[摘 要]根據(jù)一棟新建高層住宅發(fā)生混凝土爆裂的實(shí)際工程，介紹了爆裂處混凝土的外觀變化和物理特性，并對(duì)脫落的混凝土做了化學(xué)成分分析，結(jié)論是混凝土中摻入了未經(jīng)處理的鋼渣骨料，主要是鋼渣中f-CaO和f-MgO的緩慢水化反應(yīng)，并分別產(chǎn)生1.98倍和2.48倍的體積膨脹。本文分析了鋼渣中f-CaO和f-MgO水化反應(yīng)緩慢的原因及其體積膨脹機(jī)理。為了更好的利用鋼渣這一二次資源，并響應(yīng)國家戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和“美麗中國”建設(shè)的號(hào)召，提高鋼渣的水化速率，做到讓其在混凝土凝固之前完成水化及體積膨脹，則不會(huì)造成混凝土成品的爆裂，同時(shí)可以采用化學(xué)激發(fā)鋼渣活性的方法，激發(fā)鋼渣的膠凝特性，把鋼渣用作水泥摻合料。
　　[關(guān)鍵詞]鋼渣；游離氧化鈣；游離氧化鎂；水化反應(yīng)；體積膨脹；活性激發(fā)
　　中圖分類號(hào)：S543 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0306-04
　　0.引言
　　鋼渣是鋼鐵企業(yè)煉鋼過程中產(chǎn)生的廢料。我國是一個(gè)產(chǎn)鋼大國，同時(shí)也是鋼料。我國是一個(gè)產(chǎn)鋼大國，同時(shí)也是鋼渣的生產(chǎn)大國，據(jù)2014年統(tǒng)計(jì)：2013年我國鋼渣產(chǎn)生量1億噸左右，我國鋼渣累積堆存近10億噸，綜合利用率僅為10%。而且大量的鋼渣堆放不僅占用大量土地資源而且造成環(huán)境污染，同時(shí)鋼渣是很好的二次資源，日本、美國幾乎可以做到鋼渣的100%有效利用[1-2]，歐洲也可以讓65%的鋼渣得到高效率的利用[3]，為響應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和“美麗中國”建設(shè)，國家對(duì)鋼渣的再利用已經(jīng)提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略的高度，現(xiàn)階段很多混凝土攪拌站會(huì)把鋼渣用作混凝土的粗骨料，但鋼渣的安定性問題會(huì)給混凝土的后期強(qiáng)度帶來隱患，摻鋼渣的混凝土結(jié)構(gòu)在后期使用中出現(xiàn)爆裂的例子也不勝枚舉。
　　1.工程概況
　　某建筑物地下3層，地上30層，-2、-3層為人防工程或儲(chǔ)藏室，-1層為商業(yè)，1～4層為配套商業(yè)，5～30層為住宅，總高度為92.3米，總建筑面積為43560.61平方米。2015年01月開始施工基礎(chǔ)，2016年05月主體結(jié)構(gòu)施工完成，2016年8月底建設(shè)單位發(fā)現(xiàn)該工程混凝土構(gòu)件出現(xiàn)大范圍混凝土爆裂現(xiàn)象。爆裂位置呈散點(diǎn)狀分布。爆裂點(diǎn)處混凝土鼓包或脫落，爆裂點(diǎn)中心為已粉化的粗骨料，粒徑大小約5～35mm，顏色主要有黑褐色、淺綠色，少量為白色，一經(jīng)觸碰，粉末狀物質(zhì)即脫落，爆裂以骨料為中心向四周輻射�；炷帘焉疃取⒊叽缗c爆裂點(diǎn)處粉化的骨料粒徑大小及深度有關(guān)，粒徑越大、距表面深度越大，爆裂情況就越嚴(yán)重些，爆裂部位平面尺寸約10～150mm，中心位置深度約2～20 mm。
　　該工程被委托給專業(yè)檢測(cè)鑒定單位對(duì)混凝土的爆裂進(jìn)行檢測(cè)鑒定。檢測(cè)結(jié)果是混凝土爆裂是由于使用了不合格的骨料所引起的。骨料在遇水或有濕氣的環(huán)境中發(fā)生了膨脹性的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生較大的膨脹應(yīng)力，將周邊混凝土撐開，導(dǎo)致表層混凝土開裂、剝落，而骨料自身則因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后變得酥松。工程現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在樓板上灑水的樓層，爆裂現(xiàn)象更嚴(yán)重些，在板底或梁底已進(jìn)行膩?zhàn)幽娴幕炷帘砻鏅z查到的爆裂點(diǎn)相對(duì)較少，另外，檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)件爆裂點(diǎn)數(shù)量仍不斷增多。
