戚明強 周 文

鋼城集團涼山瑞海實業(yè)有限公司（615000）

隨著我國鋼產(chǎn)量的逐步增長，轉(zhuǎn)爐鋼渣的產(chǎn)生量也在同步增加。 2009 年國內(nèi)新增鋼渣2 000 多萬t，而利用率只有10%～20%，再加上多年堆積的鋼渣，對周圍的環(huán)境造成了嚴重的污染。 為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境發(fā)展相協(xié)調(diào)，必須盡早解決這一難題。 鋼渣中含有一定量的膠凝物，如 C2S、C3S 等，可以作為混凝土的細骨料、摻合料，用于道路工程材料中。

目前，道路工程材料用砂主要為天然砂，應用較為成熟，但其價格偏高，在工程造價中占有很大的比例，為此，需要一種可替代物來滿足這一要求。

攀鋼年產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣50 多萬t， 除用作水泥生料中的鐵質(zhì)校正原料、煉鐵燒結(jié)熔劑外，仍有一部分尾渣需要尋找更多的出路， 在解決排放問題的同時，需要提高廢棄鋼渣的綜合利用率。

1 轉(zhuǎn)爐渣的特性

轉(zhuǎn)爐渣是以攀鋼傾倒的轉(zhuǎn)爐煉鋼廢渣為原料，經(jīng)過熱悶、破碎、篩分等工序處理后的粒狀物質(zhì)，其化學組成成份為8.0%～14.0%的SiO2、3.50%～5.50%的 Al2O3、35.5%～50.5%的 CaO、f-CaO<6.0%，還含有少量的 MgO、V2O5、MnO、TiO2等其它氧化物。

轉(zhuǎn)爐渣砂作為一種新型路面建設(shè)用砂，必須滿足普通混凝土用砂的基本物理性能指標[1]。 按照現(xiàn)行中華人民共和國行業(yè)標準JGJ 52—92《普通混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法》的要求，對轉(zhuǎn)爐渣砂的各項物理性能指標（細度模數(shù)、表觀密度、堆積密度、空隙率、壓碎指標、堅固性、飽和吸水率、渣粉含量）進行了檢測，數(shù)據(jù)見表1，山砂、河砂的物理性能結(jié)果見表2。

對轉(zhuǎn)爐渣砂的制砂原料—轉(zhuǎn)爐渣粉進行了化學分析與物相分析， 并按現(xiàn)行中華人民共和國標準GB/T 14684—2001 《建筑用砂》中的要求進行了有機物含量、氯化物含量、硫化物及硫酸鹽含量、堿集料反應試驗。

有機物含量采用比色法，檢驗結(jié)果為合格。

氯化物含量按建筑用砂標準， 以氯離子質(zhì)量小于0.01%為Ⅰ類。 經(jīng)檢驗為0.007%，小于0.01%，符合建筑用砂Ⅰ類要求。

經(jīng)檢驗， 轉(zhuǎn)爐渣砂中未發(fā)現(xiàn)有顆粒狀硫酸鹽或硫化物雜質(zhì)。 GB/T 14684—2001《建筑用砂標準》規(guī)定Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類的硫化物及硫酸鹽含量均應小于0.5%。 經(jīng)檢驗為0.30%，小于0.5%，符合建筑用砂Ⅰ類要求。

堿集料反應按GB/T 14684—2001《建筑用砂標準》，采用快速堿--硅酸反應，觀察制備試件的外觀變化，測定其在規(guī)定試驗齡期內(nèi)（3 d、7 d、10 d、14 d、21 d）的膨脹率。 試件的膨脹率數(shù)據(jù)見表3。

表1 轉(zhuǎn)爐渣砂物理性能與行標對比結(jié)果

表2 細骨料物理性能結(jié)果

表3 試件膨脹率表/%

經(jīng)堿集料反應后，試件的外觀完好，未發(fā)現(xiàn)有裂縫、酥散、膠體外溢等現(xiàn)象。 從表中數(shù)據(jù)看出，14 d 測得的膨脹率為0.04%，小于0.10%，滿足建筑用砂要求，且 14 d、21 d 測得的膨脹率，與 10 d 相比無繼續(xù)增長現(xiàn)象，按現(xiàn)行GB/T 14684—2001 《建筑用砂標準》， 判定轉(zhuǎn)爐渣砂無潛在堿-硅酸反應危害。

