戚明强 周 文

钢城集团凉山瑞海实业有限公司（615000）

随着我国钢产量的逐步增长，转炉钢渣的产生量也在同步增加。 2009 年国内新增钢渣2 000 多万t，而利用率只有10%～20%，再加上多年堆积的钢渣，对周围的环境造成了严重的污染。 为了实现工业生产与环境发展相协调，必须尽早解决这一难题。 钢渣中含有一定量的胶凝物，如 C2S、C3S 等，可以作为混凝土的细骨料、掺合料，用于道路工程材料中。

目前，道路工程材料用砂主要为天然砂，应用较为成熟，但其价格偏高，在工程造价中占有很大的比例，为此，需要一种可替代物来满足这一要求。

攀钢年产转炉渣50 多万t， 除用作水泥生料中的铁质校正原料、炼铁烧结熔剂外，仍有一部分尾渣需要寻找更多的出路， 在解决排放问题的同时，需要提高废弃钢渣的综合利用率。

1 转炉渣的特性

转炉渣是以攀钢倾倒的转炉炼钢废渣为原料，经过热闷、破碎、筛分等工序处理后的粒状物质，其化学组成成份为8.0%～14.0%的SiO2、3.50%～5.50%的 Al2O3、35.5%～50.5%的 CaO、f-CaO<6.0%，还含有少量的 MgO、V2O5、MnO、TiO2等其它氧化物。

转炉渣砂作为一种新型路面建设用砂，必须满足普通混凝土用砂的基本物理性能指标[1]。 按照现行中华人民共和国行业标准JGJ 52—92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的要求，对转炉渣砂的各项物理性能指标（细度模数、表观密度、堆积密度、空隙率、压碎指标、坚固性、饱和吸水率、渣粉含量）进行了检测，数据见表1，山砂、河砂的物理性能结果见表2。

对转炉渣砂的制砂原料—转炉渣粉进行了化学分析与物相分析， 并按现行中华人民共和国标准GB/T 14684—2001 《建筑用砂》中的要求进行了有机物含量、氯化物含量、硫化物及硫酸盐含量、碱集料反应试验。

有机物含量采用比色法，检验结果为合格。

氯化物含量按建筑用砂标准， 以氯离子质量小于0.01%为Ⅰ类。 经检验为0.007%，小于0.01%，符合建筑用砂Ⅰ类要求。

经检验， 转炉渣砂中未发现有颗粒状硫酸盐或硫化物杂质。 GB/T 14684—2001《建筑用砂标准》规定Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类的硫化物及硫酸盐含量均应小于0.5%。 经检验为0.30%，小于0.5%，符合建筑用砂Ⅰ类要求。

碱集料反应按GB/T 14684—2001《建筑用砂标准》，采用快速碱--硅酸反应，观察制备试件的外观变化，测定其在规定试验龄期内（3 d、7 d、10 d、14 d、21 d）的膨胀率。 试件的膨胀率数据见表3。

表1 转炉渣砂物理性能与行标对比结果

表2 细骨料物理性能结果

表3 试件膨胀率表/%

经碱集料反应后，试件的外观完好，未发现有裂缝、酥散、胶体外溢等现象。 从表中数据看出，14 d 测得的膨胀率为0.04%，小于0.10%，满足建筑用砂要求，且 14 d、21 d 测得的膨胀率，与 10 d 相比无继续增长现象，按现行GB/T 14684—2001 《建筑用砂标准》， 判定转炉渣砂无潜在碱-硅酸反应危害。

转炉渣砂作为建筑砂用于建筑工程中，要求其必须具有稳定的化学组成和结构稳定性。 经四川省卫生防护所对钢渣砂原料转炉渣粉的镭素、 钍、钾放射性比活度检测，各项放射性指标符合国家标准GB 6566—2001《建筑材料放射性核限量》的A 类要求，对人体不具有危害性。

转炉渣粉中不存在活性FeS、MnS 等导致其分解的物质，转炉渣砂是转炉渣粉经筛分、除铁、人工除去一部分渣粉而得， 没有引起其化学成分大的变化。

2 转炉渣砂混凝土的性能

转炉渣砂的各项物理性能指标及化学性能指标符合建筑用砂的技术要求，用其代替混凝土用砂具有一定的可行性。

转炉渣砂混凝土试验。

以山砂、河砂及转炉渣砂为细骨料，与不同粗骨料（碎石、矿渣）共同制得C20 强度等级的混凝土试块，并对其进行各项物理力学性能试验，配合比设计见表4，试验结果见表5。

表4 配合比设计表

表5 C20 钢渣砂混凝土物理性能试验结果

3 工程应用

在完成转炉渣砂混凝土试验研究的基础之上，以转炉渣砂为混凝土细骨料配制C20 混凝土，应用于道路工程中[2]。

某车间道路建于2006 年6 月， 为水泥混凝土路面，主要承担钢厂重型废弃物的运输，承载负荷要求较高。 采用金江水泥厂普通32.5R 硅酸盐水泥、转炉渣砂和高钛重矿渣碎石配制混凝土，强度等级为C20，配合比为水泥:转炉渣砂∶碎石∶水=300 kg∶755 kg∶1 285 kg∶180 kg，即 1∶2.51∶4.28，水灰比为0.6。 使用转炉渣砂的公路长度为100 m。

检查方法：采用表面肉眼观察法对矿渣混凝土实体结构进行钻芯强度试验。

2006 年施工的转炉渣砂混凝土路面距今已有4 年时间，水泥混凝土路面在动载荷及重型机械的频繁作用下，其结构正常。委托攀枝花工程检测有限公司对部分结构进行钻芯取样，芯样结构密实。 钻芯强度均高于设计强度等级，强度检测结果见表6。

从调查结果看， 转炉渣砂混凝土结构稳定、耐久性能好， 能满足混凝土用骨料对耐久性的要求。转炉渣砂价格低廉，综合利用转炉渣砂是解决排渣困难、保护环境、降低工程造价的、值得大力推广的措施。

表6 钻芯取样强度表

4 结论

转炉渣砂的物理、化学性能和混凝土物理性能检测结果表明，转炉渣砂可以替代细骨料作为道路路面材料使用。

用转炉渣砂配制的C20 混凝土，在同条件下（同施工条件、同养护）的早期抗压强度较山砂、河砂高5%～15%。

转炉渣砂混凝土路面结构稳定、 耐久性能好，满足混凝土用骨料对耐久性的要求。