摘要：闡述了鋼渣資源循環(huán)利用的重大意義及國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，綜述了目前鋼渣在建筑方面的應(yīng)用
　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；碳化原理；影響因素
　　1 引言
　　隨著隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，鋼渣的排放量在不斷增加。鋼渣是鋼鐵工業(yè)主要廢渣之一，每年排放鋼渣1900萬t，有效利用率很低，鋼渣的排放量約占鋼產(chǎn)量的10%-15%。鋼渣作為廢棄物遺棄，不僅占用良田，還污染了環(huán)境。由于鋼渣種類多，再利用技術(shù)難度大，牽涉面廣，處理和利用一直未得到實(shí)際的開拓和發(fā)展。有效循環(huán)利用鋼渣并將其作為二次資源已在國內(nèi)外備受關(guān)注，如何充分利用現(xiàn)有的鋼渣資源，開發(fā)附加值高的產(chǎn)品，已成為我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)能否可持續(xù)發(fā)展的大事，為了減少鋼渣對環(huán)境的污染及響應(yīng)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，我國針對鋼渣作為二次資源利用進(jìn)行了廣泛研究。到目前為止，鋼渣綜合利用所涉及的主要領(lǐng)域有：制作水泥、鋪筑路面與回填工程材料、返回冶金再用、作農(nóng)肥和酸性土壤的改良劑及用于廢水處理等，并且在這些方面已經(jīng)取得了顯著成果。
　　隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，混凝土用量越來越多，對水泥的需求量也越來越大。解決鋼渣堆積量及污染環(huán)境等問題，有效吸納大量鋼渣的很好途徑就是將其用于生產(chǎn)水泥，而且用鋼渣作混合材生產(chǎn)的水泥具有耐磨、抗蝕、低水化熱、微膨脹及長期強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，常用于特殊工程中，如道路工程、地下工程、防水工程和大體積工程等[1]。這不僅有效地緩解鋼渣堆存帶來的大量問題并改善了環(huán)境、變廢為寶，改善水泥的某些性能，提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約能源和資源，而且為建材開辟了新的資源，同時有效緩解了資源緊缺問題，對于實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。目前，鋼渣利用已成為鋼鐵工業(yè)和建筑材料工業(yè)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
　　國外在鋼鐵工業(yè)蓬勃發(fā)展初期開始對鋼渣進(jìn)行研究，一些冶金工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，對鋼渣的開發(fā)和使用起步較早。1970年美國認(rèn)識到鋼渣并不象高爐渣那樣有很大的應(yīng)用潛力，但由于鋼渣外觀像結(jié)塊的水泥熟料，其中夾帶一些鐵粒，鋼渣具有很高的抗磨性，在1979年日本開始研究鋼渣在道路中的應(yīng)用。經(jīng)過兩年的跟蹤調(diào)查及室內(nèi)試驗(yàn)和廠內(nèi)實(shí)路試驗(yàn)，證實(shí)了道路中摻入鋼渣，表面不僅提高了抗磨性，并且完全沒有因鋼渣的膨脹而造成表面破壞。近些年鋼渣的利用越來越受到重視，利用率不斷提高。聯(lián)合國對歐美、日本等20個工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鋼渣利用狀況調(diào)查表明，這些國家的鋼渣利用率己接近100%，其中50%-60%用于道路工程，15%-20%用于化肥，10%-15%用于回?zé)�后再利用�?0%-15%用于水泥工藝[2]。鋼渣主要是金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料和補(bǔ)爐材料、金屬爐料帶入的雜質(zhì)等物質(zhì)組成。由于鋼渣具有與硅酸鹽水泥熟料相近的化學(xué)成分和礦物組成[3]，具有相當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)活性，在一定的環(huán)境條件下經(jīng)電解水化作用后，呈現(xiàn)性能比較穩(wěn)定、強(qiáng)度較高、顆粒均勻的粒狀物。因此可廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、水利、道路和機(jī)場等建設(shè)工程。近年來各國將鋼渣應(yīng)用于道路工程的數(shù)量愈來愈多，特別是美國和日本已制定了鋼渣道路材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范。
　　我國鋼渣生成量占鋼鐵產(chǎn)量的10%-25%，隨著鋼鐵總產(chǎn)量的不斷提高，大量的鋼渣堆積不能及時處理，不但占用大量土地面積，降低了鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，更嚴(yán)重污染周圍環(huán)境。目前，國內(nèi)的鋼渣還未得到很好的綜合利用。為了充分利用現(xiàn)有的鋼渣資源，開發(fā)附加值高的產(chǎn)品，鋼渣的二次資源循環(huán)利用已成為我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)能否可持續(xù)發(fā)展的大事，并針對鋼渣二次資源循環(huán)利用進(jìn)行了廣泛研究。近幾年來上海各鋼廠均己建立了鋼渣處理生產(chǎn)線，對鋼渣的推廣使用具有重要意義。2001年由北京首鋼開發(fā)了“首鋼鋼渣綜合利用生產(chǎn)線開發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目，使首鋼的鋼渣綜合利用率達(dá)到95%以上，這不僅改善環(huán)境、變廢為寶，而且提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了能源和資源，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會三種效益。
