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安全质量建 筑 技 术 开 发·133·Safety and QualityBuilding Technology Development第47卷第23期2020年12月钢渣是炼钢过程中排放出的主要废渣，是一种工业固体废弃物。
我国的钢渣排放量和堆积量巨大（每年1亿t 以上，积存10亿t 以上），大部分废弃堆积，造成了环境污染、土地占用和资源浪费的现象。
风淬钢渣是采用风淬法对熔融钢渣进行预处理，主要流程是用高压空气来做介质，风淬时，钢渣在高压气流冲击力、空气冷凝作用力及钢渣热膨胀力的共同作用下发生破碎，形成球型的细小颗粒。
风淬工艺是日本三菱重工业公司和日本钢管公司联合研制成功的一种处理转炉钢渣的 技术。
马鞍山钢铁集团自20世纪80年代开始研究风淬钢渣处理工艺，并进行现场试验。
于2007年在马钢新区建设了第一条风淬钢渣生产线，实际生产过程中进行了一定的技术改造，在风淬过程后加入水淬过程，用水作为冷却介质。
风淬处理工艺与其他钢渣预处理工艺相比，处理液态渣速度快，得到的风淬钢渣与其他普通钢渣粒度相比较细，分布更均匀，体积安定性较好。
2014年，冶金工业信息标准研究所冶金咨询中心统计了国内129家大中型钢铁企业采用的钢渣处理工艺，如图1所示，其中采用风淬工艺的钢厂有2家，占比为1.5%。
经文献检索分析和考察调研，目前采用风淬处理工艺生产风淬钢渣的大中型钢厂主要有马钢、武钢、重钢等。
605040钢厂数量302010热焖热泼滚筒风淬水淬其他粒化钢渣处理工艺10515922140图1 2014年国内129家大中型钢厂处理工艺统计1 风淬钢渣的物理化学性质通过对马钢风淬钢渣进行物化性能分析，风淬钢渣的主要化学成分为：Fe 2O 3 30%~40%，CaO 40%~50 %，SiO 2 4%~10% ， MnO 3%~6%，TiO 2 1%~3%，MgO 1%~3%，P 2O 5 1%~3%等。
钢渣混凝土导电及力学性能的试验研究王凤池;张满园;宋文;李想【摘要】试验研究了钢渣混凝土的导电及力学性能.结果显示,钢渣作为骨料对降低混凝土的电阻率效果明显,且钢渣混凝土的电阻率对养护龄期的敏感性随钢渣掺量的增加而逐渐降低.粉煤灰的掺入可进一步降低钢渣混凝土的电阻率;钢渣混凝土具有压敏性,钢渣灰与水泥的质量比从0～4的变化过程中,抗压强度先上升后下降,最高达到44.4 MPa,最低为20.3 MPa,完全能够满足实际工程的需要;抗压强度与体积电阻率之间存在很高的相关性,相关系数达到了0.883.【期刊名称】《济南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(028)004【总页数】5页(P306-310)【关键词】钢渣混凝土;导电性;电阻率;压敏性;抗压强度【作者】王凤池;张满园;宋文;李想【作者单位】沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168【正文语种】中文【中图分类】U448.34近年来，电力行业接地装置的腐蚀问题严重威胁着电力系统的安全运行，导电混凝土对接地电极的包裹，可以起到有效的降阻防腐作用。
鉴于此，试验研究了钢渣混凝土作为一种新型混凝土在接地网中应用的可行性。
钢渣是钢铁冶炼过程中产生的含铁及其氧化物成分较高的工业废渣，其物理性质与其化学成分以及制造工艺存在紧密联系［1-2］。
目前，国内外对钢渣的利用程度也是参差不齐［3］，主要将钢渣作为混凝土的掺合料生产建材制品，以及用于工程回填与筑路等方面，总体利用率较低，没有充分发挥钢渣的应有价值。
与此同时，大量的钢渣排放与堆积对环境造成了较为严重的污染，与可持续发展战略目标相违悖。
陈化处理后的风淬钢渣的强度、耐磨性以及颗粒级配等性能都接近甚至优于天然骨料，其体积稳定性也能够满足工程要求［4］。
鉴于风淬钢渣的各项优异性能，将其用于配制钢渣混凝土，并对其导电、力学性能以及二者之间的关系进行试验研究，同时对钢渣混凝土各项性能指标进行了机理分析。
