钢渣活性激发技术的研究现状和应用进展.docx

钢渣活性激发技术的研究现状和应用进展摘要:钢渣是冶炼过程的附带产品，化学成分与硅酸盐水泥大体相同，具有潜在的胶凝活性。但由于钢渣的活性较低，抑制了钢渣的大规模应用。本文综述了目前激发活化钢渣的主要方式:物理激发、化学激发和热力学激发。1引言钢渣是炼钢过程中的一种副产品，由生铁中的硅、锦、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成。钢铁生产工艺以及原料不同，使得所产生的钢渣的化学成分也不尽相同。尽管具体成分有波动，但主要几种成分大体相同，表1是取自湘钢的钢渣样的化学成分。钢渣的主要矿物组成为橄榄石、硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙，除此之外，还有部分氟磷灰石和游离氧化钙，所以可以作为水泥生产的混合材来达到综合利用的目的。«1湘钢钢渣的主要化学成分Tab.1(IicmicalcompositionofXiangtanslag我国是钢铁产量居世界第一，每年产生的钢渣量占钢铁产量的10%-12%o据统计，2011年我国钢渣排放量近亿吨。这些大量钢渣，常年积累，堆积如山，不仅占据大量场地，而且严重污染环境。钢渣作为一种潜在的资源未能得到充分利用，如果能够采取有效的利用措施，不仅能够解决环境问题，而且还能够为钢厂带来一定的收益。目前我国钢渣利用率大概在50%60%之间，与世界其他主要钢渣生产国家的综合利用率还有很大的差距。现在钢厂的钢渣占有大量农田和土地，造成了很大的环境污染，若能够最大限度的利用钢渣，则可以给社会带来极大的社会效益和经济效益。武钢采用一种钢渣综合利用的方法处理完武钢的全部钢渣，节约土地近千亩。西欧国家很早就有用高磷钢渣作肥料的历史。铁钢渣由于含有许多对农作物有益的元素如硅、镁及铝，因而极可能成为植物养分的来源，林立恒验证了从渣中萃取活性硅作为农作物的营养肥料。因此钢渣在农业领域的应用也是一个热门方向。虽然钢渣的化学成分与水泥熟料很相似，具有一定的潜在胶凝性，但由于钢渣较难研磨以及自身的活性较低等原因，导致其未能大量应用于建筑行业。所以,为了提高钢渣的利用率，激发钢渣的活性是一个重要的途径，目前钢渣的激发活化主要分为三类:物理激发、化学激发和热力激发。本文综述了钢渣的激发活化方法，以期为今后的研究提供参考。2物理激发物理激发也称为机械激发，是指采用机械方法将物料磨细，提高其细度和比表面积，是较常用的一种激发方式。随着比表面积的增大，即物料与周围水分接触的面积增大，能够加快钢渣的水化速度，从而提高了钢渣的活性。当采用粉磨设备对物料进行粉磨时，物料比表面积增大，粉磨能量中的一部分转为新生颗粒的内能和表面能，同时晶格产生缺陷、错位和重结晶，在表面形成非晶态结构，使水分子容易进入矿物内部，加速水化反应，从而提高钢渣的活性。温金保等通过XRD、HRTEM.DSC-TG等测试钢渣在粉磨过程中发生的结构变化，可以发现钢渣粉磨后，其原有的完整晶形结构发生塑性变形，不同程度的产生晶体缺陷、晶格畸变、晶粒尺寸变小、结构无序化、表面形成无定形或非晶态物质以及位错等现象，使其晶形发生变化，钢渣变得不稳定，钢渣的活性得到激发。本文采用研磨设备来磨细钢渣，研磨时间分为3min、4min>5min>7min和8min,研磨后的钢渣与其它原料混合，按照水泥胶砂强度检验方法制得钢渣水泥，试验结果见表2。由表2可以看出，随着研磨时间的增加，比表面积增大，各龄期的抗压、抗折强度都有不同程度的提高，即研磨能够激发钢渣的活性。