《钢铁渣粉》国家标准编制说明

1《钢铁渣粉》国家标准编制说明1前言钢铁渣（钢渣和高炉矿渣）是钢铁厂冶炼钢铁产生的副产物，约为钢产量的30%~40%和12%~15%。近年来随着我国钢铁工业的迅猛发展，钢铁渣产生量也逐年增加。二者综合利用率、基本性质和利用途径存在较大差异：高炉矿渣综合利用率约77%，水淬后主要矿物组成为硅铝质玻璃体，具有较好的潜在水硬性，可磨细作水泥混合材和混凝土掺合料；钢渣综合利用率约22%，主要矿物组成为过烧硅酸三钙和硅酸二钙、橄榄石、蔷薇辉石、RO相等，主要用途是作道路材料、工程回填材料、建材制品、磨细作水泥混合材和混凝土掺合料等。钢渣磨细作水泥混合材和混凝土掺合料是钢渣高价值资源化利用的主要途径，但由于活性较低、制备成本较高等原因制约了钢渣粉的推广应用。钢铁渣均为钢铁企业产生的工业废渣，将二者协同制备高性能建筑材料具有无可比拟的优势，且二者混合使用也具有以下特点：改善单掺矿渣粉带给混凝土的易泌水、离析，利用钢渣粉的微膨胀特性减少大掺量矿渣粉带给混凝土的收缩大、易开裂的缺点等。另外协同制备钢铁渣粉也可以帮助钢铁厂解决钢铁渣“零排放”的环保压力。其实早在上世纪七八十年代我国生产钢渣矿渣水泥时即开始了钢铁渣的混合使用工作，但由于是采取钢铁渣和熟料、石膏等混合粉磨的方式制备水泥，各种物料难以磨至理想的细度（熟料一般需磨至300m2/kg以上，而钢铁渣需磨至400m2/kg以上），因此所制备的钢渣矿渣水泥强度难以满足施工要求。进入二十世纪以来，各种新型高效粉磨设备如立磨、卧式辊磨等的出现，使得高效低耗制备钢渣粉和矿渣粉成为现实，可以为水泥和混凝土生产企业提供细度合适和活性良好的钢铁渣粉。2任务来源和前期工作2008年国家标准化管理委员会在“2008年资源节约与综合利用、安全生产等2国家标准”标准制定计划中列入《钢铁渣粉》国家标准。根据国标委综合[2008]168号文要求，由中冶建筑研究总院有限公司负责制定，项目编号为20083323-T-605。为保证标准制定工作的顺利进行，中冶建筑研究总院有限公司联合诸多科研机构、钢铁企业、混凝土生产企业等于2010年8月20日在北京召开了《钢铁渣粉》国家标准计划落实会。与会代表对《钢铁渣粉》国家标准的草案稿进行了深入讨论，并确定了有关试验验证工作。截止到2010年12月底，已完成试验验证工作，完成了征求意见稿的编制。现将本标准的主要内容说明如下。3关于适用范围钢铁渣曾广泛用作水泥混合材生产了大量钢渣矿渣水泥，近年来磨细钢渣粉在混凝土中与粉煤灰、矿渣粉等掺合料复掺的技术经济效果也十分良好，这表明钢铁渣粉完全可作为混凝土掺合料和水泥混合材使用。另外，钢铁渣粉也可用以生产其他建筑材料或建筑制品，如混凝土路面砖、混凝土多孔砖等。4关于术语和定义YB/T804《钢铁渣及处理利用术语》涵盖了现有钢铁渣绝大部分术语和定义，另外还规定了钢铁渣粉是将钢渣和粒化高炉矿渣分开粉磨后混合而成，可加少量石膏及助磨剂。5关于组分与材料5.1组分本节规定了钢铁渣粉中钢渣粉的掺量。试验研究表明，钢渣粉掺量在20%~30%时，钢铁渣粉活性指数可以达到S95级要求；钢渣粉掺量在40%~50%时，钢铁渣粉活性指数可以达到S75级要求。钢渣粉掺量进一步提高，钢铁渣粉活性较差，难以达到S75级要求，因此标准中规定钢铁渣粉中钢渣粉的掺量以20%~50%为宜。5.2材料4.2~4.5规定了生产钢铁渣粉的主要原材料钢渣、粒化高炉矿渣、石膏和助磨剂的品质要求。36关于活性级别与GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》有所区别的是，本标准除规定了S95级和S75级外，还规定了S85级。主要考虑到钢铁渣粉中由于掺加了部分钢渣粉，各龄期活性指数要稍差于矿渣粉，很多钢铁渣粉28d活性指数分布在85%~95%之间，而S75级和S95级之间的活性指数差距较大，不符合S95级即评为S75级，无法反映钢铁渣粉的实际活性指数范围，因此另规定S85级以界定钢铁渣粉的活性级别。7关于技术要求7.1密度矿渣粉的密度一般分布在2.8g/cm3~2.9g/cm3之间，钢渣粉密度分布范围较大，一般在3.1g/cm3~3.7g/cm3之间。