摘要:研究鋼渣深層次的技術(shù)開發(fā)，鋼渣基礦物聚合物與水泥，混凝土高性能。歸納高性能的內(nèi)涵的幾個(gè)方面，即：1。高耐久性、2。高力學(xué)性、3。高體積穩(wěn)定性、4。高工作性、5經(jīng)濟(jì)合理性。
關(guān)鍵詞:鋼渣、聚合物、水泥。混凝土，高性能
0 引言
鋼渣是鋼鐵工業(yè)的廢渣，約占鋼鐵總產(chǎn)量的10～15％，是一個(gè)巨大的污染源。鋼渣開發(fā)的最大矛盾就是鋼渣體積穩(wěn)定性、活性。由于鋼渣是經(jīng)過1500度以上的高溫，堿含量在0.1%左右不可能造成堿骨料反應(yīng)。武鋼鋼渣MgO含量在6～9 %，最高達(dá)11%不可能造成安定性問題。我們也做個(gè)長(zhǎng)達(dá)五年的亞鐵安定性試驗(yàn)、含鐵與不含鐵的強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)：體積穩(wěn)定性與含鐵無(wú)關(guān)。經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)七年的試驗(yàn)，大量的數(shù)據(jù)證實(shí)，鋼渣的體積穩(wěn)定性罪魁禍?zhǔn)资莊 CaO。
鋼渣活性最高的時(shí)候，f CaO高，等f(wàn) CaO消解了，活性也失去很多，鋼渣中部分f CaO用沸煮法檢測(cè)安定性合格，試體在一年以后至五年的時(shí)間里出現(xiàn)裂紋等安定性問題。
我們用新渣和老渣做安定性的對(duì)比試驗(yàn)，新渣從9個(gè)月～2年半，出現(xiàn)安定性問題，老渣也有少數(shù)問題，一粒鋼渣兩年后造成裂紋，三年后裂紋擴(kuò)大造成磚的斷裂。今年五年了斷裂成兩半的磚又出現(xiàn)許多小的裂紋，這使我們對(duì)鋼渣重新認(rèn)識(shí)，由于f CaO相對(duì)集中在某些顆粒中，徹底解決問題還是將鋼渣制成微粉，然后制成各種產(chǎn)品，才能從根本上解決產(chǎn)品的質(zhì)量問題。將鋼渣進(jìn)行無(wú)害處理和無(wú)害使用才能達(dá)到零排放。
1 鋼渣聚合物水泥
采用“礦物雜交”的方法，利用各種工業(yè)廢渣化學(xué)成分礦物組成“雜交”后，形成新的礦物組成，通過激發(fā)制成為水硬性聚合物材料[1]，具有揚(yáng)長(zhǎng)避短優(yōu)勢(shì)疊加的功效。
1.1 試驗(yàn)材料與方法
?、?鋼渣：武鋼三煉鋼熱潑渣
⑵ 水渣：武鋼六號(hào)高爐渣
?、?粉煤灰：武漢青山熱電廠濕排灰
⑷ 石膏：武漢紙房安舒鄉(xiāng)
?、?試驗(yàn)方法：《GB—177》
1.1.1 化學(xué)成分、物理性能
材料化學(xué)成分及礦物組成見表1；
鋼渣聚合物水泥強(qiáng)度見表2；
水泥作強(qiáng)度試驗(yàn)見表3；
鋼渣聚合物水泥作摻合料與PⅡ水泥不同摻量的強(qiáng)度發(fā)展曲線圖
1.1.2結(jié)論
鋼渣聚合物水泥，即可當(dāng)作水泥用，又可作摻合料用，都具有較高的力學(xué)性，單用時(shí)終凝時(shí)間在10—12小時(shí)左右，脫模時(shí)間延長(zhǎng)5—15小時(shí)左右。隨著PⅡ水泥摻量大于20%時(shí)，凝結(jié)時(shí)間正常，強(qiáng)度增大。
1.2 礦聚合物水泥的抗凍性能試驗(yàn)