表2钢渣粉艘粒细度对钢渣性能的影响Tab.2EffectofsteelslagfinenessonthepropertiesofsteelslagNUmbrrMillingtimr/minSpecific*urfac*rarraofMcclslagm2kg"1(xMnNr*ivrMlrmgthZMPuHupluirMrrnglhZMPa3<i7d28<13d7d28(1I376512.0920.9734.092.Il3.487.042485814.1922.0236.222.453.617.1535141015.4224.8737.852.984.047.4947156016.1625.3938.353.254.957.7258169018.2128.0444.184.225.738.33周惠群等研究分别粉磨熟料钢渣再混合的方法，制得钢渣水泥。结果表明，钢渣细度在350m2kg-l以上时，掺量在10%40%,均可生产32.5级以上的钢渣硅酸盐水泥。钢渣细度达500m2kg-l及以上时，即使掺量达35%以上，也可生产42.5级以上的钢渣硅酸盐水泥。赵鸿通过研究钢渣细度及掺量对复合水泥力学性能的影响，分析各个影响因素的作用。结果表明，随着磨细钢渣粒度的减小，钢渣复合水泥的抗折、抗压强度会有不同程度的提高。潘如意研究不同的粉磨时间制备出不同细度的钢渣粉，并对其活性进行研究。试验结果表明，在一定的细度范围内，钢渣的细度对其3d的活性几乎无影响，对其28d活性略有影响，随着时间的推移，钢渣的细度对其活性的影响逐渐显现。Hanifi等研究细度对钢渣复合水泥各性能的影响。结果表明，与比表面积较小的试验样相比，物料比表面积较大的试验样能够得到更大的抗压强度和抗硫酸盐腐蚀能力。1.ubica等研究物理激发对钢渣水化特性的影响。结果表明，钢渣经过粉磨后，平均粒径可以减小至3m以下，比表面积增大至十倍以上;机械作用能极大的提高钢渣的水化反应;若单独使用钢渣为混合材，尽管经过物理激发后活性有所增强，但强度的发展对大部分的实际应用来说还是不够的。随着粉磨时间的延长，钢渣比表面积逐渐增大，但同时粉磨效率也会下降，因此在粉磨过程中，可以考虑加入一定量的助磨剂来提高粉磨效率。李伟峰等研究了5种助磨剂对钢渣粉磨的作用效果，并探讨了助磨剂对钢渣微粉活性、流动度等性能的影响。结果表明，助磨剂对钢渣微粉的粉磨均有一定的助磨作用，80m筛余显著降低，45m筛余量变化不明显;同时使初凝时间延长，终凝时间缩短。掺入0.05%酰胺化合物7、28d活性指数较空白样增加了8.64%和5.93%。虽然从理论上看，比表面积越大，钢渣的活性越高，但要得到较大比表面积必然需要长时间的粉磨过程，使得成本也相应的增加，因此需要根据实际应用的需要，确定最优钢渣比表面积大小。另外，随着比表面积增大到一定程度，由于微细颗粒的表面能明显增大，会产生钢渣颗粒团聚的趋势，从而降低粉磨效率。3化学激发化学激发是通过添加某些外加剂来提高钢渣的活性，化学激发剂种类很多，但它们都是通过改变矿物形成过程来激发钢渣活性的。常见的化学激发剂有碱金属盐、石膏等。3. 1碱激发碱激发是指采用碱金属的硅酸盐和碳酸盐来激发钢渣活性，是应用最为广泛的化学激发方式。钢渣的活性较低，是由于钢渣在形成过程中经历了高温和急冷过程，主要含有介稳态的玻璃体。玻璃体的主要化学键是Si-O键和AI-O键，在碱金属盐类激发剂作用下，化学键发生断裂，并与Ca2+.Na+反应生成沸石类水化产物,沸石类水化产物的生成又促使玻璃体的Si-O键和Al-O键不断被破坏,最终使玻璃体彻底解聚。