钢渣粉在混凝土中的应用研究
第1章 概述
钢渣粉是利用炼钢厂的副产品—钢渣，经磨细加工所得，它具有较高的潜在活性，可作为混凝土的独立组分来改善混凝土的有关性能。目前，我国钢渣年总排放量2000多万吨，综合利用率约55%~65%，大部分用于建筑工程或建材方面。钢渣基本呈黑灰色，外观接近于结块的水泥熟料，其中掺杂一些Fe粒，硬度高，密度约为3150~3250 kg/m3。其主要是金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而加入的造渣材料如石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。
钢渣粉的矿物组成取决于钢渣的碱度；低碱度钢渣中主要成分为Fe2O3，并固溶有MnO、CaO；在高碱度钢渣中以MgO、FeO、MnO组成的固溶体为主。由于在磨细的钢渣粉矿物组成中，C3S和C2S的含量都比较高，可用于取代部分水泥用以混凝土生产，以减少成本。但是由于钢渣粉存在一定量的f-CaO等会导致体积膨胀，引起安定性不良，产生危害，所以使用时应当首先进行安定性检验。而MgO以镁蔷薇辉石矿物存在或者存在于二价金属离子氧化物中，不会对安定性产生不良的影响。
第2章 原材料及试验方法
2.1 原材料
水泥：新都牌普通硅酸盐42.5级水泥；
砂：河砂（细度模数为2.8）；
石子：5~25mm连续级配碎石；
外加剂：FDN高效减水剂；
矿粉：浙江合力新型建材有限公司（S95级）；
钢渣粉：浙江海穆钢铁服务有限公司生产 。
2.2 钢渣粉化学成分见下表：
2.3 试验方法：
安定性参考《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001进行。采用内掺法，以钢渣粉等量取代水泥达到标准稠度时的净浆成型雷氏夹试样，沸煮后观测试针相对位移所指示的净浆体积膨胀程度。
混凝土的坍落度、坍落度损失、凝结时间等试验根据《普通混凝土拌和物性能试验方法》GB/T 500080-2002进行。
混凝土抗压强度试验根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 500081-2002进行。
第3章 试验结果及分析
3.1 钢渣粉掺量对标准稠度、凝结时间、安定性的影响
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3.2 钢渣粉掺量的不同对混凝土性能的影响
试验混凝土配合比
注：G00、G10、G20、G30表示钢渣粉掺量分别为0%、10%、20%、30%。
3.2.1 钢渣粉掺量对混凝土坍落度及坍落度经时损失的影响
钢渣粉掺量对砼坍落度及坍落度经时损失的影响
3.2.2 钢渣粉掺量对混凝土表观密度、泌水性的影响
3.2.3 钢渣粉掺量对混凝土凝结时间的影响
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3.2.4 钢渣粉掺量对混凝土抗压强度的影响
第4章 钢渣粉掺量对混凝土抗压强度的影响
随着钢渣粉掺量由10%增加到30%，混凝土3天和7天抗压强度呈明显的下降趋势。在钢渣粉掺量为少量时（掺量小于20%），钢渣粉的加入可使混凝土的28天抗压强度略有提高；当钢渣粉的掺量较大时（掺量大于20%），随着钢渣粉掺量的增加，混凝土的28天抗压强度开始呈明显的下降趋势。综合分析试验结果，认为掺量为20%时，混凝土性能良好。
4.1 钢渣与矿渣复合粉掺量对混凝土凝结时间的影响
4.2 钢渣与矿渣复合粉掺量对混凝土坍落度、表观密度的影响
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4.3 钢渣与矿渣复合粉掺量对混凝土抗压强度的影响
第5章 结论
（1）本次试验采用的钢渣粉，在等量取代水泥的掺量低于50%的情况下使用，安定性合格，可以在混凝土中作为掺和料使用。
（2）钢渣粉可以适当提高混凝土的流动性，延长混凝土的初凝与终凝时间。利用该类钢渣粉做掺合料，可以配制出20MPa~65 MPa之间的、坍落度在200mm以上的高性能混凝土。推荐掺量为20%。与基准混凝土相比，掺加钢渣粉的混凝土初始坍落度约大10～20mm，同时钢渣粉降低混凝土坍落度经时损失的作用也比较明显。
（3）单掺钢渣粉将降低早期强度，当掺量小于20%时，对28天强度影响较小，后期强度增长较快。
（4）钢渣与矿渣复合粉在碱性激发剂的作用下与单掺钢渣粉混凝土相比，早期抗压强度明显提高，后期则基本相当，因此，可通过钢渣与矿渣复合粉同时掺加少量碱性激发剂共同作用来改善混凝土早期强度。
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