⅢ｛院≠＊ｃ自镕辩｛版）２０“．【６）ｔ
钢渣矿渣复合粉砼活性激发及性能研究
２
钢 渣 矿渣 复合 粉砼 活 性 激 发及 性 能研 究
卢伟 杰
（ ５ １１ ２ ００ ，山东 济 南 ，济 钢 集 团 山东 建设 工 程 有限 公 司 ）
【 摘 要】 钢渣 的化 学组分与水 泥熟料相似 ，是 一种具有 潜在 活性 的胶凝材料 ，本 文通过化 学激发 的方 式在 增加 钢渣 矿渣 复合 粉 的活性 ，应 用 于砼 生产 ，并对砼 工作 性 能、 力学性 能和耐 久性 等进行 分析 。试
验证 明 ，钢渣矿 渣复合粉 可 以通 过活性 激发广 泛应用 于砼 中，提 高砼 的性 能 。
【 词】 关键 钢渣矿 渣复合粉 ；化 学激发 ；性 能
【 中图分类号 】 Ｕ５ ２ ． 【 Ｔ ０ ＋５ 文献标 志码１ 【 编号１０ ３ １ ２ ２ １ 一 ９ ０ ８ — ４ Ａ 文章 １ ０ — ４（ ０ ３ １） ０ — ０ ０ ０
０引言
钢 渣 中 含 有 一 定 数 量 的水 泥 熟 料 的 主要 矿 物 Ｃ Ｓ 等 。 磨 细 钢 渣 粉 、Ｃ Ｓ 作 为砼 的 活 性 矿 物 掺 合 料 ，可 降 低 水 化 热 ，提 高 砼 的 耐 磨 性 ，改 善砼 的 工 作 性 能 和 耐 久 性 等 ，尤 其 是 钢 渣 粉 与
１试验材料及配合比
１１原 材 料 ．
砼 ，研究其 工作性能 、抗压 强度 、收
缩 性 能 、抗 氯 离 子 渗 透 等 性 能 ，观 察
１１１钢 渣 微 粉 、 矿 渣 微 粉 ．．
矿 渣粉 双掺作砼掺合料 时 ，两者有相
两种微粉 采用济钢集 团鲍德炉料
钢渣三合一水泥研究报告
钢渣三合一水泥研究报告南京化工大学化工建材设计研究所北京特首新型建材有限公司二零零六年十二月目录1.概述 (1)1.1钢渣的物理性质 (1)1.2钢渣的化学成分 (2)1.3钢渣的矿化组成 (2)1.4钢渣的综合利用现状 (3)1.5项目的提出及研究思路 (4)2.实验原料及方法 (5)3.实验结果及分析 (9)3.1钢渣细度对产品性能的影响 (12)3.2钢渣掺量对产品性能的影响 (13)3.3外加剂种类及掺量对产品性能的影响 (14)3.4钢渣种类对产品性能的影响 (14)3.5钢渣三合一水泥耐久性 (14)3.5.1抗冻性 (14)3.5.2抗硫酸盐性 (15)3.5.3干缩性 (16)3.6钢渣三合一水泥的水化机理探讨 (17)4.结论 (18)1．概述钢渣是炼钢过程中产生的废渣，数量约为钢产量的15～25%，2005年我国的钢产量近4亿吨，即表明我国每年要排放钢渣近亿吨，至今我国堆存钢渣近5亿吨，占用了大量的土地，同时对空气造成粉尘污染和地下水源污染，对渣堆周围的生态环境造成严重的危害。
1.1钢渣的物理性质由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣外观形态、颜色差异很大。
碱度较低的钢渣呈黑灰色。
碱度较高的钢渣呈褐灰色、灰白色。
渣块松散不粘结，质地坚硬密实，孔隙较少。
渣坨和渣壳结晶细密，界线分明，尤其是渣壳，断口整齐。
自然冷却的渣块堆放一段时间后，发生膨胀风化，变成土块状和粉状。
钢渣含水与焖渣方式和冷却条件关系很大。
钢渣通常含水在3%～8%，溶重在1.32～2.26t/m3,抗压强度在115MPa左右。
平炉渣比重略小，孔隙稍多，稳定性要好一些。
1.2钢渣的化学成份随着钢品种、原料、冶炼工艺及堆放期限的不同，钢渣的化学成份波动较大。
大多数情况下，钢渣的主要化学成份为CaO、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3、MnO、f-CaO等，其混合样的化学成份范围见表1。