钢渣导电沥青混凝土电学性能研究第一章：绪论随着工业的发展，钢铁冶炼产生的大量钢渣已成为一种环境污染问题。
而将钢渣用作建筑材料的研究与开发已经成为热点领域之一。
近年来，钢渣导电沥青混凝土作为一种新型材料，因其导电性能优越、抗压强度高等优点而受到广泛关注。
本文将从电学性能的角度探讨钢渣导电沥青混凝土的研究现状以及发展方向。
第二章：钢渣导电沥青混凝土的制备本章主要介绍了钢渣导电沥青混凝土的制备方法。
其中，钢渣的粒径大小、粒度分布、固相含量等都对混凝土的性质及导电性能有重要影响。
而沥青作为一种填充材料，对导电性能也有一定的影响。
在制备过程中，还需要考虑沥青的适量加入，以及原材料的混合方法等因素。
第三章：钢渣导电沥青混凝土的导电性能本章将从导电性能的角度探讨钢渣导电沥青混凝土。
首先，介绍钢渣对导电性能的影响。
之后，考察沥青的导电性能是否会导致性能的变化。
最后，还会对温度、湿度等因素对导电性能的影响进行研究。
第四章：性能测试为了更好地研究钢渣导电沥青混凝土的性能，需要进行多种性能指标的测试。
本章将通过静态压力、动态弹性模量、高温稳定性测试、性能稳定性测试等多个测试过程，完整地测试钢渣导电沥青混凝土的性能指标。
测试结果将为混凝土的应用提供有力的依据。
第五章：结论与展望本章对前文所述的钢渣导电沥青混凝土的研究进行一个总结。
通过之前的研究，我们可以发现，钢渣导电沥青混凝土的导电性能、抗压强度、硬度等性能指标都较为优秀。
但同时我们也需要深入探讨沥青、钢渣等原材料的特性，以进一步优化混凝土的性能。
未来，我们还可以结合更多的研究手段，如红外谱分析、SEM测试等，对钢渣导电沥青混凝土的研究进行深入发掘。
—52— 2014年10期I A N Z H U K E X U E建筑科学 J 导电混凝土的研究现状及进展韩晓泽 戴冠东（重庆交通大学 重庆 400074）摘要：综舍国内外文献分析了导电混凝土的导电机理，介绍了石墨、碳纤维、钢纤维及钢屑等常用导电组分材料及其导电混凝土的性能、导电混凝土电性能的影响因素，介绍了导电混凝土在室内采暖、变电站接地网和电热除冰化雪中的应用，指出了目前导电混凝土研究和应用方面存在的不足。
关键词：混凝土；导电性；电热1 引言混凝土因其优良的物理力学性能在土木工程领域得到了广泛应用，是目前使用量最大的一种建筑材料。
普通混凝土的电阻率高，属电的不良导体。
在普通混凝土中添加一定含量的导电组分材料，可使其导电性大大改善。
本文综合国内外文献分析了导电混凝土的导电机理，介绍了常用导电组分材料及其导电混凝土的性能、导电混凝土电性能的影响因素、基于混凝土导电性的机敏性研究和导电混凝土的工程应用研究，指出了目前导电混凝土研究和应用方面存在的问题。
2 导电混凝土的导电机理导电混凝土是指由胶凝材料、导电组分材料和水等按一定配合比组成的多相复合材料，是在普通混凝土中掺入适量导电组分材料而形成的一种水泥基功能复合材料。
其中导电组分作为分散相，导电性能好；混凝土或水泥作为基体相，导电性能差。
导电混凝土的导电一方面是由分散在基体中的导电组分材料形成网络，并通过隧道效应连通网络问的绝缘而传导，另一方面通过水泥石传导。
3 常用导电组分材料及其导电混凝土的性能目前常用于制作导电混凝土的导电组分主要有石墨粉、碳纤维、钢纤维及钢屑等，不同组分导电混凝土的力学和导电性能差异较大。
3.1 石墨石墨是一种较易获取的无机材料，它不仅具有良好的导电性、导热性，而且有良好的化学惰性。
研究表明，导电混凝土的电阻率随石墨掺量的改变可在l0-1~106 Ω・cm 范围内变化，但必须在掺量较高时才能使混凝土具有良好的导电性，这将使混凝土的强度大幅度降低。
各种掺合料对于水泥、混凝土性能的影响一、镍平均直径约为65nm，纵横比为50的Ni纳米线在水泥基体中分散良好。
用Ni(OH)2和NiO的氧化物化合物对Ni纳米线表面进行钝化，影响其电导率。
随着Ni纳米线体积分数的增加，Ni纳米线/水泥复合材料电阻率的变化表现出典型的渗流现象。
