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[摘要]：本文以设计强度C30作为混凝土的设计强度等级，以钢渣作为粗骨料替代品为基础，对比研究了钢渣全部取代碎石所配制的混凝土（钢渣粗骨料混凝土）和普通混凝土的力学性能和耐久性；结果表明：相较于普通混凝土，钢渣混凝土具有较好的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗冻性和抗碳化。
[关键词]：钢渣粗骨料 钢渣混凝土 力学性能 耐久性
中图分类号：TQ178 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）26-0031-01
1 试验原材料
1.1 水泥
本实验采用临澧冀东散装52.5普通硅酸盐水泥。
1.2 粗骨料
本实验的钢渣由湖南华菱钢铁集团有限公司提供，存放期在三年以上，满足稳定性的要求。
该钢渣呈黑色，表面粗糙多孔，其化学成分见表2。
2 钢渣粗骨料混凝土力学性能
2.1 配合比设计
以混凝土设计强度等级为C30为目标，采用配合比为mco：mso：mgo=435：698：1275，水灰比为0.46，减水剂掺量1%，配制钢渣混凝土和普通混凝土。
2.2 和易性
和易性是指混凝土拌合物在拌合、运输、浇灌和振捣的施工中，易于操作，并且能获取质量均匀，成型密实的性能。它是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。
本次试验采用坍落度法测定混凝土拌合物的流动度，相对于天然碎石，钢渣表面粗糙多孔，具有较高的吸水率，在配制钢渣混凝土的过程中，钢渣与其他组分表现出较强的粘聚力，水泥浆体均匀的包裹钢渣，钢渣混凝土和易性好，没有出现泌水现象。经实测，坍落度为60cm，普通混凝土坍落度为70cm，表现出较好的和易性，符合设计要求。
2.3 抗压强度的结果及其分析
本试验测试方法以《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定为准，经实测钢渣混凝土和普通混凝土的各项力学性能见表6。
从上表中可以看出，从7d～90d龄期，钢渣100%取代碎石后，提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度；早龄期7d时，钢渣混凝土和普通混凝土表现出较小的差别，近似相等；随着龄期的增长，钢渣混凝土的优越性逐渐明显，28d的抗压强度增长率为36.7%，高于普通混凝土的增长率30.8%；后期龄期60d和90d时，钢渣混凝土抗压强度均高于普通混凝土。
同时，28d龄期时，钢渣混凝土的劈裂抗拉强度高于普通混凝土。可见，钢渣的掺入，不仅没有降低混凝土的力学性能，相对于普通混凝土，还有显著的提高作用。
钢渣的掺入，提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，这是由于钢渣表面空洞较多，孔隙率相对碎石较大，且表面粗糙，水泥水化产物能很好的渗入到钢渣孔隙中，加强钢渣骨料-水泥石的界面过渡区强度；另外，本次试验所用碎石多成片状结构，这就给水泥浆充分包裹骨料的过程带来一定的负面因素，由于粗骨料表面积的增加定会使混凝土中的孔隙率增大，从而削弱了混凝土的强度。
3 钢渣粗骨料混凝土耐久性试验
混凝土耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力。混凝土最为应用最广泛的建筑材料，所以混凝土耐久性的研究就具有非常重要的理论意义和经济价值，使用耐久性好的混凝土可间接的减少混凝土结构的日常维修费用。这就要求混凝土在满足施工要求的和易性及设计强度等级的条件下，还应满足在不同的使用条件下，具有各种长期使用的性能。
3.1 抗冻性试验
3.1.1试验方法
本试验采用空气中冻，水中溶解的方法，测定钢渣粗骨料混凝土和普通混凝土在相同循环次数下的抗冻性能。试验采用尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件，设定循环次数为150次，采用慢冻法测定混凝土抗冻性。