抗凍性能試驗(yàn)是為了了解我們使用的P.O425級(jí)水泥及開發(fā)的聚合物水泥，低熱膨脹水泥的抗凍性能，以及用水渣顆粒替代砂作為一種細(xì)骨料，抗凍性能的一種探索。為這些產(chǎn)品在嚴(yán)寒地區(qū)使用提供依據(jù)。
1.2.1 試驗(yàn)方法
?、?試驗(yàn)強(qiáng)度檢驗(yàn)執(zhí)行GB—177
?、?試驗(yàn)成型28d以后開始做抗凍試驗(yàn)
?、?冷凍溫度采用－25℃，溶解溫度采用20℃，凍溶各2小時(shí)，為一個(gè)循環(huán)，20次循環(huán)做一次強(qiáng)度檢測(cè)試，共40次循環(huán)。
?、?以質(zhì)量損失大于5％，強(qiáng)度損失大于25％結(jié)束循環(huán)。
1.2.2 抗凍試驗(yàn)：
?。ㄒ话憧箖鲂栽囼?yàn)采用－20℃，20℃各2小時(shí)為一個(gè)循環(huán)）共20次循環(huán)
表4 抗凍試驗(yàn)
1.2.3 試驗(yàn)結(jié)論
?。?）P.O425級(jí)水泥的水泥抗凍性能都很好，其中聚合物水泥、低熱膨脹水泥的抗凍強(qiáng)度降低幅度小，降中有升比P.O425級(jí)的抗凍性更好。
?。?）水渣顆粒替代砂作細(xì)骨料的抗凍性能良好，可以提高抗折強(qiáng)度。
?。?）P.O425級(jí)水泥、聚合物水泥、低熱膨脹水泥及礦渣顆粒替代砂的水泥制品可在嚴(yán)寒
地區(qū)使用。
1.3 低熱膨脹水泥
用鋼渣微粉配制的低熱膨脹水泥強(qiáng)度及測(cè)量值。
1.3.1試驗(yàn)方法
由于我廠沒有做膨脹水泥的試驗(yàn)設(shè)備，采用做膨脹劑的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，《Jc476—2001》限制膨脹率材料將水泥457.6g加膨脹劑62.4g共520g為膨脹水泥的稱量，其余不變。強(qiáng)度檢驗(yàn)，將水泥396g加膨脹劑54g共450g為強(qiáng)度試驗(yàn)稱量，其余不變。
1.3.2膨脹水泥強(qiáng)度及測(cè)量值
表5 膨脹水泥強(qiáng)度及測(cè)量值
注：D5是膨脹水泥中所用熟料的強(qiáng)度
1.3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
鋼渣微粉配制的低熱膨脹水泥，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到《Jc476—2001》，抗折、抗壓、7d水養(yǎng)、28d水養(yǎng)、21d空 養(yǎng) 的 目 標(biāo) 值 。
1.4 膨脹劑
用鋼渣微粉配制的膨脹劑（CMA）
1.4.1材料，試驗(yàn)方法
?、?鋼渣微粉配制的膨脹劑（CMA）
?、?亞東PⅡ水泥作基準(zhǔn)水泥
?、?檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)《Jc476—2001》
?、菴MA型膨脹劑的化學(xué)成分見表6
表6 CMA 型膨脹劑的化學(xué)成分
1.4.2 鋼渣膨脹劑的測(cè)長(zhǎng)值
?、?由于我們對(duì)鋼渣膨脹劑的強(qiáng)度做過多次檢驗(yàn)，水泥加了膨脹劑以后，強(qiáng)度不但沒有下降反而提高了，因此，后面的試驗(yàn)只做膨脹值。
?、?鋼渣膨脹劑的測(cè)長(zhǎng)值見表7
表7 鋼渣膨脹劑的測(cè)長(zhǎng)值