具有0.75vol%Ni纳米线的Ni纳米线/水泥复合材料在单轴压缩下的应变敏感性系数为2354.6，远高于其他压敏水泥基复合材料。
二、半柔性导电材料半柔性导电路面材料的电阻率约为基体材料的1.80%；试件电阻随温度升高逐渐增大，温度升高到临界值时，试件的电阻发生突变，温度下降到一定程度时，试件电阻趋于恒定；通电0-90s 内，试件电阻随通电时间的增加而减小，通电90s 后，试件的电阻增大；试件电阻随电压的增大而降低，当电压增大到击穿电压时，试件的电阻降到最低；当电压大于击穿电压时，试件内部在短时间内产生的大量热量导致导电通路被破坏，从而引起试件电阻增大。
半柔性导电路面材料的电加热升温过程分为三个阶段：快速升温阶段、缓慢升温阶段和保温阶段。
三、钢纤维和钢渣等金属材料在普通水泥浆中掺入了长度30 mm～40 mm，直径0.6 mm～0.7 mm 的剪切波浪形钢纤维，试验结果表明，试件的电阻率随着钢纤维掺量的增加而呈现出明显的下降趋势，随后进入平缓阶段，整体规律符合正在下降的抛物线。
且试验中导电水泥浆的总电阻率和导电相电阻率之间的关系符合Fan 模型。
掺入了钢纤维（直径8 μm，体积分数0.72%）的普通混凝土对电阻加热有效，当直流输入电功率为5.6 W（7.1 V，0.79 A）时，6 分钟内混凝土的温度可从19°C 升至30°C，并最终达到60°C，单位面积热功率输出为750 W/m2。
将风淬钢渣掺入普通水泥基体中，混凝土的体积电阻率从1.4 ×10^5Ω•cm 降低到3×10^3 Ω•cm，导电性能良好，与未掺入风淬钢渣的混凝土相比，其电阻率随着龄期的增长保持了较好的稳定性。
导电混凝土的研究综述文章综合国内外文献概述了导电混凝土的发展过程和特点，介绍了导电混凝土的导电原理，导电相材料的常见类型以及性能要求，总结了导电混凝土的发展趋势。
标签：导电混凝土；导电原理；电阻率；导电相材料引言混凝土是一种家喻户晓的建筑材料。
它的发展虽然只有100多年，如今已成为世界范围内应用最广、用量最大的建筑材料。
尽管混凝土的发展非常迅速，但其性能与使用要求之间仍存在较大差距。
例如传统的混凝土在干燥情况下的电导率一般在106-109Ω·m，潮湿状态下达到101-104Ω·m，都不具有良好的导电性能[1]。
若要改善其导电性能，则需加入某种导电介质，制成导电混凝土。
1 概述1.1 导电混凝土的定义导电混凝土是指由胶凝材料、导电相、介电骨料和水等组分，按照一定配比混合凝结而成的多相复合材料，是由导电相部分或全部取代混凝土中的普通骨料配置而成，具有规定的导电性能和一定力学性能的混凝土[2]。
1.2 导电混凝土的特点导电混凝土既能发挥混凝土的优点，又能安全、简答、快捷的解除除雪化冰问题。
而且采用导电混凝土将使除冰工作效率大大提高，对保证车辆行驶、飞机起降的安全性起到重要作用。
此外，导电混凝土具有很好的机敏性，可以通过测定电阻率的变化反映路面内部情况。
2 导电混凝土的发展过程导电混凝土最早被人们开始研制是在二十世纪30年代左右，包括前苏联，美国，英国，德国，加拿大在内的多个国家都开始探索了混凝土导电性能的可能性。
二十世纪50年代，前苏联不仅研究了混凝土导电性能的可行性，而且制定了相应的电工混凝土标准。
他们把电工混凝土分为三类，即绝缘混凝土，导电混凝土，特种导电混凝土。
二十世纪70年代，人们冬季在路面上撒布除冰盐来消除路面和桥面上的冰雪，但确造成了混凝土的严重腐蚀。
因此，美国和一些北欧国家开始关注混凝土通电加热性能。
二十世纪80年代，我国也加入了导电混凝土的研制队伍里[3]。
二十世纪90年代，人们在导电混凝土的研制和开发阶段获得了长足的进步。
