臧 军1，沈晓冬1，王志学2，祖庆贺2

基于粉磨技术的快速发展和水化活性提升的需要，水泥、矿粉、粉煤灰等胶凝材料的粒径有不断降低的趋势，各种胶凝材料的45μm筛余量都远低于21世纪初的水平[1-7]，作为胶凝材料和细骨料颗粒级配的重叠区域，45~80μm区间的粗颗粒适当填充有助于提升混凝土的各项性能，而现有胶凝材料和细骨料在此区间的颗粒极为缺乏。在现有的材料体系中，钢渣具有一定的水化活性以及对减水剂较低的吸附性能，以粗磨的钢渣微粉填充45~80μm区间对混凝土性能的改善作用应优于其他低活性胶凝材料或惰性材料。由于钢渣的易磨性极差[8-16]，选用粗粒径区间（45~80μm）的钢渣可以大幅度降低钢渣的处理成本，有利于钢渣大规模的推广应用。

与水泥仅有两个强度等级相比，商品混凝土的强度等级涵盖了C10~C80十几个强度等级，研究某种材料在混凝土中的应用性能时，强度等级的影响不可忽略[17]。在诸多的强度等级中，应用最广的是C25~C35（C30最为广泛）。相关数据显示：2013，年欧盟的比例C25~C35混凝土占全部混凝土产量的58.8%；2014年，江苏省C30混凝土占全部混凝土产量的47.3%，但历史趋势表明，商品混凝土的平均强度等级一直处于不断的提升之中。

本文采用45~80μm的钢渣作为优化混凝土材料体系颗粒级配的低水化活性胶凝材料，使用的商品混凝土配合比为中低强度等级的C30混凝土和高强度等级的C50混凝土，考察强度等级对45~80μm钢渣提升混凝土性能的影响。

1 试验

1.1 原材料

（1）水泥：P·I 52.5级水泥，其28d抗压强度为59.7MPa，密度为3.05×103kg/m3。

（2）矿粉：徐州S95矿粉（28d活性指数101%）。

（3）粉煤灰：谏壁I级灰（需水量比97%），密度为2.34×103kg/m3。

（4）细骨料：Ⅱ区中砂，产地赣江，细度模数为2.37）。

（5）粗骨料：5~20mm连续级配的碎石，含泥量为0.5%。

（6）钢渣：粒径45~80μm，由马钢转炉钢渣粉磨筛选后得到，45~80μm钢渣微观形貌见图1，钢渣的XRD图谱见图2。

（7）减水剂：聚羧酸减水剂，掺量1.0%~1.5%，减水率25%。

水泥、粉煤灰、矿粉和钢渣的化学组成见表1。各胶凝材料的粒度分布见表2。细骨料的颗粒级配见表3。

1.2 试验方法

（1）胶砂性能测试试验

我国现行的胶砂强度检验方法GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》规定，在胶砂流动度不低于180mm时，水胶比取0.5，胶砂比固定为1∶3。而商品混凝土的水胶比和胶砂比都随着强度等级的变动而变动，目前市场主流的混凝土产品的水胶比在0.3~0.6之间，胶砂比为1∶1.5~1∶2.5，在胶砂实验中由于较高的水胶比使得活性较高的胶凝材料颗粒能够得到更充分的水化，而较低的胶砂比使得胶凝材料自身的紧密堆积效应被削弱，因而，相较于混凝土而言，胶砂强度更多地检验了胶凝材料颗粒的水化活性。在本文实验中，采用与各强度等级混凝土相似的水胶比和胶砂比，检测结果对混凝土的颗粒级配优化有着更好的指导作用。

（2）混凝土性能测试试验

采用45~80μm钢渣作为优化混凝土材料体系颗粒级配的低水化活性胶凝材料，分别以等体积取代各胶凝材料掺入不同强度等级的商品混凝土中，研究强度等级对45~80μm钢渣优化混凝土材料颗粒级配效果的影响。依据JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》设计C30和C50商品混凝土的配合比如表4所示。

混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能检测分别按照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》 和GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的相关规定执行。

臧军,沈晓冬,王志学,等.粗粒度区间钢渣微粉提升商品混凝土的性能研究[J].混凝土与水泥制品,2018(4):1-6.

ZANG J,SHEN X D,WANG Z X,et al.Research on Performance Improvement of Commercial Concrete through Doping the Steel Slag Fine Powder of Coarse Particle Size Range[J].China Concrete and Cement Products,2018(4):1-6.