用于水泥和混凝土中的钢渣粉

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1、标准审议文件之二用于水泥和混凝土中的钢渣粉国家标准制订说明用于水泥和混凝土中的钢渣粉国家标准编制组二0 0五年九月用于水泥和混凝土中的钢渣粉国家标准制定说明前言钢渣是炼钢过程产生的以硅酸二钙、硅酸三钙为主要成分的熔融物，经冷却后所得到的产品。因含有水硬胶凝性硅酸二钙和硅酸三钙被视为过烧硅酸盐水泥熟料。钢渣作钢渣矿渣水泥在我国已有30年的历史。1992年国家发布了GB13590-92钢渣矿渣水泥国家标准。历年来我国约生产了七千万吨钢渣矿渣水泥，用于工业与民用建筑、机场跑道、道路、水利等工程建设中。1974年十七冶金建设公司建设的六层科技大楼，其基础、梁、板、柱、墙体全部采用钢渣矿渣水泥，滑模工艺

2、施工。至今已有使用三十年，强度不断增长由原设计C20混凝土，十年后强度为100MPa，表面良好。上海市格致中学教室、上海市杨思水泥厂的办公楼、本溪巢丝厂大跨度屋架、鞍钢半连轧厂吊车梁、邯郸乡镇企业局宿舍楼、冀南水泥厂厂房设备基础、邯郸钢厂的厂房和设备基础，北京市上地开发区商品住宅楼、宣武牛街危改工程住宅楼、黄村镇中心小学综合教学楼等、河北省岗南水库、四里岩水库、山西庞庄水库、天津静海机场跑道、山西太原大跨度桥梁等均用钢渣矿渣水泥建造，使用年限均在20年以上，效果良好。随着粉磨工艺的技术进步及预拌混凝土的快速发展，及优质混凝土的推广应用，活性矿物掺合料已成为21世纪混凝土的重要组成材料。1993

3、1996年中冶集团建筑研究总院等单位开始研究粒化高炉矿渣粉的性能及生产工艺，并生产了近2万吨粒化高炉矿渣粉，用于首都机场的扩建工程和北京市其他重点建设工程中，收到良好的技术经济效果。并为起草用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉的国家标准提供了依据。同时还进行了钢渣粉及钢铁渣双掺粉的性能及生产工艺研究，其成果在1999年于北京召开的冶金渣处理利用国际研讨会上发表。而后又进行了钢渣粉及钢铁渣粉的技术推广。目前湖南涟源、武汉、北京、杭州等地均建有钢渣粉生产厂，并制订了相应的企业标准，进行生产和应用。例如：20012002年在福建省福宁高速公路A19标段中的马头大桥、崎后大桥，下白石大桥应用掺钢渣粉的混

4、凝土。2000年开始武汉市有11家混凝土搅拌站均使用掺钢渣粉的混凝土，建设桥梁、电杆、排水管等水泥制品中。秦山核电站的钢筋混凝土储罐，其混凝土中掺入钢渣粉。北京市一些混凝土公司从2004年开始使用钢渣粉作混凝土掺合料。掺入钢渣粉后对提高混凝土后期强度、降低水化热、减少坍落度损失、改善混凝土和易性、防止混凝土早期收缩裂缝均有显著效果。尤其是钢渣粉和粒化高炉矿渣粉双掺成复合粉，两者性能取长补短，是混凝土矿物掺合材料的最佳产品。用钢渣粉作水泥和混凝土掺合料不仅可等量取代1030的水泥，而且可提高混凝土耐磨性、耐腐蚀性、后期强度、抗折强度，并可降低混凝土的水化热等。钢渣粉的推广应用是钢铁工业发展循环经

5、济，走可持续发展的重要内容，也是钢渣高价值资源化利用的重要途径。代替水泥使用可减少水泥生产时CO2的排放，对减少环境污染，保护地球环境、节约能源和资源等均具有重要的现实意义。因此，2002年6月19日，由国家标准化管理委员会下发的国标委计划2002 87号文件，将用于水泥和混凝土中的钢渣粉列入国家标准制订计划，项目编号20022140T605。由中冶集团建筑研究总院负责该标准的制订工作。为了做好该标准的制订，湖南华菱南方环保科技有限公司钢渣分公司、马钢集团钢渣综合利用有限责任公司、无锡市中环钢渣利用厂、北京建源合特种水泥公司、上海宝钢综合开发公司、杭州军安钢渣建材制造有限公司、浙江海穆钢铁服务