冻融循环试验之前，从标准养护室内将试件取出放在（20±2）℃水中浸泡4d，在28d龄期时开始冻融循环试验，试件在冰箱里冷冻四个小时后，取出试件浸泡在18～20℃水中进行融解。标准养护室内的对比性试件，完成冻融循环次数后，与进行冻融循环试件同时进行抗压强度试验。
3.1.2试验结果及分析
钢渣粗骨料混凝土和普通混凝土的抗冻性试验结果可以看出，钢渣粗骨料混凝土的抗冻性由于普通混凝土，冻融循环次数对应的强度损失率均低于普通混凝土，说明钢渣作为粗骨料的掺入可以显著改善混凝土的抗冻性。这是因为钢渣颗粒可以被水泥浆体更均匀的包裹起来，形成致密的结构，减小孔隙的产生，多孔隙的产生主要是由于混凝土中毛细孔径增大导致的形成的连通结构，致密的组分会减少这种连通结构的产生进而控制孔隙的生成，使起缓冲冻胀压力的储备孔增加，从而提高混凝土抗冻性。
3.2 抗氯离子渗透试验
3.2.1试验方法
本试验采用混凝土电通量测定仪对比测试钢渣混凝土和普通混凝土两组试件的抗氯离子渗透能力。
电通量法是在混凝土待测试样两端施加60V的直流电压，通过检测6hours内流过的电量大小来评价混凝土的渗透性，根据主机显示每个通道对应试样的电流值，绘制时间—电流表。
3.2.2试验结果及分析
从计算机窗口上显示软件SDL-S得到每组试样的实测电量值，列在表8中为：
这说明钢渣的掺入，很好的改善了混凝土的抗氯离子渗透能力。由于钢渣表面粗糙多孔，在混凝土的配制中，水泥浆体渗入这些孔隙中，形成更为致密的整体结构，抵抗外界的渗透作用。
4 结论
⑴钢渣等量取代碎石，对混凝土拌合物的坍落度有一定的影响，比同配比普通混凝土的坍落度小10cm。
⑵鋼渣粗骨料混凝土的抗压强度高于普通混凝土，28d的抗压强度增长率为36.7%，高于普通混凝土的增长率30.8%，同时在早龄期7d和后龄期60d、90d时，抗压强度均优于普通混凝土；钢渣粗骨料混凝土28d的劈裂抗拉强度为3.1MPa，高于普通混凝土的2.4MPa。
⑶钢渣粗骨料混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透能力均优于普通混凝土，说明钢渣的等量取代，可以改善混凝土的耐久性。
参考文献：
[1]何锦云，贾青，李清扬.钢渣矿渣代替细骨料配制混凝土的试验研究[J].河北工程大学学报，2008.6，25（2）
[2]孙家瑛.钢渣微粉对混凝土抗压强度和耐久性的影响[J].建筑材料学报，2005.2，8（1）
[关键词]：钢渣粗骨料 钢渣混凝土 力学性能 耐久性
中图分类号：TQ178 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）26-0031-01
1 试验原材料
1.1 水泥
本实验采用临澧冀东散装52.5普通硅酸盐水泥。
1.2 粗骨料
本实验的钢渣由湖南华菱钢铁集团有限公司提供，存放期在三年以上，满足稳定性的要求。
该钢渣呈黑色，表面粗糙多孔，其化学成分见表2。
2 钢渣粗骨料混凝土力学性能
2.1 配合比设计
以混凝土设计强度等级为C30为目标，采用配合比为mco：mso：mgo=435：698：1275，水灰比为0.46，减水剂掺量1%，配制钢渣混凝土和普通混凝土。
2.2 和易性
和易性是指混凝土拌合物在拌合、运输、浇灌和振捣的施工中，易于操作，并且能获取质量均匀，成型密实的性能。它是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。
本次试验采用坍落度法测定混凝土拌合物的流动度，相对于天然碎石，钢渣表面粗糙多孔，具有较高的吸水率，在配制钢渣混凝土的过程中，钢渣与其他组分表现出较强的粘聚力，水泥浆体均匀的包裹钢渣，钢渣混凝土和易性好，没有出现泌水现象。经实测，坍落度为60cm，普通混凝土坍落度为70cm，表现出较好的和易性，符合设计要求。
2.3 抗压强度的结果及其分析
本试验测试方法以《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定为准，经实测钢渣混凝土和普通混凝土的各项力学性能见表6。