第8卷第3期2005年6月建 筑 材 料 学 报JO U RN A L OF BU IL DIN G M AT ER IAL SVo l.8,No.3Jun.,2005收稿日期:2003-12-22;修订日期:2005-01-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(50404005)作者简介:钱觉时(1961-),男,安徽人,重庆大学教授,博士生导师,博士.文章编号:1007-9629(2005)03-0233-06风淬钢渣用于制备导电混凝土的试验研究钱觉时, 李长太, 唐祖全, 王 智(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400045)摘要:考虑到风淬钢渣含有较多的导电组分以及具有较好的颗粒特征,将其用于配制导电混凝土,并探讨其相关的电学性能和力学性能.研究结果表明,用风淬钢渣配制的混凝土具有较低的体积电阻率和优异的力学强度,且其体积电阻率随龄期的增长保持了比较好的稳定性.关键词:导电混凝土;风淬钢渣;体积电阻率;强度中图分类号:T U 528 文献标识码:AExperimental Study on Electric Conductive Concrete Madefrom Steel S lag Quenching with WindQI AN J ue -shi , L I Chang-tai, T AN G Zu -quan, WA N G Zhi(School of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400045,China)Abstract:A electr ic conductive concrete w as made fro m the steel slag quenching w ith w ind (SSQW)because a lot of electric conductive substances exist in SSQW.T he ex perimental results show that addition of SSQW in concrete can effectively decrease bulk electric resistivity o f con -crete while the co ncrete retains excellent mechanical properties,and that the bulk electric resis -tivity of the concrete has goo d stability w ith age.Key words:electric conductive co ncrete;steel slag quenching w ith w ind(SSQW);bulk electr ic resistivity;streng th导电混凝土可因导电相集料和胶凝材料的不同而具有不同的导电能力.导电混凝土目前可应用的领域有:建筑采暖地面、环境加热、高速公路的自动监控和运动中的质量称量,以及大型结构微裂纹监测等[1~6].目前国内外用于配制导电混凝土的材料有石墨、碳纤维和钢屑等,但这些材料价格都比较昂贵.如Xie 等[7]在混凝土中掺入体积分数为15%~20%的钢屑和体积分数为1.5%~ 2.0%钢纤维,使混凝土的造价增加了4倍,达到250美元/m 3.因此,采用价格低廉的导电材料是导电混凝土能否得到推广应用的前提.钢渣是炼钢过程中产生的废渣,其主要化学组分为CaO,SiO 2,FeO.钢渣排放前一般要进行预处理.目前国内外较成熟的钢渣预处理工艺有水淬法、热泼法、盘泼淬冷法、风淬法等.风淬法通常是将钢渣进行风淬、急冷处理.由风淬法处理而得的外观呈黑色状的钢渣称为风淬钢渣.234建 筑 材 料 学 报第8卷由于钢渣含有较多的铁相及具有较好的颗粒特征,故笔者用其配制了导电混凝土,然后探讨了所配混凝土的导电性能及力学性能.1 试验材料与方法试验用水泥为42.5R普通硅酸盐水泥.石墨为市售石墨粉.风淬钢渣的主要物理性质见表1,化学组成见表2.