鋼渣用于混凝土磚或砌塊中應(yīng)注意的問題

丁百湛，朱宇彤，沈 建

（1.淮安市建筑科學(xué)研究院有限公司，江蘇 淮安 223002；2.淮安市建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 淮安 223002）

0 引言

為了貫徹落實國家節(jié)能減排、資源節(jié)約利用、生態(tài)環(huán)境保護的政策，燃煤發(fā)電廠、鋼鐵廠、化肥廠等產(chǎn)生的大量固體廢棄物，如粉煤灰、粒化高爐礦渣、鋼鐵渣、鋼渣、磷渣等大量用于生產(chǎn)建筑材料，如用于水泥、混凝土和制磚等建筑材料中，其中有些鋼渣用在了生產(chǎn)混凝土小型空心砌塊、混凝土磚產(chǎn)品中。由于鋼渣事前處理不當，用在混凝土砌塊或磚中，待砌筑或墻體過了幾年后，由于墻體經(jīng)歷雨水侵蝕，鋼渣中一定活性成分發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生應(yīng)力或墻體開裂、門窗擠壓變形，從而影響房屋正常使用。

1 混凝土磚和砌塊產(chǎn)品相關(guān)標準

混凝土磚以水泥和砂、碎石或卵石等普通集料為主要原料，或以水泥和陶砂、陶粒或膨脹珍珠巖等輕集料為主要原料，經(jīng)原料制備、加壓或振動加壓、養(yǎng)護而制成。涉及的產(chǎn)品標準主要有 NY/T 671－2003《混凝土普通磚和裝飾磚》、GB/T 21144－2007《混凝土實心磚》、GB/T 24492－2009《非承重混凝土空心磚》、GB 25779－2010《承重混凝土多孔磚》和 JG/T 505－2016《建筑垃圾再生骨料實心磚》等。其膠凝材料主要為水泥，一般采用加壓或振動加壓成型，其摻合料有各種工業(yè)廢渣，包括鋼渣。

混凝土小型砌塊主要以水泥、礦物摻合料、砂、石、水等為原料，經(jīng)攪拌、振動成型、養(yǎng)護等工藝制成的小型砌塊，包括空心砌塊和實心砌塊。若用輕集料制成則為輕集料砌塊。具有保溫功能的為自保溫砌塊或復(fù)合保溫砌塊。涉及的主要標準有 GB/T 8239－2014《普通混凝土小型砌塊》、GB/T 15229－2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》、GB/T 29060－2012《復(fù)合保溫磚和復(fù)合保溫砌塊》和 JG/T 407－2013《自保溫混凝土復(fù)合砌塊》。

在混凝土磚或砌塊生產(chǎn)過程中，可能使用到各種工業(yè)廢料，如鋼渣或鋼渣粉，其材料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單，成本低，具有眾多優(yōu)點，特別是能大量消化工業(yè)廢料，有利于環(huán)保，減少固廢存放。

2 混凝土砌塊或混凝土磚開裂現(xiàn)象

某住宅小區(qū)有 3 棟小高層外墻使用了摻加鋼渣的混凝土砌塊，在施工完 5～6 年（施工周期在 2013～2014年），住房發(fā)現(xiàn)外墻開裂，有的門窗不能正常使用，如圖 1 所示。某綜合樓使用了這樣的砌塊，造成窗戶變形，如圖 2 所示。經(jīng)取樣分析，發(fā)現(xiàn)外墻使用的混凝土砌塊中氧化鎂含量達到 16 % 左右，專家推斷其可能使用了鋼渣。

