钢铁渣粉对混凝土中钢筋的保护作用_朴星君

固废处理钢铁渣粉对混凝土中钢筋的保护作用朴星君朱桂林孙树杉(中冶建筑研究总院有限公司，北京100088)摘要:钢渣和矿渣是冶炼钢、铁过程中产生的固体废物。由于其矿物组成与水泥熟料相似，具有水硬胶凝性能，所以被用作混凝土掺合料。钢铁渣粉是钢渣粉和矿渣粉按一定的比例混合而成的。试验表明，钢铁渣粉的使用能够保留钢渣粉和矿渣粉单掺时的优点，弥补单掺时的缺点，对钢筋起到很好的保护作用。关键词:钢渣粉;矿渣粉;混凝土;钢筋锈蚀PROTECTIVEEFFECTOFGROUNDIRONANDSTEELSLAGONREINFORCEDCONCRETEPiaoXingjunZhuGuilinSunShushan(CentralResearchInstituteofBuildingandConstructionCo．，Ltd，MCCGroup，Beijing100088，China)Abstract:Steelslagandthegranulatedblastfurnaceslagareproducedintheprocessofsteelandironsmelting．Theyhavethehydraulicitycementitiouspropertywhichissimilartothatofthecementclinker，sotheyareusedasconcreteadmixtures．Thegroundironandsteelslagiscomposedbygroundsteelslagandgroundgranulatedblastfurnaceslag(GGBS)withacertainproportion．ThispowdercankeepadvantageofgroundsteelslagandGGBSandmakeupforashortcomingwhenbeingmixed．Sotheyhaveverygoodprotectiveeffectonreinforcedconcrete．Keywords:groundsteelslag;groundgranulatedblastfurnaceslag;concrete;steelcorrosion0引言自波特兰水泥问世以来，混凝土材料及其应用技术得到了迅猛的发展。我国混凝土使用量年年剧增，跨海大桥、海底隧道、码头建设、近海工程等纷纷兴建起来。这些处于沿海或海洋等恶劣环境当中的混凝土结构的耐久性成为了决定构筑物使用寿命长短的主要因素。而钢筋锈蚀一直以来是影响混凝土耐久性的重要因素。众所周知，混凝土处于海洋、沿海地区时，潮湿的环境及大量氯离子的存在引起钢筋锈蚀，降低了混凝土的耐久性。矿渣和钢渣是冶炼钢、铁过程产生的固体废物，磨细成粉可作混凝土掺合料，来改善混凝土性能。在国内外矿渣粉已被广泛应用于混凝土当中。掺粒化高炉矿渣粉可提高混凝土的密实性及耐久性、改善混凝土拌合物的工作性，该混凝土在抗氯离子渗透性方面相对于纯水泥混凝土有很大的优势。通过钢渣粉的矿物组成和化学成分的分析可知，钢渣粉与硅酸盐水泥熟料相似，具有水硬胶凝性。而且钢渣粉具有良好的抗渗性、耐磨性、后期强度较高。由于钢渣具有碱度高，不降低混凝土中的液相碱度，保护钢筋不生锈的特点，可以填补矿渣粉的不足。但由于冶炼工艺原因，钢渣当中含有游离氧化钙，因此限制了其应用。如果掺有钢铁渣粉(矿渣粉和钢渣粉按不同比例混合)的混凝土能够保留单掺时的优点，弥补单掺时的缺点，则具有工程上和环境保护上的双重意义。一方面掺钢铁渣粉可以充分保护钢筋，免于锈蚀，延长建筑物的使用寿命;另一方面钢铁渣高附加值利用，可进一步提高钢铁工业固体废物综合利用率，又可减少排渣占地面积，实现资源利用［1-4］。1引起钢筋锈蚀的原因钢筋混凝土处在各种复杂的外界环境中，材料的耐久性能会发生衰退，因此逐渐失去了对内部钢筋的保护作用。当钢筋外面的混凝土出现中性化、开裂或者受有害离子的侵蚀等情况时，钢筋失去了碱性混凝土的保护，钢筋周围的钝化膜遭到破坏并开始锈蚀。19环境工程2011年6月第29卷第3期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.03.003钢筋锈蚀引起体积膨胀导致外部混凝土进一步开裂，保护层逐渐脱落，从而影响混凝土的承载能力和使用寿命。钢筋锈蚀是引起混凝土耐久性下降的最主要和最直接的因素。引起混凝土中钢筋锈蚀的多种因素当中除密实性以外，碳化、氯离子渗透被认为是重要的原因。1.1碳化引起的钢筋锈蚀大气中的CO2与混凝土结构长期缓慢作用，混凝土的碱性从表面开始向内部缓慢降低。混凝土是强碱性物质，通常pH值一般在12.5～13，由于碳化作用，碱性物质不断被消耗，pH值逐渐降低导致钢筋周围的钝化膜遭到破坏，碱性环境消失，引起钢筋锈蚀。1.2氯盐引起的钢筋锈蚀混凝土