徐彬等研究了硅酸钠碱激发剂对钢渣水泥的影响，研究结果表明，碱激发剂能够提高钢渣水泥的抗压强度，当激发剂掺量达到6%时，钢渣水泥28d强度达到56.4MPao胡曙光等研究水玻璃对钢渣水泥的激发效果，结果表明，外加剂掺量从0%增大到3%时，钢渣水泥的强度增长速度较快，但激发剂掺量超过3%时，强度增长速度放缓，28d强度甚至有一定的下降。范立瑛等研究了碱金属硫酸盐对脱硫石膏基钢渣胶凝材料的影响，硫酸钠掺量为1%时可以较好的激发钢渣的活性，提高复合胶凝材料的力学性能;若采用硫酸铝为激发剂，则掺量为3%时可以较好地激发钢渣的活性，提高复合材料的力学性能。AtiS等研究了三种化学激发剂对钢渣的激发效果，分别是水玻璃、氢氧化钠和碳酸钠。结果表明，采用碳酸钠为激发剂是最佳选择，因为使用碳酸钠为激发剂能够达到足够的压强，而且凝结时间与熟料相似。3.2 石膏石膏激发钢渣的原理是:石膏可以加快钢渣水化产物钙矶石的生成速率，从而提高钢渣的水化速率。石膏激发剂分为:无水石膏、半水石膏和二水石膏。柯昌君采用XRD、SEM以及TG等手段，并利用纯石膏掺杂等方法研究了不同纯度二水石膏对低碱度钢渣蒸压制品强度的影响。结果表明，采用低纯度二水石膏有利于激发钢渣的水化和强度发展。闾文等研究了改性后的烧结烟气脱硫石膏用作矿渣粉、钢铁渣复合粉激发剂。试验结果表明，矿渣粉掺脱硫石膏后作混凝土掺合料配制的混凝土早期强度和后期强度都得到提高。张波等在研究钢渣的组成对其性能的影响规律中发现，掺入少量无水石膏能够激发钢铁渣的早期活性，对于提高掺钢渣的砂浆的早期强度有积极作用。高建荣等研究了两种类型石膏对矿渣水泥激发效果，结果表明，同等掺量下,二水石膏明显优于硬石膏。两种石膏对矿渣水泥抗折强度早期影响大于后期，二水石膏对28d抗压强度影响优于硬石膏。3.3 其他激发剂上述几类激发剂是最常见的，近些年也有学者提出了一些其他的激发剂。方旭彬等研究酸性激发剂激发掺入钢渣和矿渣的复合渣水泥，结果表明，适当浓度的酸激发复合渣水泥可以有效的提高水泥强度。综合来看，采用0.05molL的醋酸激发可以对强度提高达到最佳效果。李玉祥等选用几种激发剂，系统研究了不同类别激发剂对钢渣活性的影响和激发机理。结果表明，硅灰作为激发剂对钢渣活性的激发效果最好，制备的水泥试块28d抗压强度能达15.9MPao董涛等研究了芒硝对钢渣早期水化活性的影响，结果表明，在激发钢渣早期水化活性方面，芒硝的效果优于水玻璃。配制复合激发剂时，要优先考虑芒硝的掺量，以2%3%为宜。3.4 4复合激发复合激发是指同时使用两种或多种化学激发剂的方法。采用复合激发剂活化钢渣，优化胶凝材料组成体系，实现钢渣胶凝材料活性的超叠加效应。某些激发剂成本较高，通过复合激发可以减少高成本激发剂的用量，提高激发剂的使用效率，降低激发的成本。李丙明等采用三种激发剂对钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉进行了化学激发试验，结果表明，三种激发剂复合效果要优于单独一种激发剂。李义凯等研究采用复合激发剂活化钢渣制备复合胶凝材料，实验采用正交实验法确定复合激发剂的最优组合，并研究复合激发剂掺入量对材料抗压强度的影响。结果表明，复合激发剂最佳掺量为3%,复合激发剂可激发制得净浆3d抗压强度28MPa、28d抗压强度45MPa的复合胶凝材料。朱伶俐等研究了四种碱性激发剂对钢渣活性影响及变化规律，得到了复合激发剂的最佳组成为:生石灰：石膏：明矶：水玻璃为3：1：2：1。