钢渣是炼钢过程中排出的废渣，其排放量约占粗钢产量的15%～20%。按目前我国年产钢3亿t计，年排放钢渣量达4 500万～6 000万t。目前很多钢厂渣满为患，不仅占用宝贵的土地，同时还污染环境。钢渣综合利用，使其变废为宝已成为一个非常急迫的问题。本研究的目的是探索利用钢渣生产混凝土空心砌块的可行性，为大规模利用钢渣提供一个有效途径。

　　1  原材料

　　钢渣来自四川江油长钢集团公司，主要化学成分见表1。X衍射分析表明，其主要矿物组成为橄榄石、镁基薇辉石、RO相(FeO、MgO、MnO的固溶体)、枪晶石等。经绵阳市质检站放射性检测证明，该钢渣的内、外放射指数分别为0.12和0.08，都远小于国家标准的规定值(内放射指数不大于1.0，外照射指数不大于1.3)。钢包灰来自长钢集团公司；石膏、32.5级和42.5级水泥来自双马水泥集团公司；石灰、芒硝系市售产品。

　　表1          钢渣的主要化学成分（%）

　　CaO  　　SiO2   Fe2O3  　Al2O3   MgO    P2O5

　　41.65    25.06   18.24   5.88   6.80    0.68

　　2  钢渣的活性分析

　　采用强度试验的方法来确定钢渣、矿渣和粉煤灰的相对活性。这3种材料的粉磨细度相近(比表面积分别为3573、3721、3652 cm2/g)，均按30%掺量分别掺入42.5级水泥中，按国标水泥胶砂试验方法测定其28 d抗压、抗折强度，结果见表2。

　　表2     掺入不同掺合料后水泥28d　强度（Mpa）

　　项  目      钢渣    粉煤灰    矿渣

　　抗折强度    7.4    　7.6     　93

　　抗压强度    42.2　　42.5   　6.9

　　由表2可见，钢渣的活性与粉煤灰相近，但比矿渣低得多。总体来说，钢渣的活性较低，若用其生产墙体材料，必须对以钢渣为主的胶凝材料进行优化配制。

　　3  胶凝材料优化配制
　　
　　胶凝材料是空心砌块的活性组分，直接关系到空心砌块的性能。在大量实验的基础上，选定了32.5级水泥、钢包灰、石灰、芒硝、石膏、钢渣6个组分来优化配制胶凝材料，其中石灰、芒硝、石膏是作为激发剂掺入。钢包灰是炼钢的副产品，主要成分为CaO。石膏和钢渣分别磨细至比表面积3421、3573 cm2／g。胶凝材料配合比及28 d抗折、抗压强度见表3。

　　表3    胶凝材料配合比及其28 d强度

　　配合比　% 28d强度　MPa

　　编号   水泥     钢包灰  石灰芒硝石膏  钢渣   水胶比  抗折   抗压

　　1     40      　0       　　　2           48     0.4     5.8     18.6

　　2     40      　10        　　2           48     0.4     4.1     15.4

　　3   　40      　　　　　　 2        　 58　　　0.4   　5.3     15.8

　　4   　40        　　　　　　7      　　53      0.4   　3.7　   10.2

　　5     40　     10       　　  2            48     0.35　  6.5　    21.4

　　6     40       10        　　  2            48     0.35    5.7      19.2

　　7     40               　　　　2            58     0.35    5.9      22.5

　　8     40               　　　　7            53     0.35    3.4      10.7

　　9     50     　10        　　 2　         38     0.35    5.8      22.6

　　10    50       10        　　 2            38     0.35    5.2      17.8

　　11    50                 　　　2            48     0.35    7.1      25.0

　　12    50                 　　　7            43     0.35    4.3      14.9               

　　实验过程中发现，掺有钢包灰的配合比1、5、9号试样28d时，表面存在不同程度的龟裂，其原因是由于钢包灰中存在死烧状态的石灰引起的。掺有石灰的配合比2、6、10号试样需水量大，需掺高效减水剂，势必增加生产成本；掺有石膏的配合比4、8、12号试样强度低，说明石膏对钢渣的活性激发效果不理想。相对而言，芒硝的活性激发效果最好。从降低成本和最大幅度利用钢渣的角度，选定配合比7号试样作为配制混凝土空心砌块用胶凝材料。

　　4  钢渣混凝土空心砌块的配制

　　利用配合比7号试样作为胶凝材料，破碎的钢渣作为粗集料(最大粒径12 mm)，天然河砂为细集料，配制混凝土空心砌块。混凝土的配合比为：m(胶凝材料)∶m(粗集料)∶m(细集料)∶m(水)=1∶3.64∶1.95∶0.35。空心砌块的尺寸为390 mm×190 mm×190 mm，空心率为50%，共成型5组砌块。

　　根据GB 8239—97《普通混凝土小型空心砌块》进行测试，测得的抗压强度见表4，耐久性测试结果见表5。

　　表4    钢渣混凝土空心砌块的强度    Mpa
　　
　　试样组号    1      2       3     4       5

　　抗压强度   12.6   14.8    11.8   10.9    12.8

　　由表4可以看出，利用钢渣配制的空心砌块强度达到MU10。

　　表5     钢渣混凝土空心砌块的耐久性

　　项    目     　　　标准值      　　　　检验结果
　
　　砌块空心率%   　　≥25        　　 　　50

　　砌块相对含水率%   ≤35         　　　　18.9

　　砌块抗渗性mm      3块中任一块的水面下    6.4

　　砌块抗冻性强度损失%   ≤25              9.8

　　质量损失　%           　≤5               1.9

　　由表5可见，该砌块的耐久性较好，完全满足国家标准要求，因此用钢渣生产混凝土空心砌块是可行的。

　　5  结论

　　(1)钢渣的活性较低，和粉煤灰相近。

　　(2)相对石灰和石膏而言，芒硝对钢渣的活性激发效果较好。

　　(3)用40%32.5级水泥，58%磨细钢渣，2%的芒硝，控制水灰比0.35，配制的胶凝材料28 d抗压强度达到22.5 MPa。

　　(4)利用上述胶凝材料作为胶结料，破碎的钢渣为粗集料，天然河砂为细集料，控制水灰比为0.35，生产规格为390mm×190 mm×190 mm、空心率为50%的空心砌块，其强度等级达MU10，且耐久性满足GB 8239—97要求。