表1 风淬钢渣的物理性质T able1 Physical properties of SSQ WApparent dens ity/(kg m-3)Bulk density/(kg m-3)Finess modulu s Water ab sorption(by mass)/% 35802112 2.87 1.9表2 风淬钢渣的化学组成Table2 Chemical composition of S SQW w/% CaO SiO2FeO M gO Al2O3M nO Na2O K2O f-CaO42.8019.0226.39 5.81 2.53 1.50 1.030.090.40在风淬钢渣颗粒中,存在2种不同颗粒特征的钢渣:一种是完全球状的钢渣,其量约占总质量的30%左右;另一种为非球状的钢渣,其量约占总质量的70%左右.风淬钢渣颗粒粒径主要集中在0.315~5.0mm内,占总质量的80%以上.本文如无特殊说明,风淬钢渣均为过5.0mm筛的原状钢渣.电极的制作对混凝土导电性的测试非常重要.采用将石墨布粘结在试件外表面的方法可取得较好的效果,但电极容易脱落损坏,因此选择将电极埋入混凝土中的方法.此外,电极不能生锈,因为生锈后电阻会增大,故本试验研究选用不锈钢薄板作为电极(尺寸为30mm 30mm).电极上要钻孔,并使孔的直径大于风淬钢渣的最大粒径,以确保电极两边的混凝土能相互连通.将一定比例的水泥、风淬钢渣混合,干拌1m in,然后加水搅拌均匀.采用尺寸为40mm 40 mm 160mm的胶砂试模.将2块不锈钢电极片垂直于试件纵向布置,间距为120mm.试件成型后过1d脱模,然后将试件放入水中养护至待测龄期,取出,晾干.抗压强度试验每组试件数为3,试验参照GB/T177 1985《水泥胶砂强度检验方法》进行.体积电阻率测试每组试件数为6~9,试验参照GB/T1410 1989《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》进行.抗压强度及体积电阻率测试结果均为所有试件的平均值.体积电阻率计算公式为: =R A/L,其中: 为体积电阻率,k cm;A为横截面积,cm2;L为长度,cm;R为电阻,k .2 试验结果与分析2.1 不同导电材料配制的导电混凝土性能比较表3是采用不同导电材料配制的导电混凝土的导电性能测试结果(表3中也附带列出了导电混凝土28d的抗压强度).表3显示:以适量风淬钢渣作为导电材料而配制的导电混凝土的体积电阻率可以达到比较令人满意的结果.2.2 风淬钢渣掺量对混凝土体积电阻率的影响图1是不同风淬钢渣掺量下混凝土体积电阻率的测试结果,其中风淬钢渣与水泥的质量比(集灰比)从0增加至5.0.从图1可以看出:(1)当集灰比从0增加至0.5,即风淬钢渣掺量从0开始小幅度增加时,混凝土体积电阻率从140k cm降低到110k cm,体积电阻率变化不大;(2)当集灰比从0.5变化至1.0时,混凝土体积电阻率由110k cm迅速降低至20k cm;(3)当集灰比大于1.0后,混凝土体积电阻率随风淬钢渣掺量的增加趋于平缓.表3 不同导电混凝土的体积电阻率T able 3 Bulk electric resistivity of electric conductive concretes made from d ifferent condu ctive materialsM ix proportion (by mass)Conductive material Cement Water Bulk electric resistivity/(k cm)7d 28d 28d compressive strength/M PaSSQW1.04.0 1.01.00.2600.26011.21.820.03.076.967.9Graphite 0.10.2 1.01.00.2800.3001.30.12.60.215.33.6Steel shaving [7]0.151.00.60.835.0实际上,混凝土体积电阻率随风淬钢渣掺量的变化反映了均匀分散在水泥基体中风淬钢渣彼此间的接触情况.