郝润霞采用复合激发剂来激发脱硫石膏基钢渣水泥，结果表明，当硫酸铝掺量为1%、水泥掺量为3%、三乙醇胺掺量为0.8%时可以有效激发钢渣的潜在活性，有效提高胶凝材料的力学性能(14d抗压强度为16.14MPa、抗折强度为5.83MPa)oFathollah等采用氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃三种激发剂来激发钢渣的活性，结果表明，单独使用一种激发剂时，水玻璃效果最好，氢氧化钠效果最差;若复合使用激发剂则效果要优于任何一种激发剂。4热力激发热力激发是指向体系中提供热量来提高钢渣的活性。钢渣中玻璃体的网络结构受热应力的作用，其化学键Si-O键和Al-O键更容易发生断裂，有利于玻璃体解聚，水化反应的速率加快，从而使钢渣的活性得到了显著提高。陈鹏研究不同热力活化粉煤灰工艺对采用同样活化粉煤灰配制的35型复合硅酸盐水泥强度的影响，实验结果表明:(1)采用热力活化工艺处理的粉煤灰所配制的35型复合硅酸盆水泥强度可达到27.542.5标号;(2)采用早强剂直接加入到原状粉煤灰中的“只轻烧不蒸''的热力活化工艺，既经济又能满足配制的35型复合硅酸盆水泥达到32.5R及42.5R水平。林宗寿等研究了采用热力激发钢渣-粉煤灰石膏体系的效果，结果表明，压蒸温度为100,预处理料掺量为35%时，28d抗压强度达到46.8MPa;掺量为40%时,28d抗压强度仍可达到43.5MPa,都能达到42.5水泥标准。Alaa等研究了碱激发钢渣在压蒸条件下的活性研究，结果表明，压蒸可激发出钢渣活性，压蒸处理过的试样的抗压强度要高于未处理过的试样;前Ih抗压强度随压蒸时间的提高而增大，但Ih后抗压强度略微有所下降。5复合活化复合活化就是同时采用两种或两者以上激发方法来激发钢渣的活性。随着钢渣资源化利用的深入研究和钢渣应用要求的提高，往往需要使钢渣的活性提到更高，这就需要同时采用多种活化措施才能够实现。高建荣等采用化学激发和物理激发两种方法来提高转炉钢渣的活性，制备高强度、高掺量的钢渣胶凝材料。结果表明，通过化学激发和物理激发的综合效应,能够利用转炉钢渣制备出高活性辅助胶凝材料。转炉钢渣最适宜粉磨时间为60min;激发剂M(三异丙醇胺、聚乙二醇与去离子水的复配质量比为6：4：10)的激发效果最好，转炉钢渣在水泥中的掺量可达33%,其28d抗压强度可达50.4MPao施惠生等采用物理激发和化学激发手段来改善钢渣的活性，结果表明，钢渣胶凝材料在物理激发和化学激发双重激发下，28d抗压强度最高达到54.3MPao6展望进入21世纪，我国钢铁产业飞速发展，产量的增长导致了钢渣排放量的增长，给我们带来了极大的环境压力。钢渣作为一种工业副产品，具有和硅酸盐水泥熟料大体相同的矿物结构，有较大的潜在活性，可以将钢渣应用于水泥、混凝土等建筑材料领域。目前我国在钢渣的资源利用上有片面追求高利用率的趋势。但是“利用率高”不能等同于“高效利用”，由于有些钢渣的活性未能得到充分地激发，而导致未能实现钢渣的高附加值利用。因此如何有效地激发钢渣的活性也成为国内外的研究热门，本文综述了近年来国内外对钢渣活性激发方面的研究。以上叙述的主要激发方式都能够一定程度激发钢渣的活性，但也得同时考虑到其中的一些不足。物理激发方式对钢渣细度的要求很高，往往需要长时间的粉磨，必然就会加大钢渣处理的成本;化学激发方式也同样存在激发剂成本高的问题。因此，今后的研究方向应着重于多种激发方式相结合的方式来激发钢渣，既能够达到钢渣活性的充分激发，同时能够降低处理的成本。钢渣的活性激发及其应用现状针对钢渣活性低难以大规模利用的现状，介绍了钢渣的活性来源，活性激发剂，钢渣在建筑领域的应用及对钢渣大宗利用的研究方向。其中，激发剂对钢渣的作用效果直接影响钢渣混凝土的早强，复合激发剂将是研究的重点方向，通过对钢渣活性合理的激发可以使钢渣应用领域增大。