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建议全国各地严格监管将钢渣骨料用于结构混凝土

标 题
 建议全国各地严格监管将钢渣骨料用于结构混凝土
上传人
 ycr225
上传时间
 2017-1-9
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文件摘要
 
王强
(清华大学土木工程系,北京 100084)
 
2016年,我国颁布了国家标准《钢渣应用技术要求》(GB/T 32546-2016),对钢渣用作胶凝材料和骨料(集料)都提出了比较详细的技术规定。该标准规定钢渣用作胶凝材料时,安定性要满足国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491-2006)的规定,即沸煮法安定性合格,且当钢渣中MgO含量大于13%时压蒸法安定性合格。在国家标准《钢渣道路水泥》(GB 25029-2010)、国家标准《钢渣硅酸盐水泥》(GB 13590-2006)、国家标准《钢铁渣粉》(GB/T 28293-2012)、建材行业标准《低热钢渣硅酸盐水泥》(JC/T 1082-2008)和《钢渣砌筑水泥》(JC/T 1090-2008)中,也对钢渣的安定性做了类似的规定。对于胶凝材料中游离CaO和MgO的潜在危害,业内已经有了比较深刻的认识,因此,钢渣用作胶凝材料时的安定性问题很自然地被重视起来。
在国家标准《钢渣应用技术要求》中,对钢渣用作骨料只涉及了砂浆(细骨料)、砖和砌块(细骨料和粗骨料)、沥青混合料(粗集料),以及道路基层、路基和回填的集料或填料,而并未涉及水泥混凝土。用于砂浆、砖和砌块的钢渣骨料,需要进行压蒸膨胀率检测以确保安定性合格,用于沥青混合料、道路基层、路基和回填的集料或填料时,需进行浸水膨胀率检测以确保安定性合格。2009年,我国颁布了国家标准《钢渣稳定性试验方法》(GB/T 24175-2009),规定了适用于道路路基和基层材料用钢渣、沥青路面集料用钢渣、工程回填用钢渣的浸水膨胀率测定方法,适用于建筑砂浆、建材制品及混凝土中的钢渣的压蒸粉化率测试方法。关于钢渣作骨料(集料),我国近些年颁布了很多标准,包括国家标准《道路用钢渣》(GB/T 25824)、国家标准《耐磨沥青路面用钢渣》(GB/T 24765-2009)、国家标准《泡沫混凝土砌块用钢渣》(GB/T 24763-2009)、国家标准《透水沥青路面用钢渣》(GB/T 24766-2009)、国家标准《外墙外保温抹面砂浆和粘结砂浆用钢渣砂》(GB/T 24764-2009)、上海市地方标准《钢渣透水混凝土及重混凝土应用技术规程-第3部分:钢渣重混凝土》(DB31/T 698.3-2013)、黑色冶金行业标准《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》(YB/T 4329-2012)、黑色冶金行业标准《沥青玛碲脂碎石混合料用钢渣》(YB/T 4488-2015)、黑色冶金行业标准《道路用钢渣砂》(YB/T 4187-2009),这些标准均对钢渣做了浸水膨胀率或压蒸粉化率的指标要求,以确保钢渣的安定性合格。
