鋼渣是煉鋼工業(yè)排放的廢渣，它的化學(xué)成分和礦物組成與硅酸鹽水泥熟料基本相似，其中C3 S, C2 S和鐵鋁酸鈣等活性組分具有膠凝性，水化過程中可以產(chǎn)生膠凝產(chǎn)物并放出能夠激發(fā)粉煤灰活性所需的Ca(OH)2。初步研究表明，利用鋼渣可以代替石灰水泥生產(chǎn)無石灰或水泥的鋼渣粉煤灰免燒磚。這一技術(shù)為改善粉煤灰免燒磚的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能和為鋼鐵工業(yè)鋼渣和粉煤灰的綜合利用提供了一條新途徑。
(1)原料
①鋼渣。轉(zhuǎn)爐鋼渣其化學(xué)成分見表8-20，堿度系數(shù)為4. 089屬高堿性渣，其中含有一定數(shù)量的C3 S, C2S和f-CaO等礦物，活性較高，本技術(shù)使用比表面積378m2/kg的磨細(xì)鋼渣。
②粉煤灰。首鋼發(fā)電廠干排粉煤灰的化學(xué)成分見表8-21，用0. 080mm篩的篩余量小于15%。
    ③激發(fā)劑。激發(fā)劑A是化纖工業(yè)廢渣，激發(fā)劑I.i是天然礦物，激發(fā)劑C是化學(xué)試劑。
    (2)制磚方法將鋼渣、粉煤灰、激發(fā)劑和水按比例混合均勻，經(jīng)過加壓成型，室溫下靜置1天并自然養(yǎng)護(hù)、950C蒸氣養(yǎng)護(hù)或145℃壓蒸養(yǎng)護(hù)制成鋼渣粉煤灰免燒磚。
(3)試驗(yàn)結(jié)果及討論
    ①鋼渣和粉煤灰配比、激發(fā)劑摻量、水灰比與免燒磚抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。
    a.鋼渣和粉煤灰配比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。在摻加2%激發(fā)劑A并經(jīng)壓蒸養(yǎng)護(hù)8h的條件下，單獨(dú)用鋼渣或粉煤灰制成的磚幾乎沒有強(qiáng)度。但用鋼渣和粉煤灰混合料為原料制成的磚具有較高的強(qiáng)度。但用鋼渣和粉煤灰混合料為原料制成的磚具有較高的強(qiáng)度。當(dāng)混合料中鋼渣摻量為50%時(shí)，抗壓強(qiáng)度可達(dá)30. 7MPa，鋼渣摻量為70%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)35. 5MPa0混合料中鋼渣摻量小于70%時(shí)，抗壓強(qiáng)度隨著混合料中鋼渣摻量增加迅速增高，摻加鋼渣可以有效地改善免燒磚的強(qiáng)度。
    應(yīng)當(dāng)指出，在免燒磚生產(chǎn)中，鋼渣須經(jīng)粉磨后才能使用?；旌狭现袖撛鼡搅枯^多勢(shì)必增加電耗與生產(chǎn)成本，降低粉煤灰的利用率，造成過高的富余強(qiáng)度。綜合分析技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，免燒磚中鋼渣粉煤灰的比例為1:1為宜。因此，鋼渣粉煤灰比例為1:1，成型壓力20MPa，水灰比0.15，激發(fā)劑摻量2%, 145℃壓蒸養(yǎng)護(hù)8h的免燒磚的技術(shù)性能即能滿足要求。
    b.激發(fā)劑摻量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。摻與不摻激發(fā)劑，抗壓強(qiáng)度分別為16. 1-30.7MPa和6. 8MPa。當(dāng)激發(fā)劑摻量低于1.5%一2.0%時(shí)，強(qiáng)度隨著激發(fā)劑摻量增加迅速增高，再進(jìn)一步增加激發(fā)劑摻量，強(qiáng)度基本上變化不大。3種不同激發(fā)劑的激發(fā)效果可按下列順序排列:激發(fā)劑A>激發(fā)劑B>激發(fā)劑C。激發(fā)劑可顯著提高免燒磚的抗壓強(qiáng)度，摻人1.5%^-2.0%的激發(fā)劑可制成15。號(hào)以上的免燒磚。
    c.水灰比對(duì)抗壓強(qiáng)度也有一定的影響，水灰比為。. 14^-0. 17時(shí)，抗壓強(qiáng)度較高。通常在生產(chǎn)中免燒磚的水灰比選0. 15-0. 17較為適宜。
