钢渣是钢铁工业的副产物之一，富含钙硅铁镁等元素，矿物成分复杂。未经处理的钢渣由于水化活性低以及存在体积安定性问题，在实际工程中的应用受到巨大限制。近些年来的研究证明加速碳化能够高效地激发钢渣活性，钢渣中含有的大量钙镁矿物相可以迅速与二氧化碳反应，生成具有胶结能力的反应产物，为制备以钢渣为基础的建筑材料提供了思路。本文围绕钢渣的碳化开展了两部分试验内容。第一部分以磨细转炉钢渣粉为原材料制备干硬性压力成型试块，运用响应面模型分析试块制备过程中的成型压力、水固比以及碳化时间对试块二氧化碳吸收率和抗压强度的影响，明确三个影响因素之间的交互作用及最佳条件。同时，应用反应动力学中的收缩核模型对钢渣试块碳化反应的有效速率进行定量分析，并进一步探究钢渣中矿物相随碳化的演变规律，明确各矿物相的相对活性以及最大的碳化程度；第二部分运用造粒成型技术制备钢渣基人造骨料，探究在不同阶段引入加速碳化对骨料性能的影响并揭示其原理。
　　试验结果表明：
　　(1)成型压力、水固比以及碳化时间对钢渣试块性能的影响可以使用简化的三次多项式模型进行回归拟合。三个参数之间存在较强的交互作用，即当水固比在较低水平时(0.1)，成型压力有利于强度增长，对二氧化碳吸收率影响不大；当水固比为0.18时，成型压力对抗压强度和二氧化碳吸收率呈现反向作用。由收缩核模型结果可知，不同条件下二氧化碳有效扩散速度的差异可能高达30倍。最佳的成型压力和水固比组合是5MPa-0.13以及15MPa-0.12，碳化10h后分别对应其最佳响应为9.56%的二氧化碳吸收率以及约44MPa的抗压强度。同时，试验结果发现在水固比为0.10-0.14的范围，不需要对试块进行预处理。此外，钢渣中的不同矿物成分呈现不同的碳化活性。Portlandite、brucite以及larnite可以比较迅速地参与反应，hatrurite和brownmillerite也具备一定活性，但是需要更苛刻的碳化条件或者反应程度有限，而magnesioferrite和wuestite等金属矿物则偏惰性。
　　(2)碳化养护和同步碳化都可以有效地促进钢渣反应，但是会对骨料的性能产生相反的影响。其中，碳化养护可以提高人造骨料约190%的强度，最高可达5.23MPa。碳化养护不会很明显地改变骨料外壳的孔隙率，但由于碳酸盐的生成，其显微硬度提高约40%，达到111.9MPa；内核则由于更充分的水化使得孔隙率下降约4%，结构更为密实，显微硬度值也因此提高至108.3MPa。除此之外，碳化养护几乎不对骨料的吸水率和堆积密度产生影响。作为对比，同步碳化不利于骨料的强度发展，它会使骨料内核成为主要的薄弱区域，出现高达48%的孔隙率，但同时同步碳化有利于降低约25%的堆积密度，对于轻骨料的工业生产具备一定的参考价值。