　　3鋼渣在建筑方面的應(yīng)用
　　3.1鋼渣在水泥領(lǐng)域的應(yīng)用
　　1.生產(chǎn)鋼渣水泥
　　由于鋼渣中含有與硅酸鹽水泥熟料相似的硅酸二鈣(C2S)和硅酸三鈣(C3S)，鋼渣的生成溫度高，結(jié)晶致密，晶粒較大，水化速度緩慢，因此可以以鋼渣為主要成分，加入一定量的其他摻合料和適量石膏，經(jīng)磨細(xì)而制成的水硬性膠凝材料稱為鋼渣水泥。鋼渣水泥的摻合料還可以是礦渣、沸石、粉煤灰等。鋼渣、礦渣中都含有少量水泥熟料礦物而具有潛在水硬性。如果是將鋼渣與礦渣組合生產(chǎn)鋼渣水泥，由于水化時鋼渣水解放出Ca(OH)2的速度很慢，溶液的堿度較小，因此礦渣玻璃體解聚并不強(qiáng)烈，因而早期強(qiáng)度很低，28天以后強(qiáng)度才會有增長。為了提高水泥的強(qiáng)度，有時還可加入質(zhì)量不超過20%的硅酸鹽水泥熟料，一定量的激發(fā)劑石膏、碳酸鹽或氫氧化物等。由于鋼渣水泥的生產(chǎn)工藝簡單，目前，中國就有50多家鋼渣水泥廠，年產(chǎn)鋼渣水泥超過300萬t，鋼渣水泥可廣泛用于民用建筑的梁、板、樓梯、砌塊等方面；也可用于工業(yè)建筑的設(shè)備基礎(chǔ)、吊車梁、屋面板等方面。由于鋼渣水泥具有微膨脹性能和抗?jié)B透性能等特點(diǎn)，還廣泛應(yīng)用在防水混凝土工程方面。
　　2.作為水泥摻合料
　　由于鋼渣中含有少量水泥熟料礦物而具有潛在水硬性，同時還含有較高的Fe2O3，很適合替代鐵礦粉用于水泥生產(chǎn)的摻合料。摻入鋼渣粉摻合料后水泥的水化熱有所降低，因而可以大大降低混凝土的絕熱升溫。這對于大體積混凝土和夏季施工來說是十分有利的。而對于大體積混凝土，造成混凝土絕熱溫度升溫的主要原因就是膠凝材料的水化熱。因此，對于混凝土的耐久性而言，最大幅度地降低膠凝材料的水化熱是十分重要的。鋼渣作水泥基材料摻合料，一般加入石膏或其他堿性激發(fā)劑。通過研究發(fā)現(xiàn)，利用燒石膏作為激發(fā)劑，明顯了提高鋼渣水泥早期強(qiáng)度[4]。水化28d后，鋼渣水泥中有害孔數(shù)量減少，孔結(jié)構(gòu)性能得到改善，因此提高了混凝土的抗?jié)B性及抗侵蝕性能。
　　3.2鋼渣作為地基材料
　　隨著建筑材料的不斷發(fā)展，一些礦物拌合料如粉煤灰、硅灰等被廣泛用于墻體材料、公路和鐵路路堤、土工結(jié)構(gòu)填方工程、地基處理等方面。而對于鋼渣的變廢為寶，二次資源循環(huán)再利用，由于受其自身特有的材料化學(xué)特性制約，鋼渣開發(fā)利用還落后于其它礦物拌合料。通過不斷研究，近年來開發(fā)出了一種新型的水泥粉煤灰鋼渣樁，其力學(xué)性能介于剛性與半剛性之間，凝結(jié)后具有相當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)強(qiáng)度，將其作為復(fù)合地基可以很大幅度提高了地基的承載力。這不僅改善環(huán)境、變廢為寶，還在一定程度上緩解了資源緊缺等問題，拓展了鋼渣的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　3.2鋼渣在瀝青路面工程中的應(yīng)用
　　隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，高速公路建設(shè)事業(yè)也迅猛的發(fā)展起來。瀝青路面結(jié)構(gòu)形式也是近幾年才發(fā)展起來的一個新的面層混凝土類型，但由于發(fā)展速度之快使得大量天然集料陷于緊缺狀態(tài)，為了變廢為寶，使鋼渣資源得以綜合利用，由于鋼渣的耐磨性等特點(diǎn)，使得研究用鋼渣作為瀝青混凝土的替代集料得到了高度重視。近幾年，上海的各鋼鐵公司均建立了鋼渣處理工藝線，對鋼渣瀝青混凝土進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，并且在室內(nèi)試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，于1997年12月在寶山楊行鎮(zhèn)富楊路鋪筑了一條長為2422m，路幅寬14m的鋼渣瀝青混凝土試驗(yàn)段[5]。通過一系列的觀測結(jié)果表明，鋼渣瀝青混凝土路面性能穩(wěn)定，使用狀況良好，并取得了較為理想的效果。鋼渣在瀝青路面中替代普通天然集料的使用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)保效益和社會效益。
　　4結(jié)論
　　目前，鋼渣資源化技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用取得了一定的成果，應(yīng)用鋼渣的技術(shù)已經(jīng)純熟，可以大規(guī)模的推廣應(yīng)用，但是受一些因素的影響使得鋼渣不能穩(wěn)定可靠地應(yīng)用。這就需要對鋼渣作進(jìn)一步的深入研究，隨著技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步,鋼渣將有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]李軍華.鋼渣微粉在水泥及混凝土中的作用[J].山東建材,2002,(4):21-22.
　　[2]張波,陳曉平,程小俊.鋼渣作為路用材料的應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)開發(fā),2004,31(3):38-40.
　　[3]陳益民,等.磨細(xì)鋼渣粉作水泥高活性混合材料的研究[J].水泥,2001,(5):1-4.
　　[4]朱桂林,等.鋼渣粉作混凝土摻合料的研究[J].廢鋼鐵,2002,(4):29-32.
　　[5]陳盛建,高宏亮.鋼渣綜合利用技術(shù)及展望[J].南方金屬,2004,(5):1-4.