钢渣是炼钢过程中所产生的副产品，是在炼钢过程中用石灰提取杂质而大量生成的固态废弃物，是一种工业废渣，呈灰褐色，有微孔，质密，因其水化活性低、化学成分波动大、安定性差、质地坚硬难破碎、富镁铁等原因，一直没有得到充分利用，整体利用水平不高。建筑行业需要大量的建筑材料，而钢渣具有的潜在活性使得其在建筑领域中的应用成为可能，那么如何使钢渣作为建筑材料成为当前的重要课题。1钢渣的性质钢渣的性质主要是由原材料和熔融冷却工艺所决定的。其化学成分一般是CaO:45%60%,SiO2J0%-15%,A12O34%5%,F2O3:3%9%,Mgo:3%13%,FeO:7%20%,P2O5:1%4%。化学成分是影响钢渣活性的主要参数，评估钢渣的活性一般由MaSOn提出的碱度公式A=CaO/(SiO2+P2O5)来判断。如果碱性>1.8,这种钢渣则认为是胶凝材料。钢渣的主要矿物包括橄榄石、镁蔷薇辉石、C2S>C3S>C4AF、C2F>Ro相(CaO-FeO-Mno-MgO固熔体)以及游离CaO,其中C2S、C3SRc)相是最主要的物质。C2S、C3S、C4AF和C2F的存在决定了钢渣具有胶凝性。但是钢渣中的C2S、C3S比波特兰水泥中的活性要小很多，因为钢渣的冷却速度很慢，使得这些矿物成分有足够的时间结晶。C2S在缓慢冷却过程中，介稳态的-C2S会转变为稳态的-C2S,C3S在慢冷过程中也会转变成稳态。钢渣的水化过程可以分为5个阶段，这和水泥水化相似，但是它的水化要比水泥慢很多。钢渣的早期水化速率可以通过提高颗粒细度、提高养护温度以及碱度来提高。C2S、C3S是钢渣中的主要活性成分，他们的水化产物CSH凝胶和Ca(OH)2是钢渣最重要的水化产物。一部分C2S、C3S的活性很低，他们甚至在90天后仍保持未水化状态或有轻微水化。Ro相几乎是惰性，即使在高温下甚至在NaOH下都不参与反应。因此钢渣的活性很低，但是钢渣的这种水硬性可以经过一定的处理方式得到激发放大。2钢渣活性的激发钢渣本身活性低、水化慢的特性阻止了钢渣的大规模应用，通过对其进行活性激发可以改善这种情况。钢渣的活性激发主要有机械力激发、化学激发和热力激发。2.1 机械力激发机械力激发是指通过粉碎、摩擦等机械方法，使矿物晶格产生位错、缺陷，促使粒子产生游离基或离子，增强粉体表面活性而达到表面改性的目的。钢渣受到机械力的粉碎作用，输入能量中的一部分转化为新生颗粒的内能和表面能，钢渣颗粒变形，晶格应变增大，结构发生畸变。晶格尺寸的减小，使得钢渣矿物的比表面积显著增大。晶格应变增大提高了矿物与激发剂的相互作用力。结构发生畸变,结晶度下降使矿物晶体的结合键能减小,激发剂小分子容易破坏矿物结构,加速水化反应。当钢渣细磨到一定程度时，物质的键能变得很小便极易产生破键现象。钢渣中的玻璃体经过机械激发后结构遭到破坏，硅酸盐、铝酸盐等活性物质从玻璃体中暴露出来，也加快了水化速率。2.2 化学激发化学激发是指利用化学试剂来激发钢渣的潜在活性，化学激发剂主要是各种酸碱盐等腐蚀性物质，传统的化学激发方法主要有酸激发、碱激发、硫酸盐激发、熟料激发和掺合料激发。酸性激发能激发矿物掺合料早期活性主要是由于在早期水化体系是一个碱性动态平衡体系，适量的弱酸性物质有利于平衡向碱性物质溶出的方向移动，促进水化产物的生成。目前已研究有效的酸性激发剂有硫酸、醋酸和甲酸。碱激发剂包括氢氧化物、碱的无硅酸弱酸盐、碱的硅酸盐、碱的含铝矿物、碱的铝酸盐等。碱激发掺合料活性主要是提高碱性环境中的PH值，碱性离子可以扩散进入钢渣粉体内部分解钢渣原有的整体结构，使得钙、硅、铝等以高活性的小分子粒子进入溶液，从而加快掺合料中玻璃体的水解。