钢渣作混凝土集料的研究现状、问题及发展方向

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钢渣作混凝土集料的研究现状、问题及发展方

向

钢渣是炼钢转炉或电炉产生的一种工业副产品，是冶金工业的头号废渣。全球每年排放钢渣 1

～1.5 亿t，我国钢渣年排放量达到 90Mt 以上，但利用率只有 22% ，远低于发达国家。钢渣堆

积占用大量的土地，造成资源浪费、环境污染，亟需进行综合治理，探寻资源化利用的有效途

径。

全国各地钢渣质量状况和利用水平不尽相同。在重庆地区，钢渣主要用作回填、低等级市政道

路路基工程和生产磨细钢渣粉，近年来钢渣品质与活性受各种因素影响逐渐降低，在水泥和

混凝土企业越来越依赖于高活性掺合料的情况下，这种品质上的劣化正成为一种潜在的风险，

钢渣的总体消耗量受到一定的影响。

另一方面，重庆市混凝土行业对砂石集料的需求量非常大，经过多年的开采，天然集料日益匮

乏，砂石价格上涨，质量持续变差，搅拌站在生产高强或超高强混凝土时往往难以找到优质的

集料，目前较多的研究试图利用钢渣的某些特性，将其用作高强混凝土集料，这是混凝土从业

者为实现钢渣的大宗利用而进行的一种尝试。

1、钢渣的基本性能

钢渣的化学成分随炉型、钢种和预处理方法的不同而有所差异。目前我国排放的钢渣 70%以

上都为转炉钢渣，典型化学成分见表 1。唐明述院士等对钢渣的理化性质做了比较系统的研

究，认为钢渣化学组成主要为 CaO、SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、MgO 和一定数量的单质

Fe ，从化学组成上看钢渣具有潜在活性，可在一定程度上参与水泥的水化反应，改善混凝土-

集料的界面结构，提高混凝土的耐久性；此外，钢渣中含铁相固熔体，橄榄石等耐磨性好的矿

物，使其具有优良的耐磨、耐冲击性能；钢渣颗粒表面粗糙且多棱角，可增强其与水泥石的结

合力，钢渣的这些性质使其具有用作混凝土集料的可能性。

但另一方面，钢渣是在 1560℃以上形成的废渣，其中含有死烧的f-CaO 和f-MgO，遇水后水化

生成 Ca（OH）2和Mg（OH）2，体积增大产生膨胀应力，易产生安定性不良，在混凝土硬化

后期缓慢水化引起开裂破坏。此外，钢渣孔隙率大，吸水量较高，拌制混凝土时易吸附水和外

加剂，影响混凝土工作性能，间接影响混凝土强度。研究表明通过将钢渣磨细至一定比表面积

可有效降低其不利影响，但如果钢渣作为混凝土集料，对混凝土的长期稳定性势必会成为一个

长期存在的隐患，对钢渣作混凝土集料展开系统研究，既是现实之需，也是节能减排政策的要

求。

2、钢渣作集料的研究现状

钢渣的应用研究始于20 世纪初期，但各国的研究深度和范围各有不同。美国在 20 世纪 70 年代

初就已基本实现了钢渣的全部利用，而我国对钢渣作集料的研究始于20 世纪 80 年代。近 30

年来，各国对钢渣用作混凝土集料已进行了相关研究，主要集中在市政道路、建筑砂浆和水泥

混凝土三个领域：

（1 ）市政道路

国外钢渣作集料的应用研究起步较早，但研究主要集中在钢渣作沥青混凝土骨料或用于低等级

道路工程。美国约有60%的钢渣用于道路工程，1998 年德国将 97%钢渣作为集料用于路基或

路面。研究者对钢渣用作沥青混凝土集料的可行性进行相关研究，德国的矿渣和钢渣研究协会

（FEhS）用30 年时间系统研究了转炉钢渣和电炉钢渣作集料的各项性能，研究表明钢渣在抗

压等性能方面优于玄武岩、砾石等集料。 Ameri M 等评估了钢渣代替天然集料的有效性，结

果表明钢渣可提高沥青路面的稳定性、弹性模量、抗拉强度、抗水损害能力和抗永久性变形

性。此外，钢渣作沥青混凝土粗集料，还可以提高混凝土的电导率，用于停车场、高速公路、

桥梁、飞机场除雪。

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钢渣作混凝土集料的研究现状、问题及发展方向钢渣是炼钢转炉或电炉产生的一种工业副产品，是冶金工业的头号废渣。全球每年排放钢渣1～1.5亿t，我国钢渣年排放量达到90Mt以上，但利用率只有22%，远低于发达国家。钢渣堆积占用大量的土地，造成资源浪费、环境污染，亟需进行综合治理，探寻资源化利用的有效途径。全国各地钢渣质量状况和利用水平不尽相同。在重庆地区，钢渣主要用作回填、低等级市政道路路基工程和生产磨细钢渣粉，近年来钢渣品质与活性受各种因素影响逐渐降低，在水泥和混凝土企业越来越依赖于高活性掺合料的情况下，这种品质上的劣化正成为一种潜在的风险，钢渣的总体消耗量受到一定的影响。另一方面，重庆市混凝土行...

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