钠盐激发钢渣水泥的早期水化特性及动力学

张长森, 李 杨,2, 胡志超,3, 吴其胜, 杨 宇

(1.盐城工学院 材料科学与工程学院, 江苏 盐城 224051; 2.常州大学 材料科学与工程学院, 江苏 常州 213164; 3.江苏大学 材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013)

钢渣是一种由炼钢所产生的固体废弃物,其排放量约占钢产量的10%～15%[1].2018年中国钢产量9亿t以上[2],则钢渣排放量在0.9～1.35亿t.钢渣的主要矿物为过烧硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)及少量游离氧化钙(f-CaO)、铁铝酸钙(C4AF)、金属铁、橄榄石、镁蔷薇辉石[3-4].钢渣可以作为原料用于生产无熟料或少熟料水泥[5]，也可作为水泥混合材或混凝土掺和料.为促进钢渣在水泥和混凝土中的应用,国家出台了GB/T 20491—2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》标准,规定了用于水泥和混凝土中钢渣粉的比表面积应大于等于350m2/kg等技术要求.

但钢渣作为混合材或掺和料应用存在以下问题：一是钢渣生成的温度较高,导致成分中含有较多的f-CaO 和MgO,这些组分在水泥混凝土硬化后可与水反应生成Ca(OH)2、Mg(OH)2，使体积膨胀,影响水泥混凝土安定性及后期强度；二是钢渣的冷却过程常常是自然缓慢冷却,矿物结晶比较完整,其活性较低[6];此外,钢渣中含有大量的RO相和Fe3O4等活性较低的物质，限制了钢渣作为辅助胶凝材料的应用.因此如何提高钢渣的活性和胶凝性能是钢渣在水泥基材料中得到广泛应用的关键问题.提高钢渣活性的方法有机械激发、化学激发和高温激发.

1)文中涉及的掺量、组成、水灰比等均为质量分数或质量比.

在钢渣-水泥体系中,钢……