从上表中可以看出，从7d～90d龄期，钢渣100%取代碎石后，提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度；早龄期7d时，钢渣混凝土和普通混凝土表现出较小的差别，近似相等；随着龄期的增长，钢渣混凝土的优越性逐渐明显，28d的抗压强度增长率为36.7%，高于普通混凝土的增长率30.8%；后期龄期60d和90d时，钢渣混凝土抗压强度均高于普通混凝土。
同时，28d龄期时，钢渣混凝土的劈裂抗拉强度高于普通混凝土。可见，钢渣的掺入，不仅没有降低混凝土的力学性能，相对于普通混凝土，还有显著的提高作用。
钢渣的掺入，提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，这是由于钢渣表面空洞较多，孔隙率相对碎石较大，且表面粗糙，水泥水化产物能很好的渗入到钢渣孔隙中，加强钢渣骨料-水泥石的界面过渡区强度；另外，本次试验所用碎石多成片状结构，这就给水泥浆充分包裹骨料的过程带来一定的负面因素，由于粗骨料表面积的增加定会使混凝土中的孔隙率增大，从而削弱了混凝土的强度。
3 钢渣粗骨料混凝土耐久性试验
混凝土耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力。混凝土最为应用最广泛的建筑材料，所以混凝土耐久性的研究就具有非常重要的理论意义和经济价值，使用耐久性好的混凝土可间接的减少混凝土结构的日常维修费用。这就要求混凝土在满足施工要求的和易性及设计强度等级的条件下，还应满足在不同的使用条件下，具有各种长期使用的性能。
3.1 抗冻性试验
3.1.1试验方法
本试验采用空气中冻，水中溶解的方法，测定钢渣粗骨料混凝土和普通混凝土在相同循环次数下的抗冻性能。试验采用尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件，设定循环次数为150次，采用慢冻法测定混凝土抗冻性。
冻融循环试验之前，从标准养护室内将试件取出放在（20±2）℃水中浸泡4d，在28d龄期时开始冻融循环试验，试件在冰箱里冷冻四个小时后，取出试件浸泡在18～20℃水中进行融解。标准养护室内的对比性试件，完成冻融循环次数后，与进行冻融循环试件同时进行抗压强度试验。
3.1.2试验结果及分析
钢渣粗骨料混凝土和普通混凝土的抗冻性试验结果可以看出，钢渣粗骨料混凝土的抗冻性由于普通混凝土，冻融循环次数对应的强度损失率均低于普通混凝土，说明钢渣作为粗骨料的掺入可以显著改善混凝土的抗冻性。这是因为钢渣颗粒可以被水泥浆体更均匀的包裹起来，形成致密的结构，减小孔隙的产生，多孔隙的产生主要是由于混凝土中毛细孔径增大导致的形成的连通结构，致密的组分会减少这种连通结构的产生进而控制孔隙的生成，使起缓冲冻胀压力的储备孔增加，从而提高混凝土抗冻性。
3.2 抗氯离子渗透试验
3.2.1试验方法
本试验采用混凝土电通量测定仪对比测试钢渣混凝土和普通混凝土两组试件的抗氯离子渗透能力。
电通量法是在混凝土待测试样两端施加60V的直流电压，通过检测6hours内流过的电量大小来评价混凝土的渗透性，根据主机显示每个通道对应试样的电流值，绘制时间—电流表。
3.2.2试验结果及分析
从计算机窗口上显示软件SDL-S得到每组试样的实测电量值，列在表8中为：
这说明钢渣的掺入，很好的改善了混凝土的抗氯离子渗透能力。由于钢渣表面粗糙多孔，在混凝土的配制中，水泥浆体渗入这些孔隙中，形成更为致密的整体结构，抵抗外界的渗透作用。
4 结论
⑴钢渣等量取代碎石，对混凝土拌合物的坍落度有一定的影响，比同配比普通混凝土的坍落度小10cm。
⑵鋼渣粗骨料混凝土的抗压强度高于普通混凝土，28d的抗压强度增长率为36.7%，高于普通混凝土的增长率30.8%，同时在早龄期7d和后龄期60d、90d时，抗压强度均优于普通混凝土；钢渣粗骨料混凝土28d的劈裂抗拉强度为3.1MPa，高于普通混凝土的2.4MPa。
⑶钢渣粗骨料混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透能力均优于普通混凝土，说明钢渣的等量取代，可以改善混凝土的耐久性。
参考文献：
[1]何锦云，贾青，李清扬.钢渣矿渣代替细骨料配制混凝土的试验研究[J].河北工程大学学报，2008.6，25（2）
[2]孙家瑛.钢渣微粉对混凝土抗压强度和耐久性的影响[J].建筑材料学报，2005.2，8（1）