来源：工业固废网
内 容 导 读 Content guide 强化钢渣水化过程、激发钢渣胶凝活性对提高钢渣资源利用率具有重要意义。
内 容 导 读
Content guide
强化钢渣水化过程、激发钢渣胶凝活性对提高钢渣资源利用率具有重要意义。 选取矿渣、硅灰作为复合激发剂，采用正交试验设计方法，研究钢渣粒度、矿渣与硅灰添加量对钢渣胶凝活性的影响，并针对钢渣胶凝试块3 d、28 d水化产物进行表征分析以揭示矿渣、硅灰协同强化钢渣水化的机理。正交试验结果表明，硅灰由于其高反应活性能够有效促进钢渣3 d龄期的水化，而矿渣中玻璃相的潜在活性使其对钢渣28 d龄期的水化影响更加显著，当硅灰添加量为2%、矿渣添加量为15%时，钢渣的3 d、28 d胶凝活性分别提高18.34%、28.26%；XRD、TG-DTA和SEM分析结果表明， 硅灰的晶种效应、火山灰效应和微集料填充效应与矿渣中活性相对较高的铝氧四面体在钢渣高碱性的液相体系中能够协同强化水化反应，使复合胶凝体系中生成更多的C-S-H凝胶和AFt晶体，C-S-H凝胶紧密包裹AFt晶体，两者交错生长形成复杂密实的网络结构，从而提高胶凝材料的力学性能，达到激发钢渣胶凝活性的目的。 将钢渣、矿渣、硅灰复合掺合料应用到混凝土中，结果表明，当复合掺合料替代水泥20%时混凝土力学性能和抗碳化性能均得到最大限度提升，其中3 d、28 d力学性能相比纯水泥混凝土分别提高31.53%、25.88%，3 d、28 d抗碳化性能相比纯水泥混凝土分别提高18.75%、24.11%。
引言
钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，约占粗钢产量的15%~20%，全世界每年产生的钢渣接近2亿t，其中国内每年产生的钢渣超过1亿t。钢渣中主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸钙等，与水泥类似，具有一定的胶凝活性，然而钢渣中RO相的存在导致其难磨，f-CaO和f-MgO的存在造成其安定性不良，同时还可能存在铬、镍、钒等重金属的浸出问题，尤其是钢渣在形成过程中经历了高温和急冷过程，矿物结晶完好、晶粒粗大、结构致密导致其水化速度缓慢，胶凝活性较低，严重限制了其在水泥掺合料中的应用。 目前国内钢渣综合利用率不到30%，大量钢渣堆积造成环境污染、土地侵占和资源浪费。强化钢渣水化过程、激发钢渣胶凝活性对提高钢渣利用率具有重要意义。 物理(机械)激发和化学激发是激发钢渣活性的两种主要方式，文献研究了超细钢渣微粉对钢渣水泥胶凝材料力学性能的影响，发现 钢 渣研磨后能够加快体系水化反应的速度 ；王凯祥等采用机械研磨的方式激发钢渣胶凝活性，结果表明，经过机械研磨后钢渣粒径减小，比表面积增加，活性提高，水化速度加快，而粒径过小会造成钢渣微粉团聚，对胶凝活性带来不利影响；Belhadj E等以CaCl 2作为外加激发剂，加速了钢渣矿相的水化速度并提高了胶凝材料的力学性能；HUO B B等采用 磷酸-酒精溶液干法化学激发钢渣粉活性，不仅改善了钢渣的早期水化，同时降低了钢渣中游离氧化钙的含量，改善了钢渣安定性 ；柴倩等利用 碱激发硅灰使钢渣基胶凝材料28 d抗压强度达到了56.7 MPa，较不掺硅灰的钢渣胶凝材料强度提高了59.72% ；文献的研究结果表明， 钢渣和矿渣粉具有协同作用，矿渣的水化反应可在一定程度上促进钢渣的持续水化，两者的协同作用使反应后期水化产物数量迅速增加。 可以看出，国内外学者对强化钢渣水化过程、激发钢渣活性做了大量的研究，而针对钢渣物理激发与化学激发协同激发的研究较少。本文基于正交试验设计方法，以不同粒度的钢渣为主要原料，掺加不同含量的矿渣、硅灰，分析各因素对钢渣水化过程的影响规律，得出最优配方，并通过XRD、TG-DTA和SEM等手段研究矿渣-硅灰协同强化钢渣水化过程的机理，以期为实现钢渣的活性激发提供理论参考。
主要试验及分析
主要结论
(1) 加入硅灰、矿渣以及降低钢渣粒径均能够强化钢渣的水化反应，其中硅灰对钢渣早期水化的影响更加显著，矿渣对钢渣后期水化的影响更加显著， 当硅灰掺量2%、矿渣掺量15%时，胶砂的3 d、28 d抗压强度分别提高18.34%、28.26%。
(2) 硅灰能够为体系提供大量的高反应活性硅，其晶种效应、火山灰效应和微集料填充效应能够加速体系水化进程，促进C-S-H凝胶的生成，优化浆体的微观结构，使浆体结构更加密实。
(3) 矿渣能够为体系提供比硅氧四面体活性更高的铝氧四面体， 减小凝胶中的Ca/Si物质的量比，增大Al/Si物质的量比， 液相体系中的碱性促进钢渣和矿渣中无序的硅氧四面体、铝氧四面体解聚，生成大量的活性硅酸根离子、铝酸根离子，进而水化生成更多的凝胶并促进AFt的生成。