随着水化反应的开始，这些碱性粒子聚合生成具有胶凝性质的水化硅酸钙等物质。硫酸盐激发剂主要包括硫酸钠、硫酸钙、石膏等。硫酸盐可以激发钢渣活性主要因为其可以加快钢渣水化时水化产物钙矶石的生成速率，从而提高钢渣在水中的水化。熟料激发是由于熟料的快速水化提高了碱性环境中的PH值,并且熟料起到晶核作用。熟料掺入量的增加一般可以较大的提高胶凝材料的强度。矿渣和钢渣复合粉可以加快彼此的水化进程，矿渣水化过程中生成钙矶石需要大量的Ca2+,其自身溶解出来的Ca2+是不够的。而钢渣水化溶出的Ca2+影响了其水化进程，钢渣和矿渣复合，钢渣溶出的Ca2+可以为矿渣利用，所以钢渣和矿渣复合水解是一个相互促进的过程。2.3 热力激发钢渣经过高温蒸压后，构成其网络结构的Si-O键Al-O键容易断裂解体，从而加速水化进程。在高温中，钢渣中的氧化钙和二氧化硅等物质通过断键重组而产生新的物质。刘天成利用钢渣中的氧化钙和二氧化硅合成了水泥中重要活性矿物C2S0首先通过化学方法对钢渣进行无定形化处理，然后加入一定的化学原料使钢渣中的CaO和Si02的比例调整为3：1,再加入晶型稳定剂，最后通过干燥得到前驱体。将处理后的前驱体于在800下焙烧，最后选取适当的冷却方式冷却，即可以合成水泥活性矿物C2S.2.4 活性的应用钢渣利用应遵循三大原则:一是利用率要高;二是利用途径要广;三是高附加值，是指产品应具有较强的市场竞争力。当前虽然钢渣在很多行业都有应用，如改善酸性土壤、制磷肥、作净水剂、作烧结熔剂等，但是这些用途都没有充分利用钢渣的潜在活性。钢渣的活性激发可以使得其代替一部分水泥作为胶凝材料用，因而钢渣作为建筑材料是一个很好的途径。3.1 钢渣在水泥行业中的应用钢渣中有较多游离CaO和MgO,这影响了水泥的体积安定性，钢渣磨细到一定程度后这2种物质被活化，加快了其水化过程，这样可以解决体积安定性问题。钢渣水泥有以下几种:无熟料钢渣水泥、少熟料钢渣水泥、复合硅酸盐水泥、钢渣矿渣水泥。以石膏做激发剂，其配合比为钢渣40%45%、高炉水渣40%45%、石膏8%12%,可以生产标号达275325的水泥。以水泥熟料作激发剂,其配合比为钢渣35%45%、高炉水渣35%45%、水泥熟料10%15%可以生产标号在325以上的水泥。钢渣水泥具有水化热低，优越的抗硫酸盐侵蚀能力、抗干湿循环能力和抗磨能力等优点。孙家瑛等用钢渣配制的无熟料钢渣水泥成功在实际中应用。YUnHUang等研究发现，用磷石膏、钢渣、粒化高炉矿渣、石灰,经过合理的配比可以制得28d强度为40MPa的水泥，其中钢渣的掺量达到10%以上。3.2 钢渣在混凝土中的应用钢渣粉的潜在活性与高细度使其成为拌制混凝土的原料。矿渣中的硅铝玻璃体及其与钢渣和水泥水化产物Ca(0H)2发生的“二次水化反应”生成低钙型的水化硅酸钙凝胶。因此钢渣与矿渣可以相互激发、相互促进水化，产生复合超叠加效应。用磨细的钢渣和矿粉可以拌制强度较高的混凝土。朱航等人利用钢渣矿粉取代20%50%的普通硅酸盐水泥，配制出了坍落度大于20Omm、Ih坍落度经时损失小于60mm、大流动度C20C60不同强度等级混凝土。胡玉芬等人将钢渣和矿渣以1:2比例复掺代替50%水泥，加入激发剂，拌制出高流动度、3d强度活性指数超过75%的混凝土。混凝土中存在许多空隙，混凝土的破坏首先从这些空隙开始，空隙率的大小影响这混凝土的强度和耐久性，提高混凝土的密实性可以提高其强度及耐久性。在混凝土中，大骨料间的空隙需要细骨料填充，细骨料间的空隙需要水泥水化颗粒填充，水泥水化颗粒间的空隙则需要更小的粒子填充。