钢渣矿粉复合掺合料对砂浆性能的影响研究★

林茂松 王 琼 於林锋

(上海市建筑科学研究院，上海 200032)

钢渣矿粉复合掺合料对砂浆性能的影响研究★

林茂松 王 琼 於林锋

(上海市建筑科学研究院，上海 200032)

通过试验，研究了不同掺量钢渣矿粉复合掺合料对砂浆基本性能的影响，对试验原料及方法进行了介绍，结果表明，当复合掺合料中钢渣掺量为50%，复合掺合料替代水泥掺量为30%时，制备的砂浆各项性能与空白基准砂浆接近，且后期力学性能、抗收缩性能有所提高。

钢渣，复合掺合料，砂浆

0 引言

钢渣是炼钢的副产物，其产量约为粗钢产量的12%～20%，年排放量近亿吨[1]。当前对钢渣的处置利用主要是简单破碎回收钢铁，大颗粒用于骨料生产，粉体用于水泥配制等，资源化利用率不足30%，且存在技术工艺粗放落后，经济效益较低，粉尘、水体污染严重等问题。钢渣具有一定的水硬性，但尚未大规模资源化利用。通过钢渣与矿渣复配制备复合掺合料，是实现钢渣在建材领域资源化和高值化利用的重要途径[2-4]。

研究复合掺合料取代部分水泥制备干混砂浆，对于降低干混砂浆的生产成本，提高钢渣的资源化利用率，减轻其环境负荷具有重要意义。

1 试验

1.1 试验原料

钢渣粉：由上海海笠新型建材发展有限公司提供，密度为3.15 g/cm3，28 d活性指数为91%，化学成分见表1。

S95矿粉：由上海宝钢新型建材有限公司提供，比表面积为450 m2/kg，化学组成见表1。

水泥：由上海万安华新水泥有限公司提供，强度等级为P.O42.5级。

Ⅱ 级粉煤灰：由上海市石洞口第二发电厂提供。

河砂：中砂，细度模数为2.5。

稠化粉：由上海建研建材科技有限公司提供。

表1 钢、矿粉的主要化学成分 %

1.2 试验方法

调节钢渣粉与S95矿粉比例，采用KEQ型变频全方位行星式球磨机粉磨一定时间，制备性能指标满足GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉S95要求的钢渣矿粉复合掺合料。采用S95复合掺合料调节掺量替代水泥制备M15砂浆，试验配比如表2所示，测定砂浆的稠度、密度、保水性、凝结时间、7 d抗压强度、28 d抗压强度、14 d拉伸粘结强度、收缩性能等。砂浆的各项性能测定方法按照JGJ/T 70-2009建筑砂浆基本性能试验方法进行。

表2 砂浆试验配合比 %

2 结果与讨论

2.1 钢渣矿粉复合掺合料的制备

采用钢渣粉与S95矿粉复配来制备钢渣矿粉复合掺合料，钢渣粉的掺量依次为30%，40%，50%，60%，其试验结果如表3和图1所示。

表3 钢渣掺量对复合掺合料性能的影响

由表3和图1可知，随着钢渣微粉掺量增加，复合掺合料各龄期活性指数逐渐降低，其他性能指标差异性相对不大。当钢渣粉掺量为50%时，复合掺合料的7 d，28 d活性指数分别达81%，101%，达到S95矿粉活性指数要求，且其他指标也符合GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉相应技术指标要求。确定钢渣粉掺量50%为后续砂浆试验的复合掺合料配比。

2.2 复合掺合料对砂浆性能的影响

1)砂浆的稠度、密度、保水性、凝结时间。

由复合掺合料制备的砂浆稠度、密度、保水性、凝结时间等见表4。

表4 复合掺合料掺量对砂浆稠度、密度、保水性、凝结时间的影响

由表4可知，随着复合掺合料掺量增加，砂浆稠度、保水率略有提高，可改善砂浆的界面粘结性能，减少砂浆空鼓开裂的几率，提高其应用性能。另外，由于复合掺合料含有大量钢渣微粉，其早期水化活性低于水泥，因而凝结时间略有延长。

2)砂浆的力学性能。

由复合掺合料制备的砂浆力学性能等见图2。

由图2可知，采用复合掺合料替代水泥制备砂浆的各项力学性能与基准砂浆接近。随着复合掺合料的掺量增加，砂浆7 d抗压强度、14 d拉伸粘结强度略有降低，但28 d抗压强度高于空白基准砂浆，当掺量为30%时，其28 d抗压强度较基准砂浆提高了3%。在碱性环境下复合掺合料发生二次反应，其中硅、铝组分溶出，并和钙离子和氢氧根离子反应生成CSH凝胶、Aft等水化产物，同时，复合掺合料具有比水泥更高的比表面积，在胶凝体系中起物理填充密实作用，降低砂浆的孔隙率，进而使复合掺合料配制的砂浆后期力学性能优于基准砂浆。

3)砂浆的收缩性能。

由复合掺合料制备的砂浆3 d，7 d，28 d，56 d各龄期自然干燥收缩值见图3。

由图3可知，采用复合掺合料制备的砂浆收缩小于基准砂浆，随着复合掺合料掺量增加，砂浆各龄期干燥收缩逐渐降低，当掺量为30%时，其56 d干燥收缩值较基准砂浆降低了13%。砂浆干燥收缩主要取决于用水量，用水量增加，砂浆收缩也相应增大。在相同用水量条件下，钢渣的氧化钙、氧化镁等组分具有一定的微膨胀性，有利于抑制砂浆的收缩。另外，复合掺合料早期活性较基准水泥更低，由于水化反应导致的化学收缩也更小。复合掺合料的超细组分能有效填充砂浆水化产物空隙，形成更为密实结构，进而降低砂浆的收缩值。

3 结语

1)采用钢渣与矿渣制备性能指标满足GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉S95要求的复合掺合料，其中钢渣掺量达50%。

2)采用复合掺合料替代水泥制备砂浆，当掺量为30%时，其各项性能与空白基准砂浆接近，且后期力学性能、抗收缩性能有所提高。

[1] 施惠生,黄昆生,郭晓潞.钢渣和矿渣复合开发利用的正交试验研究[J].水泥,2012(3):1-3.

[2] 吕林女，刘秀梅，何永佳，等.利用钢渣粉制备干粉砂浆的研究[J].新型建筑材料，2008(9)：12-15.

[3] 李红燕，张亚梅，陈 春.钢渣对砂浆性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2004(1)：21-23.

[4] 秦鸿根，王元纲，张高勤，等.掺钢渣微粉干粉砂浆的性能与应用研究[J].新型建筑材料，2004(2)：7-9.

Research on the effect of steel slag and blast furnace slag power on the performance of mortar★

LIN Mao-song WANG Qiong YU Lin-feng

(ShanghaiResearchInstituteofBuildingSciences,Shanghai200032，China)

The effects of different dosage of steel slag and blast furnace slag composite admixture on the basic performance of mortar were researched. Through experiments, the test material and method are introduced, the results showed that, when the steel slag content of composite admixture is 50%, and the composite admixture content of cement is 30%, the performance of mortar is close to the benchmark mortar, the mechanical properties and the anti-shrinkage performance are improved.

steel slag， composite admixture， mortar

1009-6825(2014)28-0117-03

2014-07-24★：国家十二五科技支撑计划(项目编号：2011BAJ04B05)

林茂松(1986- )，男，硕士，工程师； 王 琼(1979- )，男，高级工程师； 於林锋(1984- )，男，工程师

TQ172.4

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