宝钢转炉滚筒渣用于混凝土的安定性分析

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发布时间：2021-09-06

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宝钢转炉滚筒渣用于混凝土的安定性分析
The Analysis of Stability of Baosteel Converter Roller Steel Slag for Concrete
徐兵t，於林锋：
(1．宝钢发展有限公司，上海201999；2，上海市建筑科学研究院(集团)有限公司，上海200032)
摘要：宝钢转炉滚筒渣细集料100％代砂用于混凝土存在安定性问题，须采用压蒸安定分析确定合理掺量。试验
表明：合理控制宝钢转炉滚筒渣细集料掺量用于混凝土，体积稳定性良好且有利于混凝土力学性能。研究
发现现有压蒸安定分析方法并不贴近钢渣应用于工程混凝土实际状态，钢渣应用于混凝土中的压蒸安定性
分析方法和评价标准需进一步研究。
关键词：转炉滚筒渣；混凝土；安定性
中图分类号：TU528．2 文献标志码：A
Abstract： There existed in stability problem ifBaosteel converter slag as fine aggregate would substitute 100％ sand in concrete．
Its reasonable dosage should be determined by pressure steam stability analysis．The test showed that controlling reasonably dosage
of baosteel converter roller steel slag as fine aggregate in concrete could improve mechanical properties of concrete with good
volume stability．The study found that existing pressure steam stability analysis method was not close to actual state of steel slag
for engineering concrete．The pressure steam stability analysis method and evaluation standard of steel slag for concrete need
further study．
Key words：converter roller steel slag；concrete；stability analysis
0 前言
宝钢一期建设时从新日铁引进浅盘水淬渣处理工艺。
由于浅盘法处理时钢渣要经过3次水冷．蒸汽产生量较
大，对厂房和设备有腐蚀作用，且浅盘消耗量大，运行
成本高，浅盘水淬渣处理的钢渣f—CaO含量较高(平均
含量10％)，粒径较大，影响了浅盘水淬钢渣的应用范
，因此宝钢在20世纪90年代购买专利技术并致力
于改进完善滚筒渣处理技术以替代浅盘水淬渣处理工艺。
经过近十五年的努力，宝钢成功开发了第四代滚筒渣处
理装备。该工艺主要是将液态钢渣自转炉倒入渣罐后，
经渣罐车运输至渣处理场，用吊车将渣罐运到滚筒装置
的进渣流槽顶上，并以一定速度倒入滚筒装置内，液态
钢渣在滚筒内同时完成冷却、固化、破碎及粒钢分离后，
经板式输送机排出到渣仓内，钢渣由渣仓卸料至卡车运
输厂利用。
近十年来，钢渣应用于混凝土成为我国钢渣资源化
利用的热点，其中钢渣微粉在混凝土中的应用已纳入
34 COAL ASH 4／2013
JGJ 55—201 1《普通混凝土配合比设计规程》。我国金
强⋯、白敏l21、涂文懋l31等对钢渣集料应用于混凝土研究
发现钢渣集料有助于增强混凝土界面机械咬合力提高混
凝土强度、耐磨性和耐久性能。安定性是制约钢渣大规
模应用于混凝土等建材领域的关键问题，刘建生【4]、朱
书景【5]等关注了钢渣应用时安定性问题并进行了试验研究，
研究表明宜采用压蒸安定性方法判断钢渣体积安定性。
转炉滚筒渣是目前宝钢主要渣种，f—CaO含量也
降至5％左右，粒度范围在0—15mm，其中0～5mm粒
级占80％以上，只需要简单的磁选筛分就能得到性能良
好的0—5mm粒级钢渣细集料。这为宝钢转炉滚筒渣细集
料应用于混凝土提供了良好的条件。因此，需要对转炉
滚筒渣应用于混凝土做出安定性评价。
l 转炉滚筒渣细集料性能分析
转炉滚筒渣经磁选、筛选所得钢渣细集料(0—5mm)
基本性能见表l。钢渣砂中CaO和铁氧化物含量高，两
者占60％以上，SiO：含量约10％，详见表2。由表2可
知，这和天然石英砂以SiO 为主要成分的特点区别较大。
钢渣的放射性比活度满足标准IRa-<1．0和Ir≤1．0的要
求，作为主体建筑材料使用是安全的，详见表3。
表1 转炉滚筒渣细集料基本性能
组成SiO2 Al2o】FeO CaO MgO S MnO P205 M．Fe f-CaO
检测值10．I 1．20 12．30 41．28 11．19 O．046 3．05 1．60 0．65 5．05
表3 转炉滚筒渣细集料放射性检测结果
IRa(内照射指数) Ir(外照射指数)
2 转炉滚筒渣细集料安定性分析
按照GB／T 24175—2009《钢渣稳定性试验方法》对
转炉滚筒渣细集料进行压蒸粉化率检测，检测值见表4。
表4 转炉滚筒渣细集料压蒸粉化率
样品名称压蒸粉化率／％
转炉滚筒渣细集料 5．2
对比YB／T 4201-2009《普通预拌砂浆用钢渣砂》
中要求钢渣砂压蒸粉化率≤5．9％，转炉滚筒渣细集料安
定性符合预拌砂浆用钢渣砂标准。
按照GB／T 24763-2009《泡沫混凝土砌块用钢渣》
标准，将钢渣砂筛分成4．75 2．36、2．36 1．1 8、1．18
0．6O、0．60～0．30、0．30—0．15五档，按照标准规定的比
例取各档砂，成型制作25 mm×25 mm×280 film的试
件，并在2．0MPa下测试压蒸前后试件的膨胀率。压蒸试
验结束后，钢渣砂制成的三条试件均已裂成碎块。这表
明以l00％转炉滚筒渣细集料作为混凝土砌块集料时易
引发体积稳定性问题。
但水泥混凝土中细集料只是作为混凝土配料的一部
分，因此需要进行转炉滚筒渣细集料用于混凝土的安定
性试验研究。
3 转炉滚筒渣细集料应用于混凝土时的安定性
分析
3．1 分析方法
参照YB／T 4228—2010《混凝土多孔砖和路面砖用
钢渣》中钢渣集料安定性测定方法，采用两种方法研究
了钢渣砂单独用于混凝土时的安定性：方法一是按照水
泥：砂：水=450：1350：212的比例(普通砂用胶砂试
验用标准砂)，转炉滚筒渣细集料分别以1O％、20％、
30％、40％、50％比例替代标准砂，成型25mm×25ram
×280mm的试件，经2．OMPa压力压蒸后测试压蒸安定
性。方法二是按照胶凝材料(由60％普硅酸水泥、20％
矿粉和20％II级粉煤灰组成)：砂：石：水=360：750：
1050：180的比例(普通砂用胶砂试验用标准砂，石子
为经过筛分仅保留5—1Omm颗粒的碎石)，转炉滚筒
渣细集料分别以0％、20％、30％、40％、50％比例替
代标准砂，成型25mm×25mm×280mm的试件，经2 0
MPa压力压蒸后测试压蒸安定性