表1 钢渣混合样的化学成份范围%CaO SiO2Al2O3Fe2O3MnO MgO FeO f-CaO 54.06 35.46 16.16 19.98 4.72 21.77 30.10 21.63～20.97 ～7.72 ～0.71 ～0.38 ～0.39 ～3.00 ～0.60 ～在选取不同种类、不同堆放期的钢渣进行化学成份分析，其化学成份基本一致，结果见表2、表3。
钢渣粉的胶凝性及其对水泥力学性能的影响
钢渣粉的胶凝性及其对水泥力学性能的影响赵计辉;张大旺;赵世娇;王栋民【摘要】钢渣粉作为辅助胶凝材料用于水泥混凝土领域中的潜力很大,研究了钢渣粉自身的胶凝性及其粒径大小、掺入量对钢渣-水泥复合胶凝材料力学性能的影响.结果表明:钢渣粉的浆体强度和水化程度随其粒径减小而显著提高(28 d抗压强度4.0提高到21.5 MPa,Ca(OH)2含量从3.49％提高到5.48％,非蒸发水含量从4.8％提高到10.71％).含30wt％钢渣粉的复合水泥3d净浆和胶砂强度均表现出随微粉粒径的减小先增大,后降低(SC-40为拐点),而7d、28 d强度随微粉粒径的减小而不断增大.钢渣粉的掺量对水泥浆体强度和水化程度的影响显著,水泥各龄期强度和水化程度均随钢渣粉掺量的增加而逐渐降低,且各龄期强度与钢渣粉含量均符合多项式函数关系.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)017【总页数】6页(P222-226,241)【关键词】钢渣粉;胶凝性;水泥;强度;水化程度【作者】赵计辉;张大旺;赵世娇;王栋民【作者单位】中国矿业大学(北京),北京100083;中国矿业大学(北京),北京100083;中国矿业大学(北京),北京100083;中国矿业大学(北京),北京100083【正文语种】中文【中图分类】TU502.6钢渣是一种冶炼工业废渣，其化学成分和矿物组成与硅酸盐水泥熟料相似，具有水化活性，因而将其利用在水泥混凝土领域中的潜力很大［1，2］。
而且，近些年随着钢厂的冶炼技术及钢渣预处理工艺的改进(如近年来开发出热蒸汽闷渣使之破碎粉化的方法)，出厂的钢渣品质也在逐步提高，钢渣中的金属铁及对安定性影响大的CaO、MgO数量都得到了一定控制，这也为钢渣的后续加工并制备成高性能水泥混凝土材料提供了质量保证［3，4］。
然而，与水泥相比，钢渣的活性低、水化速率慢、强度发展慢，因而与粉煤灰、矿渣等一样将其作为辅助胶凝材料使用［5，6］。
脱硫石膏钢渣复合胶凝材料力学性能的研究
4. 75 0. 76 C1
5. 57 4. 70 4. 00 5. 03 5. 27 5. 83 4. 97 5. 15 5. 77
( 下转第 82 页)
X 收稿日期: 2011- 11- 23
·78·
总第 252 期
的损失。因此, 钢渣掺量过多对于该胶凝材料是非常 不利的, 综合考虑, 选定钢渣的最佳掺量为 15% 。
图 1 钢渣掺量对胶凝材料的力学性能的影响
3. 2 复合激发剂的确定
选用水泥、三乙醇胺、硫酸铝这三种外加剂以及
自然养护方式进行正交实验, 正交实验水平设计见
表 2, 配方设计如表 3 所示。
表 2
A
B
C
Байду номын сангаас
考察指标 14d 抗折强度/ M Pa
1 1 1 2
2 2 3 3 3 14. 27 16. 10 15. 88 4. 76 5. 37
5. 29 0. 61 A2
1 2 3 1
2 3 1 2 3 15. 57 15. 12 15. 60 5. 19 5. 04
