鋼渣作為一種冶金工業廢渣，隨著鋼鐵工業的發展，大量的鋼渣被排放和堆積，不僅占用土地，而且污染周圍環境。鋼渣組分中含有C3S、C2S等活性礦物組分，具有一定膠凝活性性，水化后具有與水泥類似的水化產物[1-3]。因而，可以用鋼渣作水泥和混凝土摻合料。然而，鋼渣的生成溫度一般在1600℃以上，高于硅酸鹽水泥熟料的生成溫度1450℃，其礦物結晶致密、晶粒較大，被稱為“過燒水泥熟料”，是一種具有潛在活性的膠凝材料[4]。鋼渣的活性問題制約著它的發展與應用，因此鋼渣的建材資源化利用必須經過活化處理工藝。鋼渣的活性激發手段主要有物理激發法、化學激發法以及復摻硅質膠凝材料激發法等，試驗在機械激發的基礎上研究了不同化學激發劑對鋼渣的活化處理，分析不同激發劑的激發效果，為制備鋼渣綠色膠凝材料打下了基礎。
1 試驗原材料及方案
1.1 試驗原材料
試驗用硅酸鹽水泥熟料由陜西聲威建材集團有限公司提供；所用鋼渣由陜西龍門鋼鐵有限公司提供；石膏為市售工業石膏；化學激發劑為市售分析純普通試劑。原材料化學組成見表1。本試驗鋼渣為轉爐鋼渣，其堿度系數為2.17，屬于硅酸二鈣渣。用XRD分析試驗用鋼渣的礦物組成，如圖1所示。其礦物組成主要為鈣鎂橄欖石、鈣鐵橄欖石、薔薇輝石、以FeO為主的RO相、硅酸二鈣，還有少量的氫氧化鈣、游離氧化鈣和氧化鎂等。鋼渣的SEM圖如圖2所示，從圖中可以看到有較多的呈類圓粒狀的C2S晶粒。
1.2試驗方案
利用試驗球磨機球磨鋼渣至一定比表面積，通過分析確定鋼渣最佳比表面積。選用化學激發劑活化處理鋼渣，測試其制備鋼渣膠凝材料的力學強度值并計算其膠凝活性。依據《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》（GB/T20491-2006）規定的方法，用膠砂強度活性指數(A)來表征鋼渣的膠凝活性，活性指數包括7天和28天兩個值，計算公式如下：
在這個公式中，A—鋼渣粉的活性指數，%；Rt—受檢膠砂相應齡期的強度，單位為兆帕（MPa）；R0—比對膠砂相應齡期的強度，單位為兆帕（MPa）。
2 試驗結果與分析
2.1 機械激發試驗
試驗研究了不同粉磨時間對選用鋼渣比表面積的影響，其測試結果見表3。檢測其鋼渣活性指數，其測試結果如圖3所示。通過表3可以看出：隨著球磨時間的增加，鋼渣的比表面積逐漸增加。球磨時間從30分鐘到60分鐘增長速度較快，90分鐘以后增長趨勢較慢，利用現有的設備，再增加球磨時間，比表面積增加不明顯，這是由于粉料球磨到一定程度發生團聚導致的。通過圖3可以看出：隨著鋼渣比表面積的增加，活性指數（A）呈增長趨勢。其活性指數與比表面積的關系類似于鋼渣的球磨時間與比表面積關系圖，在鋼渣達到一定比表面積后，隨著比表面積的增加，活性指數增速放慢，綜合各方面考慮，本文選擇球磨時間以60分鐘為宜，比表面積控制在480 m2/kg左右，活性指數達80%的鋼渣作為推廣應用的參數，比較合理。
2.2 化學激發試驗
選用常用的化學激發劑水玻璃（硅酸鈉）、碳酸鈉、硫酸鈉以及自行配制的復合激發劑進行了探索試驗研究。
2.2.1 單體水玻璃激發
選擇市售單體水玻璃作為激發劑，其模數為2.44，摻量為膠凝材料的1%~5%，按照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》（GB/T17671-1999）成型膠砂試樣并檢測其7天與28天膠砂強度，并檢測其活性指數A，檢測結果圖4所示。水玻璃摻量在1%的時候能夠較好地激發出鋼渣的膠凝活性。但是，隨著摻量的增加，鋼渣的活性指數逐漸下降。因此，認為單體水玻璃的最佳摻量在1%左右。
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