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建議全國各地嚴格監管將鋼渣骨料用于結構混凝土

標 題
 建議全國各地嚴格監管將鋼渣骨料用于結構混凝土
上傳人
 ycr225
上傳時間
 2017-1-9
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文件格式  doc  (PDF的文件需要用PDF閱讀器來打開,點擊下載ADOBE PDF閱讀器
文件大小  35KB
文件摘要
 
王強
(清華大學土木工程系,北京 100084)
 
2016年,我國頒布了國家標準《鋼渣應用技術要求》(GB/T 32546-2016),對鋼渣用作膠凝材料和骨料(集料)都提出了比較詳細的技術規定。該標準規定鋼渣用作膠凝材料時,安定性要滿足國家標準《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》(GB/T 20491-2006)的規定,即沸煮法安定性合格,且當鋼渣中MgO含量大于13%時壓蒸法安定性合格。在國家標準《鋼渣道路水泥》(GB 25029-2010)、國家標準《鋼渣硅酸鹽水泥》(GB 13590-2006)、國家標準《鋼鐵渣粉》(GB/T 28293-2012)、建材行業標準《低熱鋼渣硅酸鹽水泥》(JC/T 1082-2008)和《鋼渣砌筑水泥》(JC/T 1090-2008)中,也對鋼渣的安定性做了類似的規定。對于膠凝材料中游離CaO和MgO的潛在危害,業內已經有了比較深刻的認識,因此,鋼渣用作膠凝材料時的安定性問題很自然地被重視起來。
在國家標準《鋼渣應用技術要求》中,對鋼渣用作骨料只涉及了砂漿(細骨料)、磚和砌塊(細骨料和粗骨料)、瀝青混合料(粗集料),以及道路基層、路基和回填的集料或填料,而并未涉及水泥混凝土。用于砂漿、磚和砌塊的鋼渣骨料,需要進行壓蒸膨脹率檢測以確保安定性合格,用于瀝青混合料、道路基層、路基和回填的集料或填料時,需進行浸水膨脹率檢測以確保安定性合格。2009年,我國頒布了國家標準《鋼渣穩定性試驗方法》(GB/T 24175-2009),規定了適用于道路路基和基層材料用鋼渣、瀝青路面集料用鋼渣、工程回填用鋼渣的浸水膨脹率測定方法,適用于建筑砂漿、建材制品及混凝土中的鋼渣的壓蒸粉化率測試方法。關于鋼渣作骨料(集料),我國近些年頒布了很多標準,包括國家標準《道路用鋼渣》(GB/T 25824)、國家標準《耐磨瀝青路面用鋼渣》(GB/T 24765-2009)、國家標準《泡沫混凝土砌塊用鋼渣》(GB/T 24763-2009)、國家標準《透水瀝青路面用鋼渣》(GB/T 24766-2009)、國家標準《外墻外保溫抹面砂漿和粘結砂漿用鋼渣砂》(GB/T 24764-2009)、上海市地方標準《鋼渣透水混凝土及重混凝土應用技術規程-第3部分:鋼渣重混凝土》(DB31/T 698.3-2013)、黑色冶金行業標準《水泥混凝土路面用鋼渣砂應用技術規程》(YB/T 4329-2012)、黑色冶金行業標準《瀝青瑪碲脂碎石混合料用鋼渣》(YB/T 4488-2015)、黑色冶金行業標準《道路用鋼渣砂》(YB/T 4187-2009),這些標準均對鋼渣做了浸水膨脹率或壓蒸粉化率的指標要求,以確保鋼渣的安定性合格。
