碳化养护钢渣制备建筑材料的研究进展

王爱国，何懋灿，莫立武，刘开伟，李燕，周莹，孙道胜

安徽建筑大学先进建筑材料安徽省重点实验室南京工业大学材料科学与工程学院材料化学与工程国家重点实验室江苏苏博特新材料股份有限公司

摘 要：钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物,在我国排放量巨大,但利用率很低,大量钢渣被集中堆积,不仅占用了土地,而且造成了环境污染与资源浪费。近年来将钢渣作为水泥混合料、混凝土掺合料或者粗细集料用于建筑材料中使其得到一定程度的利用。然而,国内外研究学者一致认为钢渣中存在的游离氧化钙、游离氧化镁会在后期水化反应生成Ca（OH）₂和Mg（OH）₂而产生体积膨胀,导致含钢渣的建筑材料存在安定性不良的隐患。解决钢渣安定性不良的问题是钢渣大规模资源开发利用的关键。目前,许多国内钢铁企业通过优化冶炼技术,不断发展钢渣预处理方法,形成了多种钢渣处理工艺技术,提高了钢渣的综合利用率,但不同处理工艺得到的钢渣的安定性、均匀性、粒度和活性存在较大差异。除了采用传统钢渣预处理的方法来改善其安定性外,有学者提出高温重构的方法来消除钢渣中的游离氧化钙,提高其体积安定性,但是该方法对工艺要求比较高。有研究发现钢渣在富CO₂环境中具有较高的碳化反应活性,通过加速碳化钢渣制备建筑材料是钢渣资源化利用的一种新途径。本文综述了碳化钢渣建筑材料的研究进展,介绍了钢渣的化学组成与矿物组成,分析了钢渣加速碳化的热力学与反应动力学过程,探讨了钢渣矿物成分、钢渣粒径与颗粒级配、原料配比、预养护和成型压力、水分、CO₂浓度和压力、碳化温度和时间等因素对碳化钢渣建筑材料的组成、结构和性能的影响,分析了碳化对钢渣建筑材料力学性能及安定性的改善作用和机理。最后,针对研究现状和存在的问题提出了进一步深化开发和推广应用碳化钢渣建筑材料的研究方向。

关键词：钢渣;体积安定性;碳化养护;反应活性;