鋼渣粉作為泡沫混凝土摻合料的應用研究

婁躍恒，劉先國，孫琳，王松亮

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

泡沫混凝土作為一種新型節能環保建筑材料，是通過各種物理或化學的發泡方法將氣體引入混凝土漿體中，經養護形成含有大量細小的均勻封閉氣孔的混凝土制品。泡沫混凝土因其質地較輕，且具有良好的抗震、隔音、耐火、隔熱保溫、防水等性能，常作為填充、吸能、吸聲或防火等材料廣泛應用于工業、民用建筑及城市建設領域[1,2]。

鋼渣是煉鋼的副產品，我國鋼產量長期位居世界首位，由此產生的廢棄鋼渣數量巨大，不僅對環境污染嚴重，且占用大量土地。近年來，善用資源、保護環境成為我國基本國策，對廢棄鋼渣的回收再利用越來越受到國家重視。廢棄鋼渣的回收再利用目前主要集中在建筑行業，研究鋼渣作為摻合料在泡沫混凝土中的應用對鋼渣的回收再利用有積極意義[3,4]。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯 P·O42.5 水泥，標準稠度需水量比 28.2%，28d 抗壓強度 54.1MPa。

（2）粉煤灰：國華Ⅰ級灰，45μm 方孔篩篩余6.8%，28d 活性指數 79%。

（3）水：市政自來水。

（4）發泡劑：鄭州鵬翼化工 QW-100 水泥發泡劑，發泡倍數 20。

（5）鋼渣：馬鋼轉爐鋼渣，堿度 3.2，粉磨至比表面積為 450m2/kg。

2 試驗方法

將發泡劑與水以質量比 1:20 混合，經高速攪拌機攪拌發泡，混入由水泥、礦物摻合料和水預拌均勻的漿體中，攪拌制成泡沫混凝土拌合物，檢測混凝土相關性能。試驗所用理論配合比如表1 所示。

混凝土抗壓強度、干密度、收縮性能的檢測試驗參照 JG/T 266—2011《泡沫混凝土》及 GB/T 11969—2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》的相關規定執行。

表1 試驗用理論配合比 kg/m3

3 試驗結果與討論

3.1 鋼渣粉摻量對泡沫混凝土抗壓強度的影響

以試驗所用理論配合比為基準，采用膠凝材料摻量 0%、10%、20%、30%、40%、50% 的鋼渣粉替代水泥，配制混凝土并檢測混凝土抗壓強度，結果如表2 和圖1 所示。

表2 泡沫混凝土 28d 抗壓強度檢測結果

圖1 鋼渣粉摻量對泡沫混凝土抗壓強度的影響

由圖1 可知，混凝土的 28d 抗壓強度隨著鋼渣粉摻量的增加而降低。鋼渣是煉鋼過程中礦物經高溫煅燒形成的產物，冷卻后，其中具有潛在水硬活性的礦物組分形成了致密的玻璃態物質，限制了其活性的激發，導致鋼渣粉的早期水化活性較差，混凝土的抗壓強度隨之降低[5]。

3.2 鋼渣粉摻量對泡沫混凝土干密度的影響

按照 3.1 中配合比配制泡沫混凝土，干密度檢測結果如表3 和圖2 所示。

表3 泡沫混凝土干密度檢測結果

圖2 鋼渣粉摻量對泡沫混凝土干密度的影響

由圖2 可知，隨著鋼渣粉摻量的增加，混凝土的干密度呈上升趨勢，但上升幅度并不大。作為礦物摻合料，鋼渣粉的密度大于水泥，其摻量的增加導致混凝土干密度的上升；但兩者密度差距不大，故干密度的上升幅度較小。

3.3 鋼渣粉摻量對泡沫混凝土收縮性能的影響

混凝土的耐久性能與混凝土的體積穩定性有直接關系。以理論配合比為基準配合比，檢測鋼渣粉以不同摻量取代水泥對混凝土收縮率的影響，試驗結果如表4 和圖3 所示。

表4 泡沫混凝土收縮率檢測結果 %

圖3 鋼渣粉摻量對泡沫混凝土收縮性能的影響

結果表明：混凝土的收縮率隨齡期增長而增加，隨鋼渣粉摻量的增加而降低。混凝土的收縮主要來源于水泥水化反應造成的化學收縮和自收縮，水泥用量降低，水化反應造成的化學收縮和自收縮隨之降低；且鋼渣中含有少量 f-CaO 和 f-MgO，在水泥水化過程中產生微量膨脹，可在一定程度上補償混凝土的收縮[5,6]。

4 結論

（1）鋼渣粉可以作為制備泡沫混凝土的礦物摻合料；隨著鋼渣粉摻量的增加，混凝土的抗壓強度降低，干密度提高。

（2）摻入鋼渣粉可以降低混凝土的收縮率，提高混凝土體積穩定性，從而增加混凝土的耐久性能。