轉(zhuǎn)爐渣砂作為建筑砂用于建筑工程中，要求其必須具有穩(wěn)定的化學組成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 經(jīng)四川省衛(wèi)生防護所對鋼渣砂原料轉(zhuǎn)爐渣粉的鐳素、 釷、鉀放射性比活度檢測，各項放射性指標符合國家標準GB 6566—2001《建筑材料放射性核限量》的A 類要求，對人體不具有危害性。

轉(zhuǎn)爐渣粉中不存在活性FeS、MnS 等導致其分解的物質(zhì)，轉(zhuǎn)爐渣砂是轉(zhuǎn)爐渣粉經(jīng)篩分、除鐵、人工除去一部分渣粉而得， 沒有引起其化學成分大的變化。

2 轉(zhuǎn)爐渣砂混凝土的性能

轉(zhuǎn)爐渣砂的各項物理性能指標及化學性能指標符合建筑用砂的技術(shù)要求，用其代替混凝土用砂具有一定的可行性。

轉(zhuǎn)爐渣砂混凝土試驗。

以山砂、河砂及轉(zhuǎn)爐渣砂為細骨料，與不同粗骨料（碎石、礦渣）共同制得C20 強度等級的混凝土試塊，并對其進行各項物理力學性能試驗，配合比設(shè)計見表4，試驗結(jié)果見表5。

表4 配合比設(shè)計表

表5 C20 鋼渣砂混凝土物理性能試驗結(jié)果

3 工程應用

在完成轉(zhuǎn)爐渣砂混凝土試驗研究的基礎(chǔ)之上，以轉(zhuǎn)爐渣砂為混凝土細骨料配制C20 混凝土，應用于道路工程中[2]。

某車間道路建于2006 年6 月， 為水泥混凝土路面，主要承擔鋼廠重型廢棄物的運輸，承載負荷要求較高。 采用金江水泥廠普通32.5R 硅酸鹽水泥、轉(zhuǎn)爐渣砂和高鈦重礦渣碎石配制混凝土，強度等級為C20，配合比為水泥:轉(zhuǎn)爐渣砂∶碎石∶水=300 kg∶755 kg∶1 285 kg∶180 kg，即 1∶2.51∶4.28，水灰比為0.6。 使用轉(zhuǎn)爐渣砂的公路長度為100 m。

檢查方法：采用表面肉眼觀察法對礦渣混凝土實體結(jié)構(gòu)進行鉆芯強度試驗。

2006 年施工的轉(zhuǎn)爐渣砂混凝土路面距今已有4 年時間，水泥混凝土路面在動載荷及重型機械的頻繁作用下，其結(jié)構(gòu)正常。委托攀枝花工程檢測有限公司對部分結(jié)構(gòu)進行鉆芯取樣，芯樣結(jié)構(gòu)密實。 鉆芯強度均高于設(shè)計強度等級，強度檢測結(jié)果見表6。

從調(diào)查結(jié)果看， 轉(zhuǎn)爐渣砂混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐久性能好， 能滿足混凝土用骨料對耐久性的要求。轉(zhuǎn)爐渣砂價格低廉，綜合利用轉(zhuǎn)爐渣砂是解決排渣困難、保護環(huán)境、降低工程造價的、值得大力推廣的措施。

表6 鉆芯取樣強度表

4 結(jié)論

轉(zhuǎn)爐渣砂的物理、化學性能和混凝土物理性能檢測結(jié)果表明，轉(zhuǎn)爐渣砂可以替代細骨料作為道路路面材料使用。

用轉(zhuǎn)爐渣砂配制的C20 混凝土，在同條件下（同施工條件、同養(yǎng)護）的早期抗壓強度較山砂、河砂高5%～15%。

轉(zhuǎn)爐渣砂混凝土路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、 耐久性能好，滿足混凝土用骨料對耐久性的要求。