鋼渣作為一種冶金工業(yè)廢渣，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，大量的鋼渣被排放和堆積，不僅占用土地，而且污染周圍環(huán)境。鋼渣組分中含有C3S、C2S等活性礦物組分，具有一定膠凝活性性，水化后具有與水泥類似的水化產(chǎn)物[1-3]。因而，可以用鋼渣作水泥和混凝土摻合料。然而，鋼渣的生成溫度一般在1600℃以上，高于硅酸鹽水泥熟料的生成溫度1450℃，其礦物結晶致密、晶粒較大，被稱為“過燒水泥熟料”，是一種具有潛在活性的膠凝材料[4]。鋼渣的活性問題制約著它的發(fā)展與應用，因此鋼渣的建材資源化利用必須經(jīng)過活化處理工藝。鋼渣的活性激發(fā)手段主要有物理激發(fā)法、化學激發(fā)法以及復摻硅質膠凝材料激發(fā)法等，試驗在機械激發(fā)的基礎上研究了不同化學激發(fā)劑對鋼渣的活化處理，分析不同激發(fā)劑的激發(fā)效果，為制備鋼渣綠色膠凝材料打下了基礎。

　　1 試驗原材料及方案

　　1.1 試驗原材料

　　試驗用硅酸鹽水泥熟料由陜西聲威建材集團有限公司提供；所用鋼渣由陜西龍門鋼鐵有限公司提供；石膏為市售工業(yè)石膏；化學激發(fā)劑為市售分析純普通試劑。原材料化學組成見表1。本試驗鋼渣為轉爐鋼渣，其堿度系數(shù)為2.17，屬于硅酸二鈣渣。用XRD分析試驗用鋼渣的礦物組成，如圖1所示。其礦物組成主要為鈣鎂橄欖石、鈣鐵橄欖石、薔薇輝石、以FeO為主的RO相、硅酸二鈣，還有少量的氫氧化鈣、游離氧化鈣和氧化鎂等。鋼渣的SEM圖如圖2所示，從圖中可以看到有較多的呈類圓粒狀的C2S晶粒。

　　1.2試驗方案

　　利用試驗球磨機球磨鋼渣至一定比表面積，通過分析確定鋼渣最佳比表面積。選用化學激發(fā)劑活化處理鋼渣，測試其制備鋼渣膠凝材料的力學強度值并計算其膠凝活性。依據(jù)《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》（GB/T20491-2006）規(guī)定的方法，用膠砂強度活性指數(shù)(A)來表征鋼渣的膠凝活性，活性指數(shù)包括7天和28天兩個值，計算公式如下：

    在這個公式中，A—鋼渣粉的活性指數(shù)，%；Rt—受檢膠砂相應齡期的強度，單位為兆帕（MPa）；R0—比對膠砂相應齡期的強度，單位為兆帕（MPa）。

　　2 試驗結果與分析

　　2.1 機械激發(fā)試驗

　　試驗研究了不同粉磨時間對選用鋼渣比表面積的影響，其測試結果見表3。檢測其鋼渣活性指數(shù)，其測試結果如圖3所示。通過表3可以看出：隨著球磨時間的增加，鋼渣的比表面積逐漸增加。球磨時間從30分鐘到60分鐘增長速度較快，90分鐘以后增長趨勢較慢，利用現(xiàn)有的設備，再增加球磨時間，比表面積增加不明顯，這是由于粉料球磨到一定程度發(fā)生團聚導致的。通過圖3可以看出：隨著鋼渣比表面積的增加，活性指數(shù)（A）呈增長趨勢。其活性指數(shù)與比表面積的關系類似于鋼渣的球磨時間與比表面積關系圖，在鋼渣達到一定比表面積后，隨著比表面積的增加，活性指數(shù)增速放慢，綜合各方面考慮，本文選擇球磨時間以60分鐘為宜，比表面積控制在480 m2/kg左右，活性指數(shù)達80%的鋼渣作為推廣應用的參數(shù)，比較合理。

　　2.2 化學激發(fā)試驗

　　選用常用的化學激發(fā)劑水玻璃（硅酸鈉）、碳酸鈉、硫酸鈉以及自行配制的復合激發(fā)劑進行了探索試驗研究。

　　2.2.1 單體水玻璃激發(fā)

　　選擇市售單體水玻璃作為激發(fā)劑，其模數(shù)為2.44，摻量為膠凝材料的1%~5%，按照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》（GB/T17671-1999）成型膠砂試樣并檢測其7天與28天膠砂強度，并檢測其活性指數(shù)A，檢測結果圖4所示。水玻璃摻量在1%的時候能夠較好地激發(fā)出鋼渣的膠凝活性。但是，隨著摻量的增加，鋼渣的活性指數(shù)逐漸下降。因此，認為單體水玻璃的最佳摻量在1%左右。