试验研究表明，钢铁渣粉中掺入不少于20%的钢渣粉，密度均超过2.9g/cm3，因此规定钢铁渣粉密度不低于2.9g/cm3。7.2比表面积目前，无论是球磨机还是立磨、卧式辊磨等，均可以将钢铁渣粉磨至400m2/kg以上，试验研究表明，钢铁渣粉比表面积超过400m2/kg，才能充分发挥其活性，因此标准中规定钢铁渣粉比表面积不低于400m2/kg。7.3有害离子含量有害离子含量包括氯离子含量和三氧化硫含量，参照GB175《通用硅酸盐水泥》和GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中有关规定，要求氯离子含量和三氧化硫含量分别不超过0.06%和4.0%。7.4活性指数在参照GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》设定7d和28d活性指数的基础上，增加3d活性指数。主要原因是考虑钢铁渣粉作为一种活性较好的混凝土掺合料，在混凝土中使用时可以取代较大掺量的水泥，可达40%~60%，如此大掺量的混凝土掺合料，势必会影响到混凝土的早期强度。而目前施工现场为加快施工进度，一般要求混凝土早拆模，具有较高的早期强度，因此要求考察钢铁渣粉的早期活性，确保大掺量钢铁渣粉混凝土的早期强度不能太低。另外，考虑到4各地矿渣粉活性参差不齐，钢铁渣粉与矿渣粉的3d、7d和28d活性指数存在一定的对应关系，要生产级别高的钢铁渣粉必须选用活性好的矿渣粉，对钢铁渣粉3d活性指数进行分级界定实际上也起着界定矿渣粉活性的作用。试验研究表明，S95级、S85级和S75级的3d活性指数基本与其7d和28d活性指数相匹配，因此在检验时可以尽早从钢铁渣粉3d活性指数的变化中了解7d及28d活性指数发展规律。S95级、S85级和S75级3个级别钢铁渣粉7d和28d活性指数参照矿渣粉国家标准制定，3d活性指数根据钢铁渣粉3d实际达到的活性指数等因素制定，分别为55%、50%和45%。从验证试验所做的3:7钢铁渣粉活性试验结果看，符合S95级的占11%，符合S85级的占50%，符合S75级的占35%，等外的占4%。表1是3:7钢铁渣粉各龄期活性试验情况。表13:7钢铁渣粉各龄期活性试验情况钢铁渣粉级别龄期活性情况S95级3d活性指数平均值65%最大值74%最小值55%7d活性指数平均值82%最大值86%最小值79%28d活性指数平均值104%最大值111%最小值96%S85级3d活性指数平均值59%最大值66%最小值50%7d活性指数平均值71%最大值79%最小值65%28d活性指数平均值91%最大值101%最小值85%S75级3d活性指数平均值53%最大值63%最小值46%7d活性指数平均值66%最大值71%5钢铁渣粉级别龄期活性情况最小值61%28d活性指数平均值88%最大值100%最小值81%活性指数试验方法采用钢铁渣粉和对比水泥按5:5进行胶砂强度试验，主要是考虑到矿渣的粉生产和应用已为大家所熟知，检验时均按照5:5比例进行，钢铁渣粉作为一种新型复合矿物掺合料，在推广应用时为避免混淆，还是与矿渣粉检验保持相同的试验方法为佳。7.5安定性钢铁渣粉中由于掺有钢渣粉，而钢渣粉中含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁，可能会对钢铁渣粉体积安定性带来不良影响，因此需要控制钢铁渣粉的体积安定性。一般以沸煮安定性检验游离氧化钙带来的体积膨胀，以压蒸安定性检验游离氧化镁带来的体积膨胀。试验研究表明，水泥中用以检验游离氧化镁膨胀的压蒸3h方法并不能使钢渣粉中的膨胀性矿物水化反应完全，掺加某钢厂钢渣粉50%压蒸3h和6h的膨胀率分别为0.45%和0.49%，可见需要延长压蒸时间保证钢铁渣粉中的膨胀性矿物反应完全，因此为严格控制钢铁渣粉中的膨胀性矿物含量超标，将压蒸安定性压蒸时间延长至6h。7.6放射性目前使用单位对建材中可能含有的放射性物质普遍存在担心，往往要求建材生产单位提供放射性检验报告，为此在标准中也将放射性作为技术要求的一部分。8关于检验规则检验分出厂检验和型式检验。除放射性外，其它技术要求均作为出厂检验项目。