    ②成型壓力、養(yǎng)護(hù)制度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。成型壓力對(duì)自然養(yǎng)護(hù)免燒磚抗壓強(qiáng)度有很大的影響，表8-22表示水灰比為0. 15時(shí)成型壓力、不同養(yǎng)護(hù)制度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。從表可知，增大成型壓力有利于提高抗壓強(qiáng)度。以摻2%激發(fā)劑A為例，成型壓力從15MPa增至2OMPa，自然養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度、水蒸氣養(yǎng)護(hù)和壓蒸養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度分別提高4100, 63%和51%。
    養(yǎng)護(hù)時(shí)間與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系如表8-23所示。從表可知，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間可以明顯提高抗壓強(qiáng)度。抗壓強(qiáng)度提高幅度因養(yǎng)護(hù)制度不同而異。自然養(yǎng)護(hù)28天比3天抗壓強(qiáng)度增高14. 2MPa，壓蒸養(yǎng)護(hù)8h比4h增高6. 9MPa。而水蒸氣養(yǎng)護(hù)12h僅比6h養(yǎng)護(hù)增高2. 7 MPa。
    表8-22、表8-23可知，經(jīng)過自然養(yǎng)護(hù)28天、水蒸氣養(yǎng)護(hù)9h和壓蒸養(yǎng)護(hù)8h，抗壓強(qiáng)度分別可達(dá)18.OMPa, 28.5MPa和30. 7MPa。表明養(yǎng)護(hù)制度對(duì)抗壓強(qiáng)度有明顯的影響，采用水蒸氣養(yǎng)護(hù)和壓蒸養(yǎng)護(hù)可使免燒磚具有較高的抗壓強(qiáng)度，可在短期內(nèi)制成150號(hào)以上免燒磚。但是這兩種養(yǎng)護(hù)方法均須增加設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用;自然養(yǎng)護(hù)的產(chǎn)品強(qiáng)度較低，同時(shí)因養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng)會(huì)增加工廠占地面積和生產(chǎn)周期，究竟采用何種養(yǎng)護(hù)方法，應(yīng)結(jié)合工廠的具體條件而定。
    ③免燒磚的抗碳化、抗凍和大氣穩(wěn)定性能?？固蓟阅苁欠勖夯掖u耐久性能的重要指標(biāo)之一。一般粉煤灰磚的碳化系數(shù)為0.7-0.9，實(shí)測(cè)摻激發(fā)劑A和B免燒磚的碳化系數(shù)分別為2.18和2.27(見表8-24),碳化后的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到70. 7MPa和59. 4MPa。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼渣粉煤灰免燒磚具有優(yōu)異的抗碳化性能，鋼渣的摻人可以有效地改善免燒磚的抗碳化性能。
    抗凍性較差也是粉煤灰免燒磚的主要缺陷。JC 422-91要求免燒磚的凍融抗壓強(qiáng)度損失率小于25%。從表8-25可知，經(jīng)過一15-15℃凍融循環(huán)15次，摻激發(fā)劑A和B的免燒磚的抗壓強(qiáng)度損失率分別為6.4%和17.6%。試驗(yàn)結(jié)果表明免燒磚具有良好的抗凍性。
    鋼渣粉煤灰免燒磚在大氣中的穩(wěn)定性能很好。表8-26列出了在大氣中放置6個(gè)月對(duì)不同鋼渣粉煤灰免燒磚抗壓強(qiáng)度的影響。從表8-26可知，經(jīng)壓蒸和水蒸氣養(yǎng)護(hù)后，試樣在大氣中放置6個(gè)月，抗壓強(qiáng)度分別增高36. 5%和63.3%。而自然養(yǎng)護(hù)28天后，試樣在大氣中放置6個(gè)月，抗壓強(qiáng)度降低30%。表明采用壓蒸和水蒸氣養(yǎng)護(hù)制成的免燒磚，在大氣中抗壓強(qiáng)度有隨時(shí)間延長(zhǎng)增高的趨勢(shì)，具有良好的大氣穩(wěn)定性。而采用自然養(yǎng)護(hù)制成的免燒磚，在大氣中抗壓強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)出現(xiàn)倒縮，大氣穩(wěn)定性較差。（免燒磚機(jī)）