钢渣基固废掺和料抗压强度与活性分析

作者：张延年 徐耀光 王众新 苏艳军 辛全明 赵健 安路明    单位：大连交通大学 土木工程学院，辽宁 大连 116026；沈阳建筑大学 土木工程学院，辽宁 沈阳 110168；中国建筑东北设计研究院 有限公司，辽宁 沈阳 110006；中铁建大桥工程局集团有限公司，天津 300300

关键词：钢渣；矿渣；陶瓷粉；抗压强度；微观结构

摘  要：为促进固废的资源化利用、解决钢渣活性指数不高等问题，以钢渣、矿渣、陶瓷粉（以下统称为 SGC）为掺和料替代部分水泥制备复 合胶凝材料。通过力学性能测试、扫描电镜、差热 - 热重（DTA-TG）和 X 射线衍射（XRD）分析，探索 SGC 掺和料体系在不同配比及掺量下对胶 砂强度及水化产物的影响，并分析复合胶凝材料的水化机理，确定最佳活化方案。结果表明，单掺钢渣表现出较低的活性；钢渣 - 矿渣双掺组表现 优于钢渣 - 陶瓷粉。在三掺体系中，水化早期钢渣和矿渣水化生成 Ca(OH)2 和少量的水化硅酸钙（C-S-H）、水化铝酸钙（C-A-H）胶凝，提供早期强 度，活性 SiO2 和 Al2O3 与 Ca(OH)2 发生二次水化反应生成大量 C-S-H、C-A-H 凝胶等水化产物。且三掺体系部分未发生反应的颗粒相互填充，因此 SGC 三元掺和料体系中存在耦合协同作用，共同促进体系强度增加，具备制备掺和料潜能。其中，钢渣、矿渣、陶瓷粉质量比为 2∶1∶1，并以 30% 等质量替代水泥时，胶砂抗压强度最高，28 d 抗压强度为 45.6 MPa，活性指数达到 93.08%。