钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响研究

摘要：随着经济的发展和社会的进步，建筑行业取得了令人瞩目的成就。混凝土是各个建筑工程必不可少的关键施工材料。天然骨料一直到现在也是混凝土关键的原材料，但天然骨料的开采往往会伴随着严重的环境污染。在此背景下，探索混凝土天然骨料的替代材料逐渐成为业内人士关注的重点问题。而钢渣材料是炼钢厂作业必然产生额工业废料，钢渣处理也一直是各个炼钢厂关注的重点问题。因此，本文以钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响研究的意义为切入点，分析和探讨钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响分析，以期能够为后续工作提供些许参考。

关键词：钢渣骨料水工混凝土性能影响

引言

随着经济的发展和社会的进步，我国的粗钢产量遥遥领先与世界各国；更直观的表现在于中国河北省的粗钢产量在全球范围内排名第二，仅次于中国。为我国经济发展和社会建设做出了突出的贡献，但随之而来是钢渣的排放问题。如此巨量的钢渣废料不仅极大浪费占用土地资源，而且还会污染环境。钢渣与混凝土跨行业的合作是人们一直研究的重点问题之一。因此，钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响研究具有十分现实的意义。

1钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响研究的意义

钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响研究是严格贯彻和落实可持续发展战略的有效举措之一。作为钢铁生产的副产品，我国的钢渣产量十分惊人，若不做任何处理，不仅会极大浪费占用土地资源，还会对环境造成污染和破坏。钢渣作为水工混凝土骨料不仅能够提升资源的利用率，而且还能够促进钢铁行业和建筑行业的双向发展。具体来说，钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响的研究能够进一步推动钢渣混凝土技术的应用和推广，深入且全面地分析和研究钢渣骨料对水工混凝土的力学、热学和形变等基础性能的影响，以此作为钢渣骨料混凝土应用的科学依据。诸多研究资料表明，控制钢渣骨的添加量在合理的范围内，不仅不会影响水工混凝土的基本性能，而且还某些方面还能够有所提升，更关键的意义在于极大减少了传统天然骨料的开采，具有非常高的研究价值和意义。此外，作为建筑行业重要的施工材料，水工混凝土的性能与整个建筑工程的安全性和持久性息息相关，钢渣骨料的应用和推广能够推动建筑行业进一步贯彻落实可持续发展观，实现节能减排的目标。研究结果可以作为相关部门出台标准制度提供科学的数据支撑，可以据此制定更科学、更合理的钢渣混凝土应用标准，以此作为具体施工的指导，提升整个工程的质量，从而促进建筑行业的产业升级。总而言之，钢渣骨料在水工混凝土中的应用具有非常积极的经济和社会效益，能够降低企业成本，减少天然鼓励开采所造成的环境污染和破坏，具有比较光明的市场应用前景。

2钢渣骨料对水工混凝土基本性能影响分析

2.1水工混凝土抗渗性能

研究表明，随着钢渣骨料添加量占比越来越高，水工混凝土的抗渗性能呈现出先降低后增长趋势，最佳的钢渣骨料添加量为60%左右，会使得水工混凝土的抗渗高度达到4.5cm左右。钢渣添加量在0%至60%区间内，随着添加量的增多，抗渗透高度能够有效降低15. 6%左右，降至3.8cm；但钢渣添加量在60%至100%区间内，水工混凝土抗渗性能呈现出上涨的趋势，上涨达13. 2%。分析其中的原因，钢渣中的矿物成分，如硅酸二钙、硅酸三钙以及氧化钙等碱性氧化物，在水化过程中会生成氢氧化物，当钢渣添加量在一定的范围内，随着添加量的增多，所生成的凝胶体系水化产物也会增多，能够显著提升水工混凝土的紧密度，由此提升混凝土结构的抗渗性能。但添加量超过最大值时，随着添加量的增加，钢渣骨料的粒径结构会被破坏，使得混凝土结构的孔隙越来越多，由此导致水工混凝土的抗渗性能反而出现下降。