5. 20 0. 16 B3
1 2 3 2
2012 年 1 月 第 2 期 总第 252 期
内 蒙 古科 技 与 经 济 Inner M o ngo lia Science T echnolo gy & Economy
Januar y 2012 N o. 2 T o tal N o. 252
脱硫石膏/ 钢渣复合胶凝材料力学性能的研究X
郝润霞
脱硫石膏是对含硫燃料燃烧后产生的烟气进行
脱硫净化处理得到的工业副产品, 如果不及时处理 不仅会占用大量的土地, 还会造成对周围环境的污 染与资源的浪费[1- 2] 。钢渣是炼钢过程中排出的熔
钢渣_矿渣_粉煤灰复合硅酸盐水泥
水泥之一 ,已广泛应用于各类工业与民用建筑 。 笔者根据本地资源条件及排放工业废渣的实际
的熟料 ,石膏系应城石膏矿提供的天然二水石膏 ,其 SO3 含量为 25 %～30 %。
情况 ,利用黄石东方钢铁公司建材公司提供的水淬
熟料 率 值 及 矿 物 组 成 为 : KH = 0194 ; KH - =
410
332
合格 2∶00
3∶20
2137
518
319
912
815 2714 1916 5011 3916
2 412
331
合格 2∶10
3∶30
2182
510
317
812
710 2418 1714 4812 3612
3 310
334
合格 2∶20
3∶00
2175
512
410
912
810 2616 1910 4718 3610
文章编号 :1009 - 9441 (2001) 01 - 0013 - 04
试验研究
钢渣 、矿渣 、粉煤灰复合硅酸盐水泥
□□ 邹伟斌 ,张菊花 (广州军区黄石水泥厂 ,湖北 黄石 435006)
摘 要 :总结了生产“钢渣 、矿渣及粉煤灰复合硅酸盐水泥” 的情况 ,讨论了该复合水泥的胶凝机理 。该复合水泥具有良 好的物理力学性能 ,采用 ISO 强 度 检 验 方 法 检 验 , 可 达 到 3215 强度等级 。 关键词 :复合水泥 ;胶凝机理 ;力学性能 中图分类号 :TQ 172. 71 文献标识码 :A
3 水泥配比方案设计
在实际生产中 ,根据该厂熟料和各种材料的易 磨性及化学成分 ,并综合考虑水泥闭路粉磨系统的 工艺特点及其它相关因素 ,设计了生产 P·C 425 水 泥的配比方案 ,见表 4 。
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钢渣-矿渣-水泥复合胶凝材料力学性能实验研究
发表时间：2017-07-17T13:25:49.613Z 来源：《防护工程》2017年第6期作者：孙小巍王兴来王晓文叶阜鹭孙巧稚[导读] 本实验利用冶炼钢铁时所产生的废弃物—钢渣和矿渣与水泥复合，以此制备水泥基复合胶凝材料。
沈阳建筑大学材料科学与工程学院辽宁沈阳 110168 摘要：本实验利用冶炼钢铁时所产生的废弃物—钢渣和矿渣与水泥复合，以此制备水泥基复合胶凝材料。
通过测试抗折与抗压强度，试验研究了钢渣与矿渣的复合比例对胶凝材料力学性能的影响。
关键词：钢渣；矿渣；水泥；强度
钢渣是转炉、电炉等熔炼炉在生产过程中排出的由金属原料中的废物杂质与助熔剂、炉衬形成的工业废渣，成分主要为硅酸盐和铁酸盐。
矿渣是一种活性比较高的矿物掺合料，其中的玻璃体含量较高，在水泥水化过程中生成Ca(OH)2的激发作用下可以发生火山灰反应，生成低钙硅比的凝胶，对硬化浆体的孔结构有很强改善的效果。
钢渣和矿渣因具有一定的水化活性，已经成为现代混凝土重要组成部分，而且也是高性能化的混凝土一种不可或缺的原材料。
