用于水泥和混凝土中的鋼渣粉標(biāo)準(zhǔn)

1、鋼鐵渣粉國家標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(xì)作水泥混合材和混凝土摻合料等。鋼渣磨細(xì)作水泥混合材和混凝土摻合料是鋼渣高價(jià)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(shì)，且二者混合使用也具有以下特點(diǎn)：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(diǎn)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(shí)早在上世紀(jì)七八十年代我國生產(chǎn)鋼渣礦渣水泥時(shí)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(xì)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(qiáng)度難以滿足施工要求。進(jìn)入二十世紀(jì)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(shí)，可以為水泥和混凝土生產(chǎn)企業(yè)提供細(xì)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(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)在“2008 年資源節(jié)約與綜合利用、安全生產(chǎn)等國家標(biāo)準(zhǔn)”標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃中列入鋼鐵渣粉國家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國標(biāo)委綜合 2008168號(hào)文要求，由中冶建筑研究總院有限公司負(fù)責(zé)制定，項(xiàng)目編號(hào)為20083323-T-605。為保證標(biāo)準(zhǔn)制定工作的順利進(jìn)行，中冶建筑研究總院有限公司聯(lián)合諸多科研機(jī)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(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃落實(shí)會(huì)。與會(huì)代表對(duì)鋼鐵渣粉國家標(biāo)準(zhǔn)的草案稿進(jìn)行了深入討論，并確定了有關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證工作。截止到 2010 年 12 月底，已完成試驗(yàn)驗(yàn)證工作，完成了征求意見稿的編制?，F(xiàn)將本標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(jì)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(yàn)研究表明，鋼渣粉摻量在20%30%時(shí)，鋼鐵渣粉活性指數(shù)可以達(dá)到S95 級(jí)要求；鋼渣粉摻量在40%50%時(shí)，鋼鐵渣粉活性指數(shù)可以達(dá)到S75級(jí)要求。鋼渣粉摻量進(jìn)一步提高，鋼鐵渣粉活性較差，難 以達(dá)到S75級(jí)要求，因此標(biāo)準(zhǔn)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(jí)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(biāo) 準(zhǔn)除規(guī)定了 S95

6、級(jí)和S75級(jí)外，還規(guī)定了 S85級(jí)。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(jí)和S95級(jí)之間的活性指數(shù)差距較大，不符合 S95級(jí)即 評(píng)為S75級(jí)，無法反映鋼鐵渣粉的實(shí)際活性指數(shù)范圍，因此另規(guī)定S85級(jí)以界定鋼鐵渣粉的活性級(jí)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(yàn)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(jī)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(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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?；郀t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(shí)可以取代較大摻量的水泥，可達(dá)40%60%，如此大摻量的混凝土摻合料，勢(shì)必會(huì)影響到混凝土的早期強(qiáng)度。而目前施工現(xiàn)場(chǎng)為 加快施工進(jìn)度，一般要求混凝土早拆模，具有較高的早期強(qiáng)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(qiáng)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(duì)應(yīng)關(guān)系,要生產(chǎn)級(jí)別高的鋼鐵渣粉必須選用活性好的礦渣粉，對(duì)鋼鐵渣粉3d活性指數(shù)進(jìn)行分級(jí)界定實(shí)際上也起著界定礦渣粉活性的作用。試驗(yàn)研究表明，S95級(jí)、S85級(jí)和S75級(jí)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(yàn)時(shí)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(jí)、S85級(jí)和S75級(jí)3個(gè)級(jí)別鋼鐵渣粉7d和28d活性指數(shù)參照礦渣粉國家 標(biāo)準(zhǔn)制定，3d活性指數(shù)根據(jù)鋼鐵渣粉3d實(shí)際達(dá)到的活性指數(shù)等因素制定，分別為 55%、50%和45%。從驗(yàn)證試驗(yàn)所做的3:7鋼鐵渣粉活性試驗(yàn)結(jié)果看，符合 S95級(jí) 的占11%,符合S85級(jí)的占50%,符合S75級(jí)的占35%,等外的占4%。表1是3:7 鋼鐵渣粉各齡期活性試驗(yàn)情況。表1 3:7鋼鐵渣粉各齡期活性試驗(yàn)情況鋼鐵渣粉級(jí)別齡期活性情況S95級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(yàn)方法采用鋼鐵渣粉和對(duì)比水泥按5:5進(jìn)行膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，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(yàn)時(shí)均按照5:5比例進(jìn)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(shí)為避免混淆，還是與礦渣粉檢驗(yàn)保 持相同的試驗(yàn)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(huì)對(duì)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(yàn)游離氧化鈣帶來的體積膨脹，以壓蒸安定性檢驗(yàn)游離 氧化鎂帶來的體積膨脹。試驗(yàn)研究表明，水泥中用以檢驗(yàn)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(shí)間保證鋼鐵渣粉中的膨 脹