　　從骨料表面顏色、多孔、樣品表面具有可參與水化反應(yīng)的礦物或參與火山灰反應(yīng)的成分，該骨料中含有鈣、硅、鋁、氧、鎂等元素，及該骨料可以產(chǎn)生體積膨脹等，檢測(cè)鑒定人員給出結(jié)論，該混凝土骨料為鋼渣骨料，堿度低的鋼渣呈灰色，堿度高的呈褐灰色、灰白色，與現(xiàn)場(chǎng)爆裂混凝土的顏色基本一致。同時(shí)本次測(cè)試采用了快速水化反應(yīng)試驗(yàn)來測(cè)定爆裂后的混凝土強(qiáng)度，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)C30混凝土蒸煮、蒸壓后分別降低了18.3%和33.3%；C35混凝土蒸煮、蒸壓后分別降低了14.6%和33.9%；C45混凝土蒸煮、蒸壓后分別降低了12.3%和29.3%。說明鋼渣骨料中的有害物質(zhì)發(fā)生水化反應(yīng)后會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的顯著降低，水化反應(yīng)越充分，強(qiáng)度降低越多。
　　2 鋼渣中Fe3+、Ca2+、Mg2+含量的測(cè)定
　　2.1 Fe3+含量的檢測(cè)
　　鄰二氮菲是測(cè)定鐵的高靈敏、高選擇性試劑，鄰二氮菲分光光度法是測(cè)定微量鐵的常用方法，在PH為2～9的溶液中，F(xiàn)e2+與鄰二氮菲生成穩(wěn)定的橘紅色配合物[Fe（phen）3]2+，摩爾吸光系數(shù)ε508=1.1x104L·mol-1·cm-1。Fe3+與鄰二氮菲（phen）也生成配合物（呈藍(lán)色），因此，在顯色之前須用鹽酸羥氨將全部的Fe3+還原為Fe2+。
　　測(cè)定前先將鋼渣溶于硝酸，然后把溶液調(diào)成需要的PH值。測(cè)定試樣中鐵含量采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，先配制一系列濃度由大到小的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在確定條件下依次測(cè)量各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度（A），以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將未知試樣按照與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線相同的操作條件進(jìn)行操作，測(cè)定出其吸光度，再從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出該吸光度對(duì)應(yīng)濃度值即可算出被測(cè)試樣中被測(cè)物的含量。
　　2.2 Ca2+、Mg2+含量的檢測(cè)
　　可以采用水硬度測(cè)定的方法測(cè)定Ca2+、Mg2+的含量，第一步先測(cè)定Ca2+、Mg2+總量，第二部分別測(cè)定Ca2+、Mg2+的含量。測(cè)定Ca2+、Mg2+總量時(shí)，在PH=10的緩沖溶液中，以鉻黑T為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。因水樣中可能含有Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+等微量雜質(zhì)離子，所以用三乙醇胺、Na2S掩蔽之。
　　測(cè)定前先將鋼渣溶于硝酸，然后把溶液調(diào)成需要的PH值。測(cè)定Ca2+時(shí)，先用NaOH調(diào)節(jié)溶液PH=12-13，使Mg2+生成難容的Mg（OH）2沉淀，加入鈣指示劑與Ca2+配位成紅色。滴定時(shí)，EDTA先與游離Ca2+配位，然后奪取已和指示劑配位的Ca2+，使溶液的紅色變?yōu)樗{(lán)色即為終點(diǎn)。從EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量可計(jì)算Ca2+的含量。根據(jù)以上兩步即可算出Ca2+、Mg2+的含量。
　　3 檢測(cè)結(jié)果分析
　　3.1 鋼渣中f-CaO的水化反應(yīng)膨脹機(jī)理

相關(guān)熱詞搜索：鋼渣 水化 混凝土 活性 激發(fā)