采用热闷工艺的钢渣胶凝特性及其制备高性能混凝土的分析

于 杨 王 觅 张 旭

（中冶建筑研究总院有限公司 中冶节能环保有限责任公司， 北京 100088）

1 关于热闷工艺钢渣及原始工艺钢渣的对比分析

钢渣中各成分组成含量的多少会直接影响钢渣的稳定性以及其自身胶凝特性。而f-CaO是其重要组成部分，也是影响钢渣稳定性以及自身胶凝性的重要因素。钢渣的化学组成成分主要由CaO、SiO2、Fe2O3、MgO等组成，其和水泥的化学组成成分较为类似。虽然采用热闷工艺处理的钢渣的主要化学成分与采用原始工艺方法的钢渣的主要化学成分相类似，但是由于水泥、热闷钢渣和普通钢渣的组成成分含量不同，所以水泥、热闷钢渣和普通钢渣之间的稳定性能有较大的差异[1]。

热闷工艺钢渣与原始工艺钢渣在矿物组成上存在较大的差异。钢渣中的主要矿物包括：硅酸盐矿物、铁酸盐固溶体和RO相。热闷工艺钢渣中的硅酸盐矿物含量并不高，约为41%。热闷工艺钢渣中钙硅盐是其重要的组成矿物元素，而原始工艺钢渣中硅酸盐是其主要的矿物元素。

热闷工艺钢渣与原始工艺钢渣的粉磨性能也存在着较大差异。钢渣矿物中硅酸盐矿物和橄榄石较易磨，而含铁矿物和金属铁较难磨。由于热闷工艺使得渣与铁的分离效果更好，因此经过磁选后的热闷工艺钢渣相比原始工艺钢渣更易磨。热闷工艺钢渣主要以比表面积的大小来衡量其粉磨性能。

由于热闷工艺钢渣和原始工艺钢渣多个方面存在较大的差异，所以导致所制备出来的混凝土性能存在较大差异。我们可以利用热闷工艺钢渣其自身的胶凝特性制备出高性能的混凝土[2]。

2 关于热闷工艺钢渣胶凝特性的分析

2.1 关于热闷工艺钢渣的掺量对胶凝特性影响的分析

由于热闷工艺钢渣的化学组成成分决定了热闷工艺钢渣的矿物组成成分，从而进一步的决定了热闷工艺钢渣的胶凝性能。在高性能混凝土的制备过程中，热闷钢渣的自身掺量不同会对其胶凝性产生不同的影响[3]。随着热闷工艺钢渣的掺量不断的增加，抗折强度和抗压强度会出现下降状态。当热闷工艺钢渣的掺量保持在25%以内的时候抗折强度以及其抗压强度没有较大的变化趋势。所以热闷工艺钢渣的掺量要选取25%以内，才能保证其胶凝性能[4]。

2.2 关于热闷工艺钢渣的比表面积对胶凝特性影响的分析

通过热闷工艺钢渣与原始工艺钢渣的对比可以较为准确的得知，传统工艺钢渣的粉磨性较强；而热闷工艺钢渣是由于粉磨时间的变化从而引起比表面积变化，在热闷工艺钢渣比表面积变化的同时引起胶凝特性变化。当热闷工艺钢渣的比表面积由247m2/kg开始增加时，其胶凝性特性抗压强度增加不显著，但当从421m2/kg继续增加时，其抗压强度会突然大幅度的增加。而热闷工艺钢渣的比表面积超过569m2/kg的时候，其抗折强度也会快速的增加[4]。在实际的制备中，当无限制的增大热闷工艺钢渣的比表面积，只会增加成本取得适得其反的效果，所以对于热闷工艺钢渣比表面积需要合理的选取。

3 热闷工艺钢渣胶凝特性及其制备高性能混凝土的分析

3.1 热闷工艺钢渣的掺量对于制备高性能混凝土的影响

只有对热闷工艺钢渣胶凝特性及其制备高性能混凝土的不断实验和研究分析才能更加深入的了解高性能混凝土的性能以及创新发展方向。而对于其他参数相同的情况下，在高性能混凝土中的热闷工艺钢渣的掺量不同，就会导致高性能混凝土的性能以及强度不同。当高性能混凝土中热闷工艺钢渣的掺量为10%～40%之间时，可以配置出C40～C50等级的较高强度混凝土[5]；通过实验可以发现，当热闷工艺钢渣的掺量超过25%时，会使得混凝土的活性极具下降。所以制备高性能混凝土时，热闷工艺钢渣的占比不宜过高。

除了对强度产生重要影响以外，热闷工艺钢渣还会对其他方面的性能产生较大影响。利用热闷工艺钢渣制备高性能混凝土的过程中，当热闷工艺钢渣的掺量在40%以内时，整体的活性指数在65%左右；而当热闷工艺钢渣的掺量在25%以内时，整体的活性指数相较而言极高超过了80%，所以热闷工艺钢渣的掺量会对高性能混凝土的活性性能产生较大的影响。

热闷工艺钢渣掺量同样会对其组成的高性能混凝土的工作性能产生较大影响，而在同样的热闷工艺钢渣掺量下，改变水灰占比，并不会对高性能混凝土的工作性能产生影响。但是，在较低水灰占比下，热闷工艺钢渣的掺量一般不宜超过30%，不然会使其活性指数下降，从而影响其制备高性能混凝土的性能。

3.2 热闷工艺钢渣与其他材料结合对于制备高性能混凝土的影响

在高性能混凝土的制备过程中不仅需要热闷工艺钢渣材料，还需要有其他材料，例如粉煤灰、钢渣矿渣二元复合，才能确保制备出的混凝土的性能。只有科学正确的选择各占比，才能产生较为良好的结合作用，才可以制备出性能良好的高性能混凝土。

在热闷工艺钢渣和矿渣复合制备高性能混凝土的过程中，无论是加入热闷工艺钢渣还是加入矿渣进行制备高性能混凝土，均比什么都不填加的混凝土而言性能更强。但是当热闷工艺钢渣和矿渣复合的比列增加过多时其制备出的高性能混凝土的性能反而会减小[6]。

3.3 含有热闷工艺钢渣对高性能混凝土的耐久性影响

热闷工艺钢渣的掺量不同对于其制备的高性能混凝土的耐久性产生较大的影响。当热闷工艺钢渣的掺量在20%以内时，其制备出的高性能混凝土的耐久性较高；当热闷工艺钢渣的掺量大于20%时，随着热闷工艺钢渣的掺量不断增加，便会使混凝土的电通量大幅增加，结合氯离子的能力下降，最终会导致其制备的混凝土耐久性不断下降。所以选择合适的热闷钢渣掺量可以有效的提高混凝土的耐久性能。

总结：随着科技的不断进步，社会以及生活中对于高性能混凝土的需求和质量不断提升，对热闷工艺钢渣胶凝特性及其制备高性能混凝土的深入研究，对于提高混凝土的性能以及未来钢渣安定化处理的发展方向起到了极为重要的促进意义。