圖1 某住宅小區(qū)外墻發(fā)生開裂

圖2 某綜合樓窗戶發(fā)生變形

3 有關(guān)鋼渣的定義及相關(guān)標準

3.1 鋼渣、鋼渣粉、鋼鐵渣粉的定義

根據(jù) GB/T 51387－2019《鋼鐵渣處理與綜合利用技術(shù)標準》（以下簡稱“GB/T 51387－2019”）中的術(shù)語，鋼渣是轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉爐熔鑄過程中排出的由金屬原料中的雜質(zhì)與助溶劑、爐襯形成的以硅酸鹽、鐵酸鹽為主要成分的渣［1］，其是煉鋼產(chǎn)生的渣。與此相關(guān)的還有鋼渣粉的定義，鋼渣粉是“符合 YB/T 022－2008《用于水泥中的鋼渣》規(guī)定的轉(zhuǎn)爐鋼渣或電爐鋼渣，經(jīng)磷選除鐵處理后粉磨達到一定細度的產(chǎn)品”。根據(jù) GB/T 51387－2019，還有鋼鐵渣粉，鋼鐵渣粉是以鋼渣和粒化高爐礦渣為主要原料，可摻入少量石膏分別粉磨成一定細度并按一定比例混合均勻而成的粉體，需要時可加入助磨劑。因此，鋼鐵渣粉不僅有煉鋼產(chǎn)生的鋼渣，還有煉鐵產(chǎn)生的粒化高爐礦渣。

3.2 與鋼渣相關(guān)的標準

與鋼渣相關(guān)的標準主要有：YB/T 022－2008《用于水泥中的鋼渣》、GB/T 2417－2019《鋼渣穩(wěn)定性試驗方法》、GB/T 20491－2017《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》（以下簡稱“GB/T 20491－2017”）、GB/T 51003－2014《礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、GB/T 51387－2019《鋼鐵渣處理與綜合利用技術(shù)標準》、YB/T 4228《混凝土多孔磚和路面磚用鋼渣》。在這些標準中有關(guān)于鋼渣或鋼渣粉的描述，有的講定義，有的涉及鋼渣的性能要求和檢測方法。

4 煉鋼廠的鋼渣處理工藝

鋼渣在出廠前，需經(jīng)過一定的處理才能出廠，處理過程中產(chǎn)生的可再生能源和二次能源（鋼渣從冶煉設(shè)備中排出時，溫度可達 1 500～1 600 ℃，具有大量熱能），也可以回收利用。通常鋼渣處理有 5 種方法，即池式熱悶法、有壓熱悶法、風(fēng)碎法、滾筒法和帶罐打水法。鋼渣熱悶技術(shù)可直接處理各種形態(tài)的鋼渣，目前利用該技術(shù)處理的鋼渣量已占排放量的 50 %，熱悶后鋼渣中小于 20 mm 粒級的含量應(yīng)大于 60 %；滾筒技術(shù)處理鋼渣時能集中處理含塵蒸汽，同時處理后的鋼渣顆粒很細，方便利用；風(fēng)碎技術(shù)主要用于處理液態(tài)鋼渣，處理后的鋼渣粒徑很小，但處理過程中噪聲污染很大；帶罐打水和熱潑技術(shù)主要用于處理脫硫渣和精煉渣等。處理后的鋼渣根據(jù)金屬鐵含量的不同，可返回?zé)Y(jié)，可用于水泥、建材制品或代替天然砂石。根據(jù) GB/T 51387－2019 中 9.1.2 條規(guī)定，鋼渣用作膠凝材料和骨料時應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定化和除鐵處理，其金屬鐵含量不應(yīng)大于 2.0 %，且體積穩(wěn)定性應(yīng)合格。

5 鋼渣中氧化鎂和體積穩(wěn)定性測量方法

鋼渣粉、鋼鐵渣粉用于水泥和混凝土?xí)r應(yīng)符合GB/T 20491－2017、GB/T 28293－2012《鋼鐵渣粉》（以下簡稱“GB/T 28293－2012”）的規(guī)定。

