将钢渣用作混凝土骨料要非常慎重.docx

将工业废渣在混凝土中应用（用作掺和料或骨料），既能够减少工业废渣对土地的占用和环境的污染，又可以降低混凝土的材料成本，这符合“低碳”和“可持续”的理念。然而，如果因工业废渣在混凝土中的应用导致混凝土的性能降低，尤其是耐久性能降低，从全寿命周期来讲，就事与愿违了。目前，矿渣和粉煤灰已成为在混凝土中使用非常成熟的矿物掺和料，在很多情况下，通过掺入矿渣或粉煤灰能够实现混凝土更高的性能要求。钢渣是炼钢过程中排放的工业废渣，排放量大、利用率低。值得注意的是，矿渣、粉煤灰、钢渣均是在我国快速工业化的同一阶段排放的工业废渣，且排放量均非常大，为什么到目前为止钢渣的利用率远低于矿渣和粉煤灰呢？这绝对不是因为过多的研究投向了矿渣和粉煤灰，而是钢渣自身存在着一些比较难以克服的问题，如易磨性差；活性组分的活性低、非活性组分的含量大；影响安定性的游离CaO和游离MgO含量较高等。近年来，随着粉磨工艺的进步、高性能助磨剂的出现，能够在不大幅增加能耗和成本的前提下使钢渣的比表面积达到500r112kg以上，从而改善了钢渣的早期和中期的活性；经过热烟工艺处理的钢渣，能够使大部分游离CaO在热烟过程中消解，这在很大程度上促进了钢渣作为矿物掺和料在混凝土中的应用。但热炳工艺对于消减钢渣中的游离MgO作用甚微，因而将钢渣用作水泥的混合材或混凝土的矿物掺和料时，安定性的检测仍是强制性的。将钢渣作为混凝土的骨料使用时，由于钢渣的强度高，破碎后的粒径相对较小，因而替代部分天然骨料很容易达到混凝土的强度要求。然而，钢渣作为骨料时，安定性不良的问题更要引起警觉！钢渣粉的安定性合格，并不代表钢渣骨料的安定性合格。钢渣粉要经过磨细、混合的过程，因而总体上钢渣粉的成分是相对匀质的。而钢渣作为骨料时，钢渣骨料的安定性的离散性则非常大，图1显示的是钢渣骨料压蒸3h(216、2MPa)的情况，有的骨料完好无损，有的骨料产生了裂纹，有的骨料被粉碎，这是因为不同钢渣骨料中的游离CaO和游离MgO含量差异很大。因此，将钢渣磨细后进行安定性检测，并不能反映出钢渣骨料的个体安定性差异，而少量存在严重安定性问题的骨料就可能使硬化混凝土发生表面损伤或结构性破坏。事实上我国的钢渣适合做混凝土骨料的非常少，我们课题组曾从全国各大钢厂提取了6种钢渣样本，只有一种钢渣骨料在压蒸后发生了很小比例的开裂或破坏，其他5种钢渣样本在压蒸后均表现出了较大比例的破坏。图1压蒸后的钢渣骨料钢渣骨料对混凝土的破坏是比较严重的，因为钢渣骨料在混凝土中产生的膨胀应力是不均匀的，且部分骨料中游离CaO和游离MgO含量过高的概率较大，因此会在局部引起过大的膨胀应力,使混凝土的微结构发生损伤，如同推倒了第一张多米诺骨牌，进而由于其他钢渣骨料持续反应产生的进一步膨胀应力以及荷载、外界侵蚀性介质侵入等综合因素，会使混凝土微结构走向更深层次的损伤，以致破坏。钢渣中的游离CaO和游离MgO反应缓慢，因此钢渣骨料对混凝土造成损伤通常是一个缓慢而长期的过程。通过压蒸和蒸养的方式可以加速钢渣骨料中影响安定性的组分反应，图2和图3是含钢渣骨料的混凝土在压蒸后的状态；图4和图5是含钢渣骨料的混凝土在蒸养（80、3d）后的状态。图2压蒸后的混凝土 ®图3压蒸后的混凝土图4蒸养后的混;±（a）图5蒸养后的混寂土如果要将钢渣作为混凝土的骨料使用，笔者建议至少要完成以下步骤，以确定钢渣是否可用和最大掺量。（1）将钢渣磨细成为钢渣粉，钢渣粉的安定性检测合格（参照钢铁渣粉标准）；如果钢渣粉的安定性不合格，那么钢渣骨料不可用。（2）随机选取至少100颗钢渣骨料进行压蒸试验（216、2MPa,至少6h）,压蒸后出现明显开裂或破损的钢渣颗粒比例小于5%o（3）蒸养和压蒸试验：如果有多个样本，可以先进行蒸养试验，如果蒸养试验的结果不合格，那么没必要再进行压蒸试验；如果样本很少，可直接进行压蒸试验。用钢渣骨料制备混凝土，养护至28d后进行蒸养试验（蒸养温度不低于80,蒸养时间不少于7d）,蒸养后的混凝土无肉眼可见损伤。将通过蒸养试验的混凝土进行压蒸试验（216、2MPa,至少6h）,压蒸后的混凝土无肉眼可见损伤，且强度降低幅度不超过10%。值得警示的是，目前在我国部分地区已经出现了钢渣骨料导致民用建筑和工业建筑的混凝土出现损伤的工程案例，由于钢渣骨料安定性的离散性以及危害产生的长期性，难以对工程结构中钢渣骨料发生的危害进行科学的检测和评估，相应的修补和加固方法也就难以实现科学合理。在很多情况下，工程应用是走在科学研究前面的，这两者之间的关系很复杂，这里不做探讨。但是，在钢渣作混凝土的骨料的这个问题上，笔者呼吁，工程应用千万不能走在科学研究之前，因为关系着工程质量和安全的诸多关键问题尚未解决。