6、有限公司、武汉钢铁集团冶金渣有限责任公司、武汉绿色冶金渣技术开发有限公司、鞍山钢铁集团公司矿渣开发公司、鞍钢附属企业公司改制厂参加了本标准的起草工作。2002年7月至2004年3月由中冶集团建筑研究总院负责对全国近20个钢厂钢渣取样进行钢渣粉配制水泥和混凝土的试验研究工作，并对现有钢渣粉生产厂进行取样，进行标准主要技术指标的验证工作。2004年3月至4月标准编制组起草了用于水泥和混凝土中的钢渣粉征求意见稿，并于2004年5月10日发往20个有关单位第一次征求意见。对返回意见进行了复议研究并做了补充试验，于2004年8月19日第二次征求意见，发往钢渣粉生产单位、施工单位、科研院所、大专院校、钢铁

7、企业和建材主管部门，共计50个单位。截至2004年9月1日，共收到回函19份。回函普遍认为用于水泥和混凝土中的钢渣粉国家标准的制订是必要的、及时的，符合我国循环经济、资源综合利用的方针，符合水泥和混凝土发展的需要。起草单位所提出的标准征求意见稿既考虑了我国国情，又注意与国际相关标准接轨。对各单位提出的意见，由负责起草单位进行认真研究和处理，在此基础上提出了送审稿。现将本标准制订的主要内容说明如下：1 关于适用范围钢渣矿渣水泥自1974年在我国正式生产和使用以来已有30年历史，钢渣水泥所具有的后期强度高、抗折性能好、耐磨性好、抗冻性好等多种优良特性，已在道路工程、水利工程、工业及民用建筑工程应用

8、中得到验证。因此，原国家建筑材料工业局向国务院呈报“关于发展钢渣水泥的报告”。混磨工艺生产的钢渣水泥，由于钢渣比硅酸盐水泥熟料难磨，钢渣在水泥中颗粒较粗，一般大于70m，其活性未能得到发挥。而生产钢渣粉与熟料粉混拌生产水泥具有很多优点：如生产能耗下降，不同物料可分别控制在最佳粒度分布等，这样可大大改善钢渣水泥性能，产品的配合比易调节以适应不同工程要求。同时单独粉磨的钢渣粉又可直接作混凝土的活性掺合料。改善混凝土的耐久性能。尤其是钢渣粉与矿渣粉双掺作混凝土掺合料，两者取长补短，将成为21世纪混凝土工程最理想的活性矿物掺合料。因此将本标准的适用范围规定为：“本标准适用于水泥和混凝土掺合料的钢渣粉的

9、生产和检验”。2 关于引用文件本标准引用文件不注日期是因为本标准规定应满足有关水泥和混凝土标准的要求，因此引用文件的最新版本适用于本标准。3 关于定义和术语3.1 定义3.1.1 钢渣本标准首先明确了钢渣是指符合YB/T022技术要求的转炉钢渣或电炉钢渣，需要指出的是在YB/T022标准中钢渣是指平炉钢渣或转炉钢渣。由于冶金工业现已淘汰了平炉炼钢工艺，因此本标准中取消了平炉钢渣的品种。因为电炉炼钢日益增多，故增加了电炉钢渣品种。在本标准的验证试验中，选取不同碱度系数(1.8，2.2，2.5)的钢渣，试验结果表明：随着碱度系数的增加，活性指数增加，在同一个细度范围内，碱度系数不同，钢渣粉所反映的

10、活性不同。中冶集团建筑研究总院曾对我国20余个大中型钢铁企业，40组钢渣的化学成分及碱度系数进行了统计，统计结果表明，我国大中型钢铁企业的钢渣的质量系数平均在2.0以上，最低不小于1.8，都能生产出符合本标准征求意见稿中技术要求的钢渣粉。3.1.2 石膏研究表明石膏可提高钢渣粉的早期强度，一般掺量为23，因此在标准中规定钢渣粉粉磨时允许加入少量的石膏。由于我国已有GB/T5483石膏与硬石膏标准，并规定了天然石膏和硬石膏的分类、技术要求等条款。同时，在水泥标准中明确规定了用作水泥调凝剂的石膏必须符合GB/T5483中的规定。因此在本标准中直接引用。3.1.3 助磨剂由于钢渣较难磨细，为了提高粉

