0 引言
钢渣硅酸盐水泥无论是在工业或民用建筑领域，还是道路、防水、地下等工程领域中都有这着广泛的应用。由于我国是一个钢铁生产大国，每年会产生数千万吨的钢渣材料，这些钢渣材料如果不加处理或利用，不仅会占用越来越多的土地，还会对环境形成污染，这显然是与中国制造绿色发展的概念相违背的。而将钢渣配合一定比例的熟料、石膏及活性混合材料制成水泥，不仅可以解决钢渣的固废处理问题，还可以形成巨大的经济效益，所以钢渣硅酸盐水泥在我们的国民生产建设中属于重要的可持续发展产品。目前，国内很多地区的水泥厂已经普遍都在使用钢渣作混合材生产水泥。
钢渣硅酸盐水泥的关键指标就是强度，强度等级分为32.5和42.5两种。目前钢渣硅酸盐水泥的国家强制执行标准为GB 13590-2006《钢渣硅酸盐水泥》。GB 13590-2006对钢渣硅酸盐水泥的各个添加组分并没有明确说明，只是要求水泥中的钢渣掺加量不得小于30%。而行业标准JC/T1082-2008《低热钢渣硅酸盐水泥》也与GB 13590-2006基本保持一致，要求钢渣掺量不得小于30%。考虑到这些标准都已经服役了10多年，而随着技术的发展，发现钢渣掺量过高，极易引起水泥3d 强度较低和凝结时间延长，而且经过大量试验验证表明，钢渣掺量在 20%~30%也能够满足32.5 级和 42.5 级水泥强度要求。
想要不影响水泥强度，就需要把握好水泥各组分的配比。为了更好的研究钢渣硅酸盐水泥的性能，我们就钢渣粉掺量、石膏掺量、钢渣粉和矿渣粉双掺对水泥性能的影响，做了大量实验，得到了丰富的试验数据，结果确实表明，只要熟料+石膏的掺量保持在70~80%，活性混合材料掺量保持在0~10%，钢渣掺量在 20%~30%实现水泥的既定强度完全没有问题。以下我们对各种试验得到具体数据分析。
1 原材料性质
1.钢渣粉化学成分
2.钢渣粉物理性能
3.钢渣粉活性指标
4.熟料物理力学性能
2 试验方案及结果
2.1 钢渣粉掺量试验分析
钢渣粉掺量试验是将钢渣粉按不同的掺量掺入到水泥中，测定水泥的强度和安定性，结果如下表所示。
由上表可知，钢渣粉掺入对该水泥的安定性有明显的负面作用，钢渣粉的掺量从 15%到 40%时，水泥的沸煮安定性检验全部合格。钢渣粉掺量越大，压蒸安定性试验的试件膨胀值就越大，当钢渣粉掺量为 30%时，膨胀值接近 0.5%，掺量达到 35%时，其压蒸安定性仍有达到 0.6%，根据 GB175-2007《通用硅酸盐水泥》中矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥其压蒸安定性合格技术指标为压蒸膨胀率不大于 0.5%，判断钢渣粉掺入应设置上限。
钢渣粉掺入量在 15%以内时对水泥强度影响相对较小，随着钢渣粉掺量的增加，水泥的 3 天和28 天强度随之下降，钢渣粉掺量在 15%～40%的范围内，水泥的强度基本呈线性下降趋势。钢渣粉的掺量在不大于 32%时，水泥的 3 天强度可以达到 15MPa以上，28 天强度可以达到 40MPa 以上，满足钢渣水泥的内控指标要求。结果建议钢渣粉的掺量不应大于 30%，当掺量大于 30%时，应进行压蒸安定性试验，其压蒸膨胀值应控制在不大于 0.5%，以避免安定性隐患。
二、石膏掺量试验分析
在水泥组分中，石膏主要作为缓凝剂存在，可以通过石膏调节水泥的初凝及终凝时间，并对水泥的力学性能尤其是早期强度产生影响。为检测钢渣硅酸盐水泥的石膏掺量影响，我们将石膏按不同的掺入比例配制钢渣水泥，以此来测定其凝结时间和强度，具体数据如下
由图 7可以看出，随着石膏掺量的增加（在 0～7%的范围内），钢渣硅酸盐水泥的 3d强度值增大，石膏的掺量与 3d 强度成正比，石膏掺量为 7%时，该钢渣硅酸盐水泥的 3d 强度达到最高值。当石膏掺量继续增加，钢渣水泥 3 天的强度会随着降低。石膏掺量在 3～7%的范围内，28d 的强度变化不大，掺量超过 7%以后，28d 强度会明显降低。由以上实验可知，石膏掺入量在 7%时，钢渣硅酸盐水泥的强度值最佳。
2.2 钢渣粉和矿渣粉双掺水泥试验
矿渣粉具有后期活性好的特点，S95 级的矿渣粉28 天的活性指数可以超过 S105 级的要求。所以研究矿渣粉取代水泥熟料加入到钢渣硅酸盐水泥中，具有一定的经济性。我们将16组不同比例的钢渣粉与矿渣粉混合，以此来测定矿渣粉掺量对钢渣硅酸盐水泥强度及安定性影响。具体数据如下：
由图8 中的数据可以看出，用矿渣来替代水泥熟料，矿渣掺量越大，胶砂强度下降的越多，其中 3 天的强度下降幅度要大于 28 天。从表中数据看出，以上 16 组配合比配制得钢渣硅酸盐水泥其各龄期的强度指标值均满足强度等级 32.5 技术指标，当钢渣掺量为 30%，石膏掺量为 5%时，7%的矿渣粉取代水泥熟料；石膏掺量为 7%时，9%的矿渣粉取代水泥熟料；石膏掺量 5%，加入 1%的钢铁渣粉激发剂其矿渣掺量可达 13%；上述 3 组实验结果，其 3 天和 28 天强度能够满足 RGP.C32.5 水泥内控标准。
如上图所示，熟料和钢渣粉的掺量相同、石膏和矿渣粉的总量一定的情况下，石膏的掺量高，水泥的 3 天强度较高，7 天强度基本相同，而28天强度较低。这说明掺入石膏对提高水泥的早期强度有益，而对后期强度无益；掺入矿渣粉对提高水泥的早期强度作用不大，而对后期强度有益。而两者掺入比例，可根据需要进行试验确定。
为了测试添加矿渣粉与钢渣粉比例是否对水泥的强度有影响，将试件分成两组，测试了双掺钢渣粉（10%）和矿渣粉（40%）配制的水泥强度和双掺钢渣粉（15%）和矿渣粉（35%）配制的水泥强度。钢渣粉掺加 10%和 15%，矿渣粉分别掺加 40%和 35%，仍然可以达到 32.5 级水泥强度要求。具体数据如下
3 结论
通过以上数据总结分析，也验证了我们钢渣掺量可以在 20%~30%达到既定强度的论据。