处理方式对水泥混凝土用钢渣砂体积安定性的影响

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发布时间：2021-09-08

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处理方式对水泥混凝土用钢渣砂体积安定性的影响
伦云霞’，刘绍舜，周明凯。
(1．武汉工业学院土木系，湖北武汉430023；2．中国葛洲坝集团桂兴高速公路项目部，广西桂林541000
3．武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070)
摘要：针对当前天然砂资源日益匮乏的现状，采用炼钢厂的副产品——钢渣作细集料替代天然砂，但钢渣砂的体积安定性一直是制约
其应用的关键问题。借助x一射线衍射法、甘油一乙醇法和砂浆棒测长法等测试方法，研究了钢厂内预处理方式(热泼法、自然冷却法)和实
验室后期处理方式(自然陈放、8 h蒸汽处理和3 h压蒸处理法)对钢渣砂的膨胀组分含量和砂浆棒膨胀率的影响规律。结果表明：热泼和
自然冷却两种预处理钢渣砂的矿物组成相同，各组分的含量不同；经相同时间陈放后，热泼渣安定性的改善程度大于自然渣的；蒸汽和压
蒸处理工艺，通过加速钢渣砂中膨胀组分的水化，达到改善其安定性的目的。因此，预处理工艺影响钢渣砂的安定性，提高钢渣砂的安定性
需从源头上选择合理的预处理工艺；与蒸汽处理工艺相比，压蒸处理能在短时间内显著改善钢渣砂的安定性。
关键词：钢渣砂；安定性；预处理；后期处理
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)11-0021—03
Efect of treatment methods on volum e stability of steel slag sand for cem ent and concrete
LUN Yun-xia ．LIU Shao-shunz,ZHOUMing-kai
(1．School ofCivil Engineering，WuhanPolytechnicUniversity，Wuhan430023，China；
2．Management Department ofGuixing Expressway，China Gezhouba Group Co．，Ltd．，Guilin 541000，China
3．School ofMaterial Science andEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)
Abstract： Using steel slag，a byproduct of steel plant，as fine aggregate aims at the situation ofthe imbalan ce between supply and demand of
natural sand，but unsoundness hinders its extensive use．It was investigated that the treatment methods including natural cooling，layer pouring，
steam an d autoclave afected the content of expansive component and linear expansion rate of mortar bar with XRD，glycerol·ethylene glycol
method and length measuring．The results indicated that the mineral components of tw o pretreatment process did not show distinct diference．The
soun dness improving efcet oflayer pouring process was better than natural cooling after one—year aging．Steam and autoclave impoved the volume
stability be accelerating the hydration of expansive components．It could be concluded that rational pretreatment radically advaced the volume stability
of steel slag and autoclave treatment distinctly enhanced the SOundI1ess ofsteel slag sand in a shorter time compared with steam treatment．
Key words： steel slag sand；soun dn ess；pretreatm ent；post—treatm ent
0 引言
随着中国经济的持续快速增长，基础建设规模不断扩大，
混凝土用量逐年增大，重要组成部分一砂的消耗量也以惊人
的速度增长。目前，我国大多数地区用的是天然砂，据估计[1]，目
前全国混凝土总的用量约为2O亿，仅混凝土中砂的用量将
达15亿t，这造成了天然砂储量越来越少，有些地区由于自然
条件的限制，基本没有天然砂资源。由于混凝土用砂供需矛盾日
益突出，天然砂价格飞涨，在经济利益驱使下，我国很多地区出
现了乱采、乱挖天然砂的现象，严重影响航运甚至造成河道改
道，为此国务院和各地政府相继采取了一系列控制措施和出台
了禁采或限采天然砂的规定。这些措施的出台虽然保证了河道
的通航安全性，但却加重了建筑用砂日益突出的供需矛盾，寻
找天然砂的替代品迫在眉睫。使用工业固体废弃物作混凝土集
料是解决天然砂短缺的一重要研究方向。
收稿日期：2011-05-03
基金项目：国家自然科学基金(50678139)
钢渣是在炼钢过程中形成的废弃物，2008年我国钢渣年产
量已达5 000多万t，积存钢渣已有2亿多t[2】。我国钢渣的综合
利用率为40％左右[3]，在建材领域的利用率大约只有lO％t2]。求
高附加值的、大宗利用新途径是解决目前钢渣堆存问题的关键
所在。近几年的研究表明：钢渣耐磨性好，其抵抗破碎能力、
抗冻融能力等指标与天然砂石相近甚至可以超越，同时钢渣又
具有一定的水硬活性，这些优点为钢渣集料的应用奠定了基础。
但是与天然砂相比，钢渣中含有一定量的高温煅烧的f-CaO、方
镁石和RO相，这些组分在水泥硬化后能继续与水发生水化反
应，从而使固相体积增大97％和218％ts-91，造成水泥混凝土的膨
胀开裂，因此水泥混凝土用钢渣砂的体积安定性是制约其应用
的关键。为此各国学者进行了一系列研究：钢渣预处理技术在变
废为宝的过程中，起着至关重要的作用，目前，钢渣预处理工艺
主要分为湿法和干法两种，为了提高钢渣的体积安定性，各钢
厂和相关研究机构不断改进预处理工艺[10—21；钢渣中的膨胀组