2.2水工混凝土抗压性能

控制水胶比相同的前提下，钢渣骨料对于水工混凝土的抗压强度会有一定的提升。参考具体实验结果表面，对比花岗岩和钢渣作为骨料的水工混凝土抗压性能，抗压实验时间设计为28天。对于一级混凝土，水胶比分别控制在0.35和0.45；水胶比0.35的条件下，钢渣骨料水工混凝土的抗压性能能够达到35MPa，而花岗岩骨料的混凝土抗压强度则为30MPa，二者之间相差14.2%左右；而在0.45水胶比的条件下，保证其他条件不变，钢渣骨料水工混凝土的抗压性能能够达到25MPa，而花岗岩骨料的混凝土抗压强度则为20MPa，二者之间相差25%左右。分析其原因，主要在于钢渣的表面性能。钢渣表面粗糙多孔，这能够在胶凝材料浆体包裹时，显著提升其紧密性，由此导致钢渣骨料比花岗岩混凝土的界面过渡区和界面粘接力更紧密，最终呈现出来的结果就是钢渣骨料混凝土的整体强度较之花岗岩骨料混凝土要更高。

2.3水工混凝土干缩变形的影响

干缩裂缝是水工混凝土常见的问题之一。主要是由于在水工混凝土干燥和固化的过程中会发生干缩变形，由此产生拉应力作用于混凝土表面，最终出现表面裂纹裂缝，导致混凝土的抗渗性能、抗冻性能等基础性能出现不同程度的下降。查阅相关资料表明，水工混凝土用钢渣作为粗骨料时，混凝土干缩率最为明显。分析其原因，主要在于钢渣骨料的表面存在大量气孔状的微细粒状结构且形状不一，当水工混凝土搅拌的的过程中，其处于饱和面干吸水状态。随着时间推移，钢渣骨料气孔中的自由水会蒸发，由此呈现出混凝土收缩形变比较明显。

2.4水工混凝土自生体积变形性能

作为水工混凝土比较重要的性能之一，自生体积变形主要是由于胶凝材料会发生水化反应，在化学反应和反应过程的影响下，最终导致混凝土自生体积出现形变。一般来说，普通混凝土水化反应所产生的生成物体积较反应之间的体积相对较小。这也表明混凝土自生体积变形表现为收缩型。在钢渣骨料与花岗岩骨料水工混凝土自生体积变形性能对比实验过程中，二者共同表现出来的自生体积形变是先胀后缩。在0.35水胶比的条件下，保证其他条件不变，钢渣骨料混凝土的自生体积收缩变形数值为52×10-6；而传统花岗岩骨料混凝土的自生体积收缩变形数值为64×10-6。对比二者实验结果，可以得出，相比于传统的花岗岩骨料，钢渣骨料水工混凝土的自生体积变形性能在一定程度上表现更为优秀。

2.5水工混凝土热学性能

水工混凝土内部的温度、应力、变形的判断和评估主要依据就是混凝土的热学性能，且需要基于混凝土热学性能制定针对性的控温措施。水工混凝土的热学性能主要包括导温、导热、线膨胀系数以及比热容等；而水工混凝土热学性能与骨料的种类和用料有着直接的关系。钢渣骨料混凝土的线膨胀系数位于10.3×10-6/℃至10.6×10-6/℃之间，相比于传统花岗岩骨料的9.1×10-6/℃要稍微高一些，但二者的差值是在允许的范围之内的。钢渣骨料的导温和导热系数也相对较低，由此说明传统花岗岩骨料水工混凝土的热传导性能要比钢渣骨料强，这对在一定程度上影响热量的扩散，钢渣骨料颗粒内部气孔较多、空气导热系数低是导致这一现象的主要原因。

3总结

总而言之，如何在水工混凝土中科学有效地应用钢渣骨料是十分值得研究的课题。本文所研究的结果表面，相比于传统花岗岩骨料，钢渣骨料对于水工混凝土的抗压性能、变形性能和热学性能表现较为优秀，且在一定比例的添加量下，也能够提升混凝土结构的抗渗性能，希望能够为钢渣骨料的应用和推广提供些许参考。

参考文献

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项目基金和编号：基金项目：南通理工学院科研项目（项目编号2022XK（Z）42）