11、磨效率，在本标准中规定：粉磨时允许加入水泥粉磨用助磨剂。在JC/T667水泥粉磨用工艺外加剂标准中，规定了水泥粉磨用工艺外加剂对水泥及混凝土性能允许影响范围及要求、试验方法和评定准则等。因此，本标准引用了JC/T667。有助于助磨剂的掺入规范化。3.2 术语本标准明确了碱度系数、对比胶砂、受检胶砂、活性指数的术语。以明确影响钢渣粉性能的内在因素和性能检验的基本条件。4 关于技术要求技术要求有9项：比表面积、密度、含水率、游离CaO、三氧化硫、碱度系数、活性指数、流动度比和安定性。4.1 钢渣粉的分级 钢渣中含有1600下生成的硅酸二钙和硅酸三钙，结晶致密，晶粒粗大，水化硬化较缓慢，因此在一定范

12、围内增加钢渣粉的细度，其活性增加不明显。而细度的增加势必造成粉磨能耗的提高，生产成本增大，影响销售。本标准根据生产实际情况，结合7天和28天活性指数，将钢渣粉分为两级：一级和二级。4.2 比表面积由于钢渣中往往会有少量残钢即使经过磁选，但由于钢粉和渣粉内聚力很大不易磁选干净，因此细度不能用筛析法测定。比表面积是钢渣粉的重要品质指标，对水化硬化后强度的影响很大。细度低于400m2/kg时，水泥和混凝土的3天、7天强度较低，根据试验研究和生产使用的数据验证。比表面积应不小于400m2/kg。4.3 关于钢渣的密度钢渣的密度和化学成分有关，统计国内大中型钢铁企业钢渣的密度均在2.8g/cm3以上。4

13、.4 关于钢渣的含水率钢渣在加工处理过程用水，钢渣输运、贮存也可能采用喷雾抑尘，会有水分，因此为保证钢渣粉的质量，本标准规定了钢渣粉含水率不大于1的指标。钢渣粉磨时可能掺入石膏，二水石膏在105110温度时结晶水仅部分脱掉，由于石膏掺量为23，此部分水分无法正确测量，而且此水量也不影响钢渣粉含水率。4.5 关于钢渣粉中游离CaO钢渣中均含有游离CaO，游离CaO水化时体积膨胀。游离CaO含量多时，由于膨胀率大，水泥制品会出现裂缝。经过大量试验和实践证明，钢渣中游离CaO含量小于3，钢渣粉安定性合格。因此本标准规定游离CaO的含量不大于3。4.6 关于三氧化硫钢渣中三氧化硫来源于石膏，一般生产钢

14、渣粉时可加入3的石膏，石膏品种以无水石膏计算，3的石膏钢渣粉中SO3的含量为1.8。本标准规定三氧化硫含量不大于4，是套用GB/T18046用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉和GB1344矿渣硅酸盐水泥中SO3含量的指标。4.7 关于碱度系数在YB/T022用于水泥中钢渣标准中规定钢渣的碱度系数不小于1.8。本标准引用该标准指标。4.8 关于活性指数按照GB/T17671-1999规定进行活性指数测定，试验结果统计表明，由于钢渣质量不同，钢渣粉7天抗压强度比分别大于或等于60%和65% 。28天抗压强度比分别大于或等于70%和80%，因此将钢渣粉的活性指数按两级划分。4.9 关于流动度比钢渣粉的

15、流动度比粒化高炉矿渣粉略差。经大量试验测定均大于90% 。4.10 关于安定性钢渣中MgO主要生成镁橄榄辉石C3MS2，钙镁橄榄石CMS和RO相。在MgO含量高时也可能有游离态存在。为保证工程质量需按GB/T1346进行压蒸法安定性检验，当钢渣中MgO含量大于13%时，压蒸安定性检验须合格。4.11 关于碱含量钢渣是在1500以上高温下生成的，成分中不存在Na2O和K2O，因此本标准没有碱含量的规定。5 检验规则、标志和包装5.1 取样方法采用GB12573水泥取样方法。5.2 规范了出厂检验和型式检验内容。5.3 标志中明确了袋装和散装内容。6 标准水平简析钢渣粉是我国具有自主知识产权的产品，利用钢渣生产水泥和钢渣粉用于混凝土建筑工程，在世界首创。本标准参照美国ASTMC618-2000用于混凝土中的矿物掺合料标准、日本JISA620-1999混凝土用粉煤灰标准、俄罗斯2581891用于混凝土的热电站粉煤灰标准。根据7天、28天活性指数将钢渣粉分为两级，符合我国钢渣粉的生产和使用现状。活性指数和流动度比检验方法采用我国与国际接轨的水泥强度检验方法（ISO法），完全等同于美国ASTMC618-2000，日本JISA620-1999，俄罗斯25818-91。同时为了有利于本标准在我国推广实施，其它试验方法采用我国现行的试验方法标准，因此本标准达到国际先进水平。6