从我国颁布的关于钢渣的标准来看,无论是钢渣作为胶凝材料还是作为骨料(集料),都非常注重其安定性问题,而且对于钢渣作为骨料应用于结构混凝土中是非常谨慎的(目前尚无此类标准)。《混凝土世界》2016年第二期刊登了我的论文《将钢渣用作混凝土骨料要非常慎重》[1],这篇文章通过实验揭示了如果钢渣骨料的安定性不良,会对混凝土造成严重的损伤甚至完全破坏,同时指出钢渣粉的安定性与钢渣骨料的安定性是没有必然联系的,即使钢渣粉的安定性良好,钢渣骨料的安定性仍可能存在严重问题,因为钢渣骨料的不均匀性可能导致游离CaO和MgO集中在部分骨料中。《混凝土世界》2016年第六期刊登了东南大学张亚梅教授的论文《用钢渣作骨料引起的混凝土工程开裂问题案例分析》[2],这篇文章通过两个典型的用钢渣代替部分骨料引起工程中混凝土严重开裂的案例,对钢渣作为混凝土骨料的严重性进行了分析,文章提出在钢渣骨料预处理措施不完善的条件下,不建议使用钢渣作混凝土的骨料。2016年,武汉混凝土协会发布了“关于加强混凝土原材料控制,谨慎使用钢渣作混凝土骨料的通知”(武砼协字[2016]7号),该通知指出,钢渣骨料在某结构工程中已引发了大面积墙面混凝土“爆灰”鼓包的问题,给工程带来很大的质量隐患。目前,在我国多个地区已经发生了钢渣骨料引发工程结构的混凝土质量问题。
目前尚没有钢渣骨料应用于结构混凝土的标准,事实上制定这个标准既有难度又有风险。建立评价钢渣安定性的标准需要大量的科学研究工作,首先要确立一个科学又可操作性的安定性指数,更重要的是要建立这个指数与混凝土“安全性”的关系,很显然这是与钢渣骨料的掺量以及混凝土的材料组成密切相关的,因此工作量大且难度大。值得提出的是,即使建立了钢渣骨料应用于结构混凝土的标准,在工程应用时仍存在很大的风险,因为钢渣骨料的安定性离散性大,即使设计比较严格的取样制度,仍然难以保证该批次钢渣骨料的质量,极少量游离CaO和MgO含量高的钢渣颗粒就会对混凝土造成损伤。此外,可以估计的是,如果要建立钢渣骨料用于结构混凝土的标准,压蒸实验方法是必要的,该方法只有在专业的机构才有条件实施,在实际生产中难以执行对不同批次的钢渣骨料开展严格的安定性检验工作。
一旦出现钢渣骨料引起结构混凝土损伤的工程质量问题,鉴定是很困难的。理论上来讲,获得真实的配合比,通过使用相同的原材料制备混凝土试块,然后通过蒸养或压蒸的方法测定钢渣骨料对混凝土强度的损伤程度,是进行评估的一种可行的方法。但这里有两个重要的制约因素,一是配合比的真实性,二是评估所用钢渣骨料与结构混凝土中钢渣骨料的差异性。因此,目前唯一可靠的做法是在实体结构中大量钻芯取样,对混凝土芯样将来可能发生的损伤程度进行严格详细的评估,此外,还要建立混凝土损伤程度与结构耐久性和安全性的内在联系,以确定修补或加固方案。检测、鉴定、维修(或加固)的费用很可能远高于使用钢渣骨料所降低的混凝土生产成本。
工业废渣在混凝土中应用是现代混凝土发展的一个重要方面,对于降低混凝土的材料成本和减轻环境污染是非常有利的。但是,前提条件是不能忽略的,即确保混凝土的质量不降低,这需要大量的科学研究。粉煤灰和矿渣是目前公认的“优质”矿物掺合料,这是因为关于这两种矿物掺合料的科学研究已经开展了几十年,有了大量的成果和经验的积累,即使是在这种情况下,目前仍然存在使用粉煤灰和矿渣导致工程质量问题的现象。关于钢渣骨料的研究成果还非常少,尽管有些研究表明在混凝土中使用钢渣骨料不会降低混凝土的强度,甚至会在一定程度上提高混凝土的强度,但前提条件是钢渣的安定性是合格的,如果忽略了安定性,那么混凝土在长龄期很可能出现损伤甚至破坏。
总之,目前钢渣骨料在混凝土中应用的研究还非常不充分,相应的标准也没有建立,钢渣骨料在结构混凝土中应用潜在着很大的风险,建议全国各地严格监管将钢渣骨料用于结构混凝土。

参考文献:

[1]王强. 将钢渣用作混凝土骨料要非常慎重 [J]. 混凝土世界,2016(2):90-91.
[2] 张亚梅,李保亮. 用钢渣作骨料引起的混凝土工程开裂问题案例分析[J]. 混凝土世界,2016(6):22-25
 
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