用于水泥和混凝土中的鋼渣粉標準

1、鋼鐵渣粉國家標準編制說明1 前言鋼鐵渣（鋼渣和高爐礦渣）是鋼鐵廠冶煉鋼鐵產(chǎn)生的副產(chǎn)物，約為鋼產(chǎn)量的30%40%和12%15%。近年來隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，鋼鐵渣產(chǎn)生量也逐年增加。二者綜合利用率、基本性質(zhì)和利用途徑存在較大差異：高爐礦渣綜合利用率約77%，水淬后主要礦物組成為硅鋁質(zhì)玻璃體，具有較好的潛在水硬性，可磨細作水泥混合材和混凝土摻合料；鋼渣綜合利用率約22%，主要礦物組成為過燒硅酸三鈣和硅酸二鈣、橄欖石、薔薇輝石、RO 相等，主要用途是作道路材料、工程回填材料、建材制品、磨細作水泥混合材和混凝土摻合料等。鋼渣磨細作水泥混合材和混凝土摻合料是鋼渣高價值資源化利用的主要途徑，但由于活性

2、較低、制備成本較高等原因制約了鋼渣粉的推廣應(yīng)用。鋼鐵渣均為鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，將二者協(xié)同制備高性能建筑材料具有無可比擬的優(yōu)勢，且二者混合使用也具有以下特點：改善單摻礦渣粉帶給混凝土的易泌水、離析，利用鋼渣粉的微膨脹特性減少大摻量礦渣粉帶給混凝土的收縮大、易開裂的缺點等。另外協(xié)同制備鋼鐵渣粉也可以幫助鋼鐵廠解決鋼鐵渣“零排放”的環(huán)保壓力。其實早在上世紀七八十年代我國生產(chǎn)鋼渣礦渣水泥時即開始了鋼鐵渣的混合使用工作，但由于是采取鋼鐵渣和熟料、石膏等混合粉磨的方式制備水泥，各種物料難以磨至理想的細度（熟料一般需磨至300m2/kg 以上，而鋼鐵渣需磨至400m2/kg以上） ，因此所制備的鋼渣礦渣

3、水泥強度難以滿足施工要求。進入二十世紀以來，各種新型高效粉磨設(shè)備如立磨、臥式輥磨等的出現(xiàn)，使得高效低耗制備鋼渣粉和礦渣粉成為現(xiàn)實，可以為水泥和混凝土生產(chǎn)企業(yè)提供細度合適和活性良好的鋼鐵渣粉。2 任務(wù)來源和前期工作2008 年國家標準化管理委員會在“2008 年資源節(jié)約與綜合利用、安全生產(chǎn)等國家標準”標準制定計劃中列入鋼鐵渣粉國家標準。根據(jù)國標委綜合 2008168號文要求，由中冶建筑研究總院有限公司負責(zé)制定，項目編號為20083323-T-605。為保證標準制定工作的順利進行，中冶建筑研究總院有限公司聯(lián)合諸多科研機構(gòu)、鋼鐵企業(yè)、混凝土生產(chǎn)企業(yè)等于2010 年 8 月 20 日在北京召開了鋼鐵渣

4、粉國家標準計劃落實會。與會代表對鋼鐵渣粉國家標準的草案稿進行了深入討論，并確定了有關(guān)試驗驗證工作。截止到 2010 年 12 月底，已完成試驗驗證工作，完成了征求意見稿的編制。現(xiàn)將本標準的主要內(nèi)容說明如下。3 關(guān)于適用范圍鋼鐵渣曾廣泛用作水泥混合材生產(chǎn)了大量鋼渣礦渣水泥，近年來磨細鋼渣粉在混凝土中與粉煤灰、礦渣粉等摻合料復(fù)摻的技術(shù)經(jīng)濟效果也十分良好，這表明鋼鐵渣粉完全可作為混凝土摻合料和水泥混合材使用。另外，鋼鐵渣粉也可用以生產(chǎn)其他建筑材料或建筑制品，如混凝土路面磚、混凝土多孔磚等。4 關(guān)于術(shù)語和定義YB/T804鋼鐵渣及處理利用術(shù)語涵蓋了現(xiàn)有鋼鐵渣絕大部分術(shù)語和定義，另外還規(guī)定了鋼鐵渣粉是將

5、鋼渣和?；郀t礦渣分開粉磨后混合而成，可加少量石膏及助磨劑。5 關(guān)于組分與材料5.1 組分本節(jié)規(guī)定了鋼鐵渣粉中鋼渣粉的摻量。試驗研究表明，鋼渣粉摻量在20%30%時，鋼鐵渣粉活性指數(shù)可以達到S95 級要求；鋼渣粉摻量在40%50%時，鋼鐵渣粉活性指數(shù)可以達到S75級要求。鋼渣粉摻量進一步提高，鋼鐵渣粉活性較差，難 以達到S75級要求，因此標準中規(guī)定鋼鐵渣粉中鋼渣粉的摻量以 20%50%為宜。5.2 材料4.24.5規(guī)定了生產(chǎn)鋼鐵渣粉的主要原材料鋼渣、?；郀t礦渣、石膏和助磨劑的品質(zhì)要求。6 關(guān)于活性級別與GB/T18046用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉有所區(qū)別的是，本標 準除規(guī)定了 S95