1.4.3 結(jié)果與分析
鋼渣做膨脹劑，7d水養(yǎng)測(cè)長(zhǎng)值有時(shí)偏低，但是，28d水養(yǎng)測(cè)長(zhǎng)值還是不錯(cuò)。特點(diǎn)：鋼渣做膨脹劑21d空養(yǎng)收縮值小。
1.5 運(yùn)用實(shí)例
我廠2002年8月用φ2.2×7(m)的磨機(jī)生產(chǎn)了幾十噸鋼渣聚合物水泥用于本廠食堂前的一地坪，水泥強(qiáng)度用《GB-177》檢測(cè)（檢測(cè)結(jié)果乘上0.83為《GB-17671》近似值）
表8 鋼渣聚合物水泥強(qiáng)度表
表9 鋼渣聚合物水泥砼強(qiáng)度 （Mpa）
⑵ 馬鋼74年用鋼渣礦渣水泥配制C20砼，建成的試驗(yàn)樓，84年測(cè)試的抗壓強(qiáng)度達(dá)100 Mpa，
現(xiàn)在30多年過去依然完好[2]。
2 總結(jié)論 關(guān)鍵詞 （鋼渣 聚合物 高性能）
⑴ 鋼渣聚合物水泥
鋼渣聚合物水泥力學(xué)性能好，尤其是抗折強(qiáng)度高于其他品種水泥，抗壓強(qiáng)度7d達(dá)40Mpa左右，28d達(dá)50Mp左右，3個(gè)月達(dá)60Mpa左右?？箖鲂阅芡怀?，不足就是凝結(jié)時(shí)間普遍較長(zhǎng)，脫模時(shí)間普遍延長(zhǎng)5～15h。做水泥可單獨(dú)用，做摻合料可以與水泥同時(shí)使用當(dāng)PⅡ水泥的摻合量大于20%時(shí)，凝結(jié)硬化，脫模時(shí)間都趨于正常。強(qiáng)度增大。
⑵ 膨脹劑
鋼渣配制的膨脹劑，力學(xué)性能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，21d空養(yǎng)收縮值小，28d水養(yǎng)測(cè)長(zhǎng)值達(dá)標(biāo)，7d水養(yǎng)測(cè)長(zhǎng)值有時(shí)偏低。
⑶ 低熱膨脹水泥
鋼渣配置的低熱膨脹水泥，各項(xiàng)指標(biāo)強(qiáng)度值，膨脹值，凝結(jié)硬化、抗凍、抗?jié)B都達(dá)到《JC476-2001》的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
⑷ 鋼渣礦物聚合材料：
鋼渣礦物聚合材料能夠提高水泥及混凝土性能，即抗凍性、抗?jié)B性、抗碳化，耐磨性、耐久性、高力學(xué)性、低熱、微膨脹、抗收縮、脆性系數(shù)小抗裂性好、低需水性、常溫使用及低成本是鋼渣聚合物的最大亮點(diǎn)。
3．高性能水泥
2006年5月國(guó)際Nanocem討論會(huì)上，[3]高性能水泥的粗略的定義：“高性能水泥是由一定的水泥熟料，石膏和礦物外加劑粉磨獲得的水泥，具有更好的工作性，力學(xué)性和耐久性”
廉慧珍教授等主張[4 ]針對(duì)各個(gè)不同工程的特點(diǎn)和需要，對(duì)混凝土提出滿足具體要求的性能和耐久性的設(shè)計(jì)。
筆者認(rèn)為可將高性能水泥描述為一定量的水泥熟料，配以能滿足高性能混凝土要求礦物聚合材料，適量的石膏粉磨獲得的水泥，或以通用水泥配以的滿足混凝土設(shè)計(jì)要求的礦物聚合材料的混合均化物為高性能水泥。
由于高性能涉及的方方面面很多，采用將各種材料分別粉磨后，配制成為一種大家認(rèn)可的高性能基準(zhǔn)水泥通常使用。在此基礎(chǔ)上混凝土有什么要求可以與廠家協(xié)商，單配專用這種模式是否可行。