從我國頒布的關于鋼渣的標準來看,無論是鋼渣作為膠凝材料還是作為骨料(集料),都非常注重其安定性問題,而且對于鋼渣作為骨料應用于結構混凝土中是非常謹慎的(目前尚無此類標準)。《混凝土世界》2016年第二期刊登了我的論文《將鋼渣用作混凝土骨料要非常慎重》[1],這篇文章通過實驗揭示了如果鋼渣骨料的安定性不良,會對混凝土造成嚴重的損傷甚至完全破壞,同時指出鋼渣粉的安定性與鋼渣骨料的安定性是沒有必然聯系的,即使鋼渣粉的安定性良好,鋼渣骨料的安定性仍可能存在嚴重問題,因為鋼渣骨料的不均勻性可能導致游離CaO和MgO集中在部分骨料中。《混凝土世界》2016年第六期刊登了東南大學張亞梅教授的論文《用鋼渣作骨料引起的混凝土工程開裂問題案例分析》[2],這篇文章通過兩個典型的用鋼渣代替部分骨料引起工程中混凝土嚴重開裂的案例,對鋼渣作為混凝土骨料的嚴重性進行了分析,文章提出在鋼渣骨料預處理措施不完善的條件下,不建議使用鋼渣作混凝土的骨料。2016年,武漢混凝土協會發布了“關于加強混凝土原材料控制,謹慎使用鋼渣作混凝土骨料的通知”(武砼協字[2016]7號),該通知指出,鋼渣骨料在某結構工程中已引發了大面積墻面混凝土“爆灰”鼓包的問題,給工程帶來很大的質量隱患。目前,在我國多個地區已經發生了鋼渣骨料引發工程結構的混凝土質量問題。
目前尚沒有鋼渣骨料應用于結構混凝土的標準,事實上制定這個標準既有難度又有風險。建立評價鋼渣安定性的標準需要大量的科學研究工作,首先要確立一個科學又可操作性的安定性指數,更重要的是要建立這個指數與混凝土“安全性”的關系,很顯然這是與鋼渣骨料的摻量以及混凝土的材料組成密切相關的,因此工作量大且難度大。值得提出的是,即使建立了鋼渣骨料應用于結構混凝土的標準,在工程應用時仍存在很大的風險,因為鋼渣骨料的安定性離散性大,即使設計比較嚴格的取樣制度,仍然難以保證該批次鋼渣骨料的質量,極少量游離CaO和MgO含量高的鋼渣顆粒就會對混凝土造成損傷。此外,可以估計的是,如果要建立鋼渣骨料用于結構混凝土的標準,壓蒸實驗方法是必要的,該方法只有在專業的機構才有條件實施,在實際生產中難以執行對不同批次的鋼渣骨料開展嚴格的安定性檢驗工作。
一旦出現鋼渣骨料引起結構混凝土損傷的工程質量問題,鑒定是很困難的。理論上來講,獲得真實的配合比,通過使用相同的原材料制備混凝土試塊,然后通過蒸養或壓蒸的方法測定鋼渣骨料對混凝土強度的損傷程度,是進行評估的一種可行的方法。但這里有兩個重要的制約因素,一是配合比的真實性,二是評估所用鋼渣骨料與結構混凝土中鋼渣骨料的差異性。因此,目前唯一可靠的做法是在實體結構中大量鉆芯取樣,對混凝土芯樣將來可能發生的損傷程度進行嚴格詳細的評估,此外,還要建立混凝土損傷程度與結構耐久性和安全性的內在聯系,以確定修補或加固方案。檢測、鑒定、維修(或加固)的費用很可能遠高于使用鋼渣骨料所降低的混凝土生產成本。
工業廢渣在混凝土中應用是現代混凝土發展的一個重要方面,對于降低混凝土的材料成本和減輕環境污染是非常有利的。但是,前提條件是不能忽略的,即確保混凝土的質量不降低,這需要大量的科學研究。粉煤灰和礦渣是目前公認的“優質”礦物摻合料,這是因為關于這兩種礦物摻合料的科學研究已經開展了幾十年,有了大量的成果和經驗的積累,即使是在這種情況下,目前仍然存在使用粉煤灰和礦渣導致工程質量問題的現象。關于鋼渣骨料的研究成果還非常少,盡管有些研究表明在混凝土中使用鋼渣骨料不會降低混凝土的強度,甚至會在一定程度上提高混凝土的強度,但前提條件是鋼渣的安定性是合格的,如果忽略了安定性,那么混凝土在長齡期很可能出現損傷甚至破壞。
總之,目前鋼渣骨料在混凝土中應用的研究還非常不充分,相應的標準也沒有建立,鋼渣骨料在結構混凝土中應用潛在著很大的風險,建議全國各地嚴格監管將鋼渣骨料用于結構混凝土。

參考文獻:

[1]王強. 將鋼渣用作混凝土骨料要非常慎重 [J]. 混凝土世界,2016(2):90-91.
[2] 張亞梅,李保亮. 用鋼渣作骨料引起的混凝土工程開裂問題案例分析[J]. 混凝土世界,2016(6):22-25
 
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