在 GB/T 20491－2017 和 GB/T 28293－2012 中，沒有氧化鎂含量指標，有沸煮安定性、壓蒸安定性要求，沸煮安定性按 GB/T 1346－2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安全性檢測方法》規(guī)定進行，壓蒸安定性按 GB/T 750－1992《水泥壓蒸安定性試驗方法》規(guī)定進行，沸煮安定性應(yīng)合格，壓蒸法要求 6 h 壓蒸膨脹率≤0.50 %（但成型時鋼渣粉和水泥的比例不同）。在 YB/T 140－2009《水泥用鋼渣化學(xué)分析方法》中第 9 章描述了氧化鎂測量方法，其原理為在 pH10 的溶液中，用酸性鉻藍 K 萘酚綠 B 混合指示劑，以 EDTA 標準滴定溶液測定鈣、鎂含量，消耗的 EDTA 體積，減去滴定時消耗的 EDTA 標準溶液的體積后，計算得出氧化鎂的含量。

鋼渣的體積穩(wěn)定性試驗方法為 GB/T 24175－2009《鋼渣穩(wěn)定性試驗方法》。在此標準中有兩種方法檢測鋼渣的穩(wěn)定性。一是壓蒸粉化率，即將鋼渣在 2.0 MPa 的飽和蒸汽條件下壓蒸，使其中所含游離氧化鈣、游離氧化鎂消解粉化，通過粉化率來判斷鋼渣的穩(wěn)定性；二是浸水膨脹率，即采用 90 ℃ 水浴養(yǎng)護的方法，經(jīng)過一定時間后使鋼渣中游離氧化鈣、氧化鎂消解，產(chǎn)生體積膨脹，通過體積變化率來評定鋼渣的穩(wěn)定性［2］。

用于生產(chǎn)混凝土磚的鋼渣應(yīng)符合 YB/T 4228－2010《混凝土多孔磚和路面磚用鋼渣》（以下簡稱“YB/T 4228－2010”）的要求，用于混凝土的應(yīng)符合 GB/T 50912－2013《鋼鐵渣粉混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱“GB/T 50912－2013”）。

在 YB/T 4228－2010 中，混凝土多孔磚使用的鋼渣應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定化處理合格，即在蒸汽壓（2.0±0.05）MPa，進行壓蒸安定性試驗合格［3］。具體方法見該標準附錄 A，先做沸煮法，再做壓蒸試驗。用于混凝土路面磚的壓蒸試驗其蒸汽壓力為（1.0±0.05）MPa。

GB/T 50912－2013 中 4.1.1 條規(guī)定，鋼鐵渣粉沸煮安定性應(yīng)合格，壓蒸安定性 6 h 壓蒸膨脹率應(yīng)≤0.50 %。鋼鐵渣粉混凝土耐久性應(yīng)符合現(xiàn)行標準 JGJ/T 193－2009《混凝土耐久性檢驗評定標準》的有關(guān)規(guī)定。

6 建議混凝土砌塊或磚增加檢測制品體積安定性的要求

通過以上分析，鋼渣或鋼鐵渣粉出廠前應(yīng)符合相關(guān)標準要求，可是許多混凝土砌塊或磚生產(chǎn)廠家在使用鋼渣時并未檢測其氧化鎂或體積安定性指標。制品生產(chǎn)廠家若使用體積安定性不合格的鋼渣，則易造成危害。因為實際工程中游離氧化鎂的水化反應(yīng)較慢，往往造成墻材上墻幾年后才會開裂膨脹，這時將會產(chǎn)生墻體開裂、窗戶變形等嚴重后果。現(xiàn)行的 GB/T 8239－2014《普通混凝土小型砌塊》、GB/T 21144－2007《混凝土實心磚》、GB/T 25779－2010《承重混凝土多孔磚》、GB/T 24492－2009《非承重混凝土空心磚》等混凝土制品產(chǎn)品標準中均沒有體積安定性的要求，建議標準修訂時增加此內(nèi)容。

7 結(jié)語

鋼渣、鋼渣粉用于混凝土磚或混凝土砌塊時，應(yīng)檢驗合格后再使用；當使用未經(jīng)檢驗合格的鋼渣或鋼渣粉時，其最終產(chǎn)品可能會造成墻體開裂等危害，因而建議混凝土砌塊或混凝土磚相關(guān)產(chǎn)品標準中增加檢驗其體積穩(wěn)定性的指標，以防不合格產(chǎn)品用于建筑工程中。Q