酸激发钢渣对UHPC性能的影响及机理分析
Effect of acid-activated steel slag on the performance of UHPC and mechanism analysis
关键词：
钢渣；酸激发；超高性能混凝土（UHPC）；力学性能；收缩性能；微观结构
Key words：
Steel slag; Acid activation; Ultra-high performance concrete(UHPC); Mechanical property; Shrinkage property; Microstructure
刊期：
2025年第7期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2025.07.091.06
文章编号：
基金项目：
作者：
王 玲1，蔡同星1，高劲松1，夏前进1，梁冠亭1，高 奎1，*，肖 胜1，高 旭2
单位：
1.武汉市市政建设集团有限公司，湖北 武汉430070；2.武汉理工大学 土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430070
摘要
摘 要：对钢渣进行酸（碳酸）激发活化处理得到活化钢渣，对比研究了未处理钢渣和活化钢渣掺量（等体积取代水泥，0、15%、30%、45%、60%）对超高性能混凝土（UHPC）力学性能、收缩性能和微观结构的影响。结果表明：随着未处理钢渣和活化钢渣掺量的增加，UHPC试件的7 d、28 d抗压强度基本降低，91 d抗压强度均先增后降，干燥收缩值均先增大后减小；随着钢渣掺量的增加，掺未处理钢渣试件的自收缩值基本减小，掺活化钢渣试件的自收缩值基本先增大后减小；相较于掺未处理钢渣UHPC，掺活化钢渣UHPC的抗压强度更高，干燥收缩值更小，但自收缩值略大；活化钢渣表面呈多孔特征，且水化程度更高，细化了孔隙结构，提高了基体密实度。
Abstract: The activated steel slag was obtained by acid(carbonic acid) activation of steel slag, and the effects of untreated steel slag and activated steel slag content(replacement of cement by equal volume, 0, 15%, 30%, 45%, 60%) on the mechanical properties, shrinkage properties, and microstructure of ultra-high performance concrete(UHPC) were investigated comparatively. The results show that, with the increase of the content of untreated steel slag and activated steel slag, the 7 d and 28 d compressive strength of UHPC specimens basically decrease, the 91 d compressive strength first increases and then decreases, and the drying shrinkage value first increases and then decreases. With the increase of the content of steel slag, the self-shrinkage value of the specimens with untreated steel slag basically decreases, and that of the specimens with activated steel slag basically first increases and then decreases. Compared to UHPC with untreated steel slag, UHPC with activated steel slag shows higher compressive strength, lower drying shrinkage value, but slightly higher self-shrinkage value. The activated steel slag surface is porous in character and has a higher degree of hydration, refining the pore structure and improving the matrix compactness.
结论
（1）经过酸激发活化处理后，钢渣中的硅酸钙与二氧化碳反应生成的碳酸钙在钢渣表面沉积，钢渣表面呈现多孔结构特征。
（2）随着未处理钢渣和活化钢渣掺量的增加，UHPC的7 d、28 d抗压强度基本降低，91 d抗压强度先略微增大后降低；掺活化钢渣UHPC的7、28、91 d抗压强度基本高于掺未处理钢渣UHPC相应龄期的抗压强度。
（3）随着未处理钢渣和活化钢渣掺量的增加，UHPC试件的干燥收缩值均先增后降；掺活化钢渣UHPC试件的干燥收缩值基本低于掺未处理钢渣UHPC试件的干燥收缩值，相比于未处理钢渣，活化钢渣对UHPC的干燥收缩有一定的抑制作用。
（4）随着未处理钢渣掺量的增加，UHPC试件的各龄期自收缩值基本降低；随着活化钢渣掺量的增加，UHPC试件各龄期的自收缩值基本先略微增大后降低；掺活化钢渣UHPC试件的自收缩值基本高于掺未处理钢渣UHPC试件的自收缩值，相比于未处理钢渣，活化钢渣在一定程度上加剧了UHPC的自收缩。
（5）随着未处理钢渣和活化钢渣掺量的增加，UHPC的钙矾石衍射峰强度均降低，体系中的氢氧化钙含量均增多，孔径＞50 nm的孔隙体积增大，孔径为20~50 nm的孔隙体积降低；相比于掺未处理钢渣UHPC，掺活化钢渣UHPC的钙矾石衍射峰强度较高，氢氧化钙含量较少，孔结构细化，基体密实度提高。
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引用本文
王玲,蔡同星,高劲松,等.酸激发钢渣对UHPC性能的影响及机理分析[J].混凝土与水泥制品,2025(7):91-96.
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