本实验将矿渣和钢渣作为掺合料掺入水泥中制备水泥基复合胶凝材料，通过测试抗折强度与抗压强度，研究钢渣与矿渣的复合比例对胶凝材料力学性能的影响。
1、实验原材料及实验方法
1.1原材料
钢渣选用辽宁省鞍山市鞍山钢铁有限责任公司的磨细钢渣，矿渣选用沈阳重型通用矿冶制备有限公司的矿渣粉，比表面积为450kg/m2，水泥选用大连小野田水泥有限公司P.Ⅱ52.5R硅酸盐水泥。
砂为Ⅱ区中砂，细度模数为2.9。
1.2实验方法
每次称取制好的4kg待磨样品放入SYM-A型Φ500mm×500mm试验标准小磨中，粉磨时间为设定分别为120min、135min、150min，测试其比表面积。
将粉磨时间不同的钢渣与矿渣复合取代水泥制备水泥基复合胶凝材料，其中取代量为40%，钢渣与矿渣的复合比例为40:0、30:10、20：20、10:30和0:40。
将水泥基复合胶凝材料制成标准胶砂试件，测试不同龄期时的抗折强度与抗压强度（龄期为3d和28d）。
测试标准为GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》。
2、实验结果分析
2.1粉磨时间对钢渣细度的影响
将钢渣粉磨120min、135min、150min后，钢渣微粉的比表面积分别为410 kg/m2、422 kg/m2和407kg/m2。
从实验结果看来，随着粉磨时间的延长，钢渣比表面积也随之增大。
2.2钢渣-矿渣复合比例对胶凝材料3d强度影响
图1和图2分别是钢渣和矿渣复合比例对复合胶凝材料3d抗折和抗压强度的影响。
从图1中可以看出，在钢渣和矿渣总取代量一定，且钢渣的粉磨时间相同时，复合胶凝材料的3d抗折强度随着矿渣含量的增多而增大，当矿渣含量为30%时即钢渣：矿渣为10：30时，3d抗折强度达到最大值为4.8Mpa。
当钢渣与矿渣合比例一定，钢渣粉磨时间为135min时，抗折强度最大。
从图1中可以看出，当钢渣的粉磨时间一定时，钢渣与矿渣的配比决定着复合胶凝材料的抗压强度，当矿渣逐渐增多时，复合胶凝材料的抗压强度增大，达到10：30时达到峰值，之后强度开始呈现下降，复合渣中的钢渣比例越大，活性越低。
2.3钢渣-矿渣复合比例对胶凝材料28d强度影响
图3 复合胶凝材料28d抗压强度，图4 复合胶凝材料28d抗压强度，从折线图3可以看出，不论钢渣的比表面积为多大，复合胶凝材料的28d抗折强度都随着矿渣含量的增加而变大，矿渣含量为40%时抗折强度达到峰值8.0Mpa，但无论以何种方式复合其28d抗折强度都要低于空白对照试验。
从图4可以看出试件的抗压强度随着矿渣含量的增加而变大，当钢渣比表面积为422㎡/kg时钢渣：矿渣为1:3时试件的抗压强度达到最大值，但无论以何种方式复合其抗压强度都要低于空白对照试验。
3、结论
3.1.当钢渣和矿渣一定时，随着钢渣粉磨时间的增加复合体系强度大体呈下降的趋势，表明钢渣也不是粉磨时间越长，复合体系的强度越高。
3.2.钢渣粉磨135min即比表面积为422㎡/kg时，钢渣与矿渣复合的强度最高，通过试验数据可知确实是这组实验配比强度最高，因此这更加确定了本实验结论的准确性。
3.3.无论是何种细度复合在一起，其抗折和抗压强度总是比空白试验即全水泥无其他掺合料的要低，这表明在水泥砂浆中掺入钢渣粉和矿渣粉能明显降低试件的强度，掺合料的细度能明显影响水泥砂浆的强度。
参考文献：
[1] 王琼.钢渣活性激发技术研究现状[J].粉煤灰,2014,06:15-17.
[2] 李倩.钢渣-矿渣基胶凝材料的研究：[硕士学位论文].河北:河北科技大学，2012.
[3] 谭明洋,吕宪俊,胡术刚,吴蓬,姜梅芬.水泥混合材的应用现状及发展方向[J]. 水泥工程,2014,06:66-69.。