当风淬钢渣掺量较低时,其均匀分散于水泥基体中,由于此时风淬钢渣颗粒很少,彼此之间接触可能性较小,故此时风淬钢渣的掺入并不能明显降低混凝土的体积电阻率;随着风淬钢渣掺量的增加,风淬钢渣虽然仍被水泥基体隔开,但彼此间已相距较近,电子可以通过隧道效应进行传导,此时混凝土体积电阻率开始明显降低;随着风淬钢渣掺量的不断增大,相邻的风淬钢渣开始相互接触,形成导电网络,这时混凝土体积电阻率将显著降低;而后虽风淬钢渣掺量继续增加,但对已形成的导电网络未产生明显的影响,故混凝土体积电阻率尽管仍继续下降,但下降速度变缓.2.3 混凝土体积电阻率随龄期的变化图2是未掺与掺风淬钢渣混凝土(m (水泥) m (风淬钢渣)=1 2)的体积电阻率随龄期的变化情况.图2表明,未掺风淬钢渣混凝土体积电阻率随龄期的增长迅速增大,而掺风淬钢渣混凝土图1 风淬钢渣掺量对混凝土体积电阻率的影响Fig.1 Effect o f the co ntent o f SSQ W o n t hebulk elect ric r esist ivity o f co ncrete图2 风淬钢渣混凝土体积电阻率随龄期的变化Fig.2 Chang e of the bulk elect ric r esist ivityof SSQ W co ncrete w ith ag es的体积电阻率随龄期的增长变化不大.这意味着掺风淬钢渣混凝土的体积电阻率随龄期变化的稳定性比未掺风淬钢渣混凝土要好.未掺风淬钢渣混凝土主要是靠孔隙水中的离子导电,而随龄期的增加,未掺风淬钢渣混凝土孔隙则被水化产物逐渐填充,孔隙不断减少,自由水量不断降低,因此其体积电阻率不断增加;而在掺风淬钢渣混凝土中,虽然也存在离子导电,但其主要依靠导电组分进行导电,因此混凝土体积电阻率随龄期的变化不大.另外,掺风淬钢渣混凝土3d 体积电阻率低于1d 体积电阻率.产生这一现象含要是因为在1d 体积电阻率测试后,试件放入水中养护,试件含水量有一定程度的增加,因而导致其体积电阻率降低的缘故.如果考虑到这一点,则掺风淬钢渣混凝土体积电阻率随龄期的变化会更小.235第3期钱觉时等:风淬钢渣用于制备导电混凝土的试验研究2.4 风淬钢渣形态对混凝土体积电阻率的影响表4给出的是经不同时间粉磨而呈不同形态的风淬钢渣对混凝土体积电阻率影响的试验结果(表4中也附带列出了混凝土28d的抗压强度).风淬钢渣粉磨1h后已呈粉末状态.从表4可以看出:混凝土体积电阻率随风淬钢渣粉磨时间的延长而降低;由粉磨4h风淬钢渣而配制的混凝土其28d体积电阻率仅为3.5k cm,明显低于未进行粉磨的风淬钢渣混凝土.2.5 风淬钢渣导电混凝土的强度表5给出的是风淬钢渣导电混凝土的强度测试结果.从表5可以看出:当风淬钢渣掺量在适当范围内时,其对导电混凝土强度没有不利影响,只有当风淬钢渣与水泥质量比超过4 1后,导电混凝土强度才有较明显的降低;与石墨导电混凝土相比,风淬钢渣导电混凝土表现出了优异的力学性能.表4 风淬钢渣形态对混凝土体积电阻率的影响Table4 Bu lk electric resistivity of concretes made from different forms of SSQ WM ix proportion(by mass) Cem ent SS QW Water Groundingtime/hBulk electric resistivity/(k cm)3d7d14d28d28d com pres sivestrength/M Pa1.0 1.00.26809.711.013.720.076.9 1.0 1.00.3341 6.57.39.513.270.1 1.0 1.00.3402 3.1 5.67.19.064.0 1.0 1.00.35232.13.34.65.558.3 1.0 1.00.3504 1.5 2.8 3.0 3.550.5表5 风淬钢渣导电混凝土的强度Table5 S trength of electric conductive concrete made from S SQWM ix proportion(by mass) Cement SSQW Graphite