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随着工业的发展,废水、废气、废渣日益成为迫切需要解决的严重问题,2013年我国钢铁产量达到了10.67亿吨,比上年增长11.7%,而钢渣作为生产钢铁时的副产品,也达到了近1.5亿吨,据不完全统计,近10年我国目前累计钢渣排放量达到了7亿吨。大量的钢渣堆放不仅占用土地,同时造成严重的环境污染,严重困扰周围人们的正常生活,因此如何合理的应用钢渣成为人们日益关注的焦点。 目前GB/T24175-2009《钢渣稳定性检测方法》和GB/T24764-2009《外墙外保温抹面砂浆和粘接砂浆用钢渣砂》分别采用在2.0MPa的饱和水蒸气中压蒸3h后钢渣颗粒的压蒸粉化率和钢渣砂浆试件膨胀率的方法来评价钢渣的安定性,并规定钢渣砂浆试件完整且压蒸膨胀率不大于0.80%时为体积安定性合格,但是基于压蒸处理的实验条件不同于实际工程中钢渣在混凝土的情况,因此合理评价钢渣混凝土的安定性并提出可行的安定性控制措施将有助于推动钢渣在混凝土中的应用。 本文首先对钢渣进行筛分,系统的研究不同粒径钢渣的组成、结构及胶凝性。通过20℃、60℃、80℃水中和150℃蒸汽养护的方法,对掺钢渣的混凝土试件进行了变形测定和外观观察,探索钢渣混凝土安定性评定方法,主要结论如下: (1)滚筒渣、热泼渣和热闷渣主要由C3S、C2S、C2F和RO相组成,含有少量f-CaO和MgO,滚筒渣中含有少量的Ca(OH)2,滚筒渣和热泼渣中不同组分含量大致相同,其中硅酸盐相(含CaO和Ca(OH)2)占23%-24%,RO相占38%-39%,滚筒渣和热泼渣中硅酸盐相(含CaO和Ca(OH)2)占水泥熟料的20%-30%,热闷渣中含有大量的RO相,硅酸盐相所占的比例最小,只有17.4%。滚筒渣中C3S和C2S结晶较为完整,热泼渣和热闷渣结晶不均匀,晶粒较小。 (2)滚筒渣各粒级颗粒3d和28d的活性指数为46%-61%和64%-74%,热泼渣各粒级颗粒3d和28d的活性指数为52%-60%和64%-70%,热闷渣各粒级颗粒3d和28d的活性指数为54%-68%和59%-78%。总体上看,同一类钢渣各粒级颗粒的活性指数差异不显著,热闷渣的活性指数略高于滚筒渣和热泼渣。 (3)采用混凝土试件评定掺钢渣混凝土的安定性。混凝土试件的养护温度确定为80℃,养护介质为水。掺钢渣粉混凝土试件的养护时间为28d,掺钢渣砂混凝土试件的养护时间为90d,掺钢渣碎石混凝土试件的养护时间为60d;当掺钢渣混凝土试件膨胀大于0.040%或混凝土试件出现剥落、开裂时,判定掺钢渣混凝土的安定性不合格,否则,掺钢渣混凝土的安定性合格。 (4)掺滚筒渣砂石、热泼渣砂石和热闷渣砂石混凝土试件均存在表面剥落或开裂问题,且混凝土试件的膨胀大于0.040%,因此掺滚筒渣砂石、热泼渣砂石和热闷渣砂石混凝土的安定性被判定不合格。掺滚筒渣粉的混凝土试件在养护龄期内没有出现剥落、开裂等现象且试件膨胀率小于0.04%,因此掺钢渣粉的混凝土试件安定性合格。 (5)引起滚筒渣砂石、热泼渣砂石和热闷渣砂石安定性不良的主要原因是少量钢渣颗粒中夹杂的方镁石团斑及f-CaO,方镁石水化形成Mg(OH)2和f-CaO水化形成Ca(OH)2导致钢渣颗粒膨胀开裂,并进而引起混凝土局部剥落甚至开裂。