钢渣磨细到比表面积500cm2g以上，然后与更细的超细粉煤灰、矿粉一起加入到混凝土中可以提高堆积密度，实现颗粒间的最密堆积，这样可以尽可能的减少混凝土中的空隙得到超高强混凝土制品。彭艳周的研究利用最密堆积理论，采用水灰比小于0.2的配比拌制出强度将近200MPa的混凝土。研究发现，其所制成的混凝土中存在大量未水化的水泥颗粒，这表明钢渣等细粉的填充作用极大的提高了混凝土的强度。3.3 钢渣作路基材料钢渣微粉是一种很好的掺合料，用于路面工程时可以改善路用性能和抗冻性能。混凝土中的细骨料黄砂是不可再生资源，目前黄砂资源匮乏，价格飞涨，用钢渣代替黄砂是一个很好的解决途径。钢渣一般呈球形，故而拌制的混凝土流动性增强，需水量减少。钢渣碎石具有容重大、抗压强度高、表面粗糙、稳定性好、不滑移、耐蚀、耐久性好、与沥青结合牢固等优良性能，又因钢渣具有活性，能板结成大块，用钢渣在沼泽地筑路，更具有其他材料不能代替的效用。用钢渣碎石拌制的混凝土耐磨防滑，特别适用于路面工程。ShaOPengWU等人的研究了钢渣作为骨料掺入到沥青玛蹄脂碎石混合料中对其性能的影响，与玄武岩作为骨料相比，掺钢渣作为骨料后沥青玛蹄脂碎石混合料体积稳定性和路面性能均良好，7d的体积膨胀率小于1%,满足施工规格。此外，钢渣代替玄武岩作为骨料后混合料的抗高温、低温稳定性都有不同程度的提高，路面性能包括平整度和抗滑性能也有提局。3.4 钢渣砖钢渣中含有较多的游离氧化钙影响安定性，而且其活性较低，这制止了其大规模代替水泥的途径，但是通过碳化处理可以解决钢渣的安定性问题。碳化使钢渣及其他胶凝材料的水化产物Ca(OH)2转化为CaCO3,这种碳化产物填充在空隙中以提高密实性、降低孔隙率，进而增加强度。吴昊泽等人利用钢渣碳化研究出了新型的钢渣砖，在满足国标的前提下钢渣掺量达到60%。3.5 钢渣在地聚合物中的应用地聚合物强度高、耐久性好，广泛用于建筑工业。研究表明钢渣可以增强煨烧高岭土地聚合物。高岭土煨烧后AI以A1O45-四面体形势存在，钢渣中的Ca2+一次可以补偿2个A1O45-四面体的负电荷，使地聚合物连接更紧密。土聚水泥是一种高性能的碱激活水泥，是一种不同于普通硅酸盐水泥的新型胶凝材料。土聚水泥在矿物组成上也完全不同于硅酸盐水泥，主要由高活性偏高岭土、碱性激活剂、促硬剂和外加剂制成，其产品具有有机高聚物、陶瓷、水泥的优良性能。土聚水泥含有多种非晶质至半晶质相的三维铝硅酸盐矿物聚合物，是一种火山灰类物质。用钢渣替代少量的粉煤灰制成的土聚水泥固化速度快，养护温度低。有研究表明粉煤灰中钢渣掺量达到10%时，用钢渣制备的土聚水泥在常温下养护强度达到了34MPa°3.6 钢渣在微晶玻璃中的应用微晶玻璃是在热处理过程中对玻璃进行控制晶化而制得的一种含有玻璃相和陶瓷相的复合固体材料。近年来微晶玻璃在建筑工业中应用越来越广泛。钢渣中的CaOSio2、FeO.MgO等金属氧化物适合作为制备微晶玻璃的硅酸盐原料。姚强以钢渣为原料研究出的钢渣微晶玻璃以透辉石为主晶相并含有少量的硅灰石，其体积密度为3.12gcm3,抗弯强度为206.21MPa,吸水率为0,耐酸碱、耐急热急冷性能优良。4研究展望相对于国外的高利用率，钢渣的综合利用在国内还是相当少的，因此可以开发利用的潜力非常巨大。钢渣活性低是阻碍其应用的主要因素，在之后的科研过程中，如何激发钢渣活性是首要问题。开发新型激发剂、复合激发剂是今后的主要研究方向。另外结合磨细钢渣及矿粉等掺合料可以改善整个体系的堆积密度，提高堆积密度也可以改善混凝土制品的早期强度。碳化、蒸养等也是提高钢渣混凝土早期强度的有效方法。总之，钢渣的大宗应用不是一种措施就能完成，而是需要结合不同方法来解决。