鋼渣礦粉復合摻合料對砂漿性能的影響研究★

林茂松 王 瓊 於林鋒

(上海市建筑科學研究院，上海 200032)

鋼渣礦粉復合摻合料對砂漿性能的影響研究★

林茂松 王 瓊 於林鋒

(上海市建筑科學研究院，上海 200032)

通過試驗，研究了不同摻量鋼渣礦粉復合摻合料對砂漿基本性能的影響，對試驗原料及方法進行了介紹，結(jié)果表明，當復合摻合料中鋼渣摻量為50%，復合摻合料替代水泥摻量為30%時，制備的砂漿各項性能與空白基準砂漿接近，且后期力學性能、抗收縮性能有所提高。

鋼渣，復合摻合料，砂漿

0 引言

鋼渣是煉鋼的副產(chǎn)物，其產(chǎn)量約為粗鋼產(chǎn)量的12%～20%，年排放量近億噸[1]。當前對鋼渣的處置利用主要是簡單破碎回收鋼鐵，大顆粒用于骨料生產(chǎn)，粉體用于水泥配制等，資源化利用率不足30%，且存在技術(shù)工藝粗放落后，經(jīng)濟效益較低，粉塵、水體污染嚴重等問題。鋼渣具有一定的水硬性，但尚未大規(guī)模資源化利用。通過鋼渣與礦渣復配制備復合摻合料，是實現(xiàn)鋼渣在建材領(lǐng)域資源化和高值化利用的重要途徑[2-4]。

研究復合摻合料取代部分水泥制備干混砂漿，對于降低干混砂漿的生產(chǎn)成本，提高鋼渣的資源化利用率，減輕其環(huán)境負荷具有重要意義。

1 試驗

1.1 試驗原料

鋼渣粉：由上海海笠新型建材發(fā)展有限公司提供，密度為3.15 g/cm3，28 d活性指數(shù)為91%，化學成分見表1。

S95礦粉：由上海寶鋼新型建材有限公司提供，比表面積為450 m2/kg，化學組成見表1。

水泥：由上海萬安華新水泥有限公司提供，強度等級為P.O42.5級。

Ⅱ 級粉煤灰：由上海市石洞口第二發(fā)電廠提供。

河砂：中砂，細度模數(shù)為2.5。

稠化粉：由上海建研建材科技有限公司提供。

表1 鋼、礦粉的主要化學成分 %

1.2 試驗方法

調(diào)節(jié)鋼渣粉與S95礦粉比例，采用KEQ型變頻全方位行星式球磨機粉磨一定時間，制備性能指標滿足GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉S95要求的鋼渣礦粉復合摻合料。采用S95復合摻合料調(diào)節(jié)摻量替代水泥制備M15砂漿，試驗配比如表2所示，測定砂漿的稠度、密度、保水性、凝結(jié)時間、7 d抗壓強度、28 d抗壓強度、14 d拉伸粘結(jié)強度、收縮性能等。砂漿的各項性能測定方法按照JGJ/T 70-2009建筑砂漿基本性能試驗方法進行。

表2 砂漿試驗配合比 %

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼渣礦粉復合摻合料的制備

采用鋼渣粉與S95礦粉復配來制備鋼渣礦粉復合摻合料，鋼渣粉的摻量依次為30%，40%，50%，60%，其試驗結(jié)果如表3和圖1所示。

表3 鋼渣摻量對復合摻合料性能的影響

由表3和圖1可知，隨著鋼渣微粉摻量增加，復合摻合料各齡期活性指數(shù)逐漸降低，其他性能指標差異性相對不大。當鋼渣粉摻量為50%時，復合摻合料的7 d，28 d活性指數(shù)分別達81%，101%，達到S95礦粉活性指數(shù)要求，且其他指標也符合GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉相應技術(shù)指標要求。確定鋼渣粉摻量50%為后續(xù)砂漿試驗的復合摻合料配比。

2.2 復合摻合料對砂漿性能的影響

1)砂漿的稠度、密度、保水性、凝結(jié)時間。

由復合摻合料制備的砂漿稠度、密度、保水性、凝結(jié)時間等見表4。

表4 復合摻合料摻量對砂漿稠度、密度、保水性、凝結(jié)時間的影響

由表4可知，隨著復合摻合料摻量增加，砂漿稠度、保水率略有提高，可改善砂漿的界面粘結(jié)性能，減少砂漿空鼓開裂的幾率，提高其應用性能。另外，由于復合摻合料含有大量鋼渣微粉，其早期水化活性低于水泥，因而凝結(jié)時間略有延長。

2)砂漿的力學性能。

由復合摻合料制備的砂漿力學性能等見圖2。

由圖2可知，采用復合摻合料替代水泥制備砂漿的各項力學性能與基準砂漿接近。隨著復合摻合料的摻量增加，砂漿7 d抗壓強度、14 d拉伸粘結(jié)強度略有降低，但28 d抗壓強度高于空白基準砂漿，當摻量為30%時，其28 d抗壓強度較基準砂漿提高了3%。在堿性環(huán)境下復合摻合料發(fā)生二次反應，其中硅、鋁組分溶出，并和鈣離子和氫氧根離子反應生成CSH凝膠、Aft等水化產(chǎn)物，同時，復合摻合料具有比水泥更高的比表面積，在膠凝體系中起物理填充密實作用，降低砂漿的孔隙率，進而使復合摻合料配制的砂漿后期力學性能優(yōu)于基準砂漿。

3)砂漿的收縮性能。

由復合摻合料制備的砂漿3 d，7 d，28 d，56 d各齡期自然干燥收縮值見圖3。

由圖3可知，采用復合摻合料制備的砂漿收縮小于基準砂漿，隨著復合摻合料摻量增加，砂漿各齡期干燥收縮逐漸降低，當摻量為30%時，其56 d干燥收縮值較基準砂漿降低了13%。砂漿干燥收縮主要取決于用水量，用水量增加，砂漿收縮也相應增大。在相同用水量條件下，鋼渣的氧化鈣、氧化鎂等組分具有一定的微膨脹性，有利于抑制砂漿的收縮。另外，復合摻合料早期活性較基準水泥更低，由于水化反應導致的化學收縮也更小。復合摻合料的超細組分能有效填充砂漿水化產(chǎn)物空隙，形成更為密實結(jié)構(gòu)，進而降低砂漿的收縮值。

3 結(jié)語

1)采用鋼渣與礦渣制備性能指標滿足GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉S95要求的復合摻合料，其中鋼渣摻量達50%。

2)采用復合摻合料替代水泥制備砂漿，當摻量為30%時，其各項性能與空白基準砂漿接近，且后期力學性能、抗收縮性能有所提高。

[1] 施惠生,黃昆生,郭曉潞.鋼渣和礦渣復合開發(fā)利用的正交試驗研究[J].水泥,2012(3):1-3.

[2] 呂林女，劉秀梅，何永佳，等.利用鋼渣粉制備干粉砂漿的研究[J].新型建筑材料，2008(9)：12-15.

[3] 李紅燕，張亞梅，陳 春.鋼渣對砂漿性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2004(1)：21-23.

[4] 秦鴻根，王元綱，張高勤，等.摻鋼渣微粉干粉砂漿的性能與應用研究[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★：國家十二五科技支撐計劃(項目編號：2011BAJ04B05)

林茂松(1986- )，男，碩士，工程師； 王 瓊(1979- )，男，高級工程師； 於林鋒(1984- )，男，工程師

TQ172.4

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