6、級和S75級外，還規(guī)定了 S85級。主要考慮到鋼鐵渣粉中由于摻加 了部分鋼渣粉，各齡期活性指數(shù)要稍差于礦渣粉，很多鋼鐵渣粉28d 活性指數(shù)分布在85%95%之間，而S75級和S95級之間的活性指數(shù)差距較大，不符合 S95級即 評為S75級，無法反映鋼鐵渣粉的實際活性指數(shù)范圍，因此另規(guī)定S85級以界定鋼鐵渣粉的活性級別。7 關(guān)于技術(shù)要求7.1 密度礦渣粉的密度一般分布在2.8g/cm32.9g/cm3之間，鋼渣粉密度分布范圍較大， 一般在3.1g/cm33.7g/cm3之間。試驗研究表明，鋼鐵渣粉中摻入不少于20%的鋼渣 粉，密度均超過2.9g/cm3,因此規(guī)定鋼鐵渣粉密度不低于 2.9g/cm

7、3。7.2 比表面積目前，無論是球磨機還是立磨、臥式輥磨等，均可以將鋼鐵渣粉磨至400m2/kg以上，試驗研究表明，鋼鐵渣粉比表面積超過400m2/kg,才能充分發(fā)揮其活性，因此標準中規(guī)定鋼鐵渣粉比表面積不低于400m2/kg。7.3 有害離子含量有害離子含量包括氯離子含量和三氧化硫含量，參照GB175通用硅酸鹽水泥和GB/T18046用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉中有關(guān)規(guī)定，要求氯離子 含量和三氧化硫含量分別不超過0.06%和 4.0%。7.4 活性指數(shù)在參照GB/T18046用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉設(shè)定 7d和28d 活性指數(shù)的基礎(chǔ)上，增加3d 活性指數(shù)。主要原因是考慮鋼鐵渣

8、粉作為一種活性較好的混凝土摻合料，在混凝土中使用時可以取代較大摻量的水泥，可達40%60%，如此大摻量的混凝土摻合料，勢必會影響到混凝土的早期強度。而目前施工現(xiàn)場為 加快施工進度，一般要求混凝土早拆模，具有較高的早期強度，因此要求考察鋼鐵 渣粉的早期活性，確保大摻量鋼鐵渣粉混凝土的早期強度不能太低。另外，考慮到4 / 51 / 5各地礦渣粉活性參差不齊，鋼鐵渣粉與礦渣粉的3d、7d和28d活性指數(shù)存在一定的對應(yīng)關(guān)系,要生產(chǎn)級別高的鋼鐵渣粉必須選用活性好的礦渣粉，對鋼鐵渣粉3d活性指數(shù)進行分級界定實際上也起著界定礦渣粉活性的作用。試驗研究表明，S95級、S85級和S75級的3d活性指數(shù)基本與其7

9、d和28d活性指數(shù)相匹配，因此在檢 驗時可以盡早從鋼鐵渣粉3d活性指數(shù)的變化中了解7d及28d活性指數(shù)發(fā)展規(guī)律。S95級、S85級和S75級3個級別鋼鐵渣粉7d和28d活性指數(shù)參照礦渣粉國家 標準制定，3d活性指數(shù)根據(jù)鋼鐵渣粉3d實際達到的活性指數(shù)等因素制定，分別為 55%、50%和45%。從驗證試驗所做的3:7鋼鐵渣粉活性試驗結(jié)果看，符合 S95級 的占11%,符合S85級的占50%,符合S75級的占35%,等外的占4%。表1是3:7 鋼鐵渣粉各齡期活性試驗情況。表1 3:7鋼鐵渣粉各齡期活性試驗情況鋼鐵渣粉級別齡期活性情況S95級3d活性指數(shù)平均值65%最大值74%最小值55%7d活性指數(shù)

10、平均值82%最大值86%最小值79%28d活性指數(shù)平均值104%最大值111%最小值96%S85級3d活性指數(shù)平均值59%最大值66%最小值50%7d活性指數(shù)平均值71%最大值79%最小值65%28d活性指數(shù)平均值91%最大值101%最小值85%S75級3d活性指數(shù)平均值53%最大值63%最小值46%7d活性指數(shù)平均值66%最大值71%鋼鐵渣粉級別齡期活性情況最小值61%28d活性指數(shù)平均值88%最大值100%最小值81%活性指數(shù)試驗方法采用鋼鐵渣粉和對比水泥按5:5進行膠砂強度試驗，主要是考慮到礦渣的粉生產(chǎn)和應(yīng)用已為大家所熟知，檢驗時均按照5:5比例進行，鋼鐵渣粉作為一種新型復(fù)合礦物摻合料，在推廣應(yīng)用時為避免混淆，還是與礦渣粉檢驗保 持相同的試驗方法為佳。7.5 安定性鋼鐵渣粉中由于摻有鋼渣粉，而鋼渣粉中含有少量的游離氧化鈣和游離氧化 鎂，可能會對鋼鐵渣粉體積安定性帶來不良影響，因此需要控制鋼鐵渣粉的體積安 定性。一般以沸煮安定性檢驗游離氧化鈣帶來的體積膨脹，以壓蒸安定性檢驗游離 氧化鎂帶來的體積膨脹。試驗研究表明，水泥中用以檢驗游離氧化鎂膨脹的壓蒸 3h 方法并不能使鋼渣粉中的膨脹性礦物水化反應(yīng)完全，摻加某鋼廠鋼渣粉50%壓蒸3h和6h的膨脹率分別為0.45%和0.49%,可見需要延長壓蒸時間保證鋼鐵渣粉中的膨 脹