WaterDensity/(g cm-3)Flexural strength/M Pa3d28d90dCompressive strength/M Pa3d28d90d1.0000.2602.257.3110.3112.0742.166.579.51.00.300.2692.349.1012.2113.6748.871.184.01.00.500.2672.409.2113.5214.4949.874.189.11.00.800.2682.469.4513.7614.8951.475.991.61.0 1.000.2682.569.7513.2115.1252.476.989.51.02.000.268 2.659.4312.6014.5948.374.288.61.0 3.000.3042.708.7411.5613.0744.671.579.31.0 4.000.3262.678.4310.3112.3637.367.976.61.0 5.000.3572.627.208.3210.3134.359.263.01.000.10.28015.31.000.20.300 3.6图3反映的是风淬钢渣导电混凝土抗压强度的发展情况.从图3可以看出,风淬钢渣与水泥质量比在1 1左右时还有利于导电混凝土后期抗压强度的发展.3 钢渣混凝土导电特性分析3.1 钢渣中导电组分分析钢渣中因FeO的含量(18%~30%)较高,故其电导率极高.Thannhauser[8]对FeO的电导率进行过系统的研究,测得室温下其电导率为2000 -1 m-1,而一般PAN基碳纤维的电导率[6]也236建 筑 材 料 学 报第8卷就在100~1000 -1m -1左右.本文在初期试验时,通过掺入质量分数为20%FeO,水泥浆体的体积电阻率可从1.4 105 cm 迅速降低到5 102 cm ,这也表明FeO 能显著降低混凝土的体积电阻率.图3 风淬钢渣导电混凝土的抗压强度发展Fig.3 Development o f co mpr essive strength ofSSQW electr ic co nduct ive concrete钢渣主要组分包括CaO,SiO 2,FeO,M g O,MnO,Al 2O 3,P 2O 5,f -CaO [9],本文采用的风淬钢渣的化学组分见表2.图4是风淬钢渣的矿物组成.从图4可以看出,风淬钢渣主要含有C 2S,C 3A 和铁的化合物,而铁的氧化物中FeO 占有较高的比例.因此可以认为风淬钢渣中导电组分为FeO,其他组分因电导率较低或含量太低而对风淬钢渣电导率没有太大的影响.3.2 钢渣混凝土导电性能的改善与应用从电导率看,钢渣中导电组分FeO 并不逊色于碳纤维,但由于FeO 是固溶在钢渣中的,即其被其他组分阻隔,因此钢渣实际电导率不仅比碳纤维低,甚至还低于其他可用于混凝土中的导电材料.从钢渣的形成特点来看,钢渣是炼钢过程中形成的残渣,炉料中一些元素如Fe 被氧化后生成氧化物,最后形成固溶体,而这些固溶体一般被包裹在硅酸二钙和铝酸三钙中.如对钢渣进行粉磨,可以破坏固溶体的连续状态,更充分地将导电组分FeO 暴露出来,提高导电组分之间的接触,使其导电性增加;另外,在钢渣总量不变的情况下,随钢渣的细化,导电组分之间距离减小,也可使钢渣导电性提高.因此如将钢渣同时以颗粒状和粉末状形式掺入到混凝土中,将可以明显提高混凝土的导电性能.图4 风淬钢渣的矿物组成F ig.4 X RD pattern of SSQ W从钢渣的颗粒特征以及来源情况来看,以钢渣代替集料用于混凝土并不需改变现有混凝土的施工工艺条件,而且对新拌混凝土性能和硬化混凝土的性能均没有明显的不利影响.实际使用时因为不存在成本问题,可以在混凝土中掺入很高比例的钢渣,因此可以通过扩大导电混凝土的导电截面积来达到所需的导电性能要求.4 结论1.将风淬钢渣掺入到水泥基体中,混凝土体积电阻率可从1.4 105cm 降低到3 103cm.237第3期钱觉时等:风淬钢渣用于制备导电混凝土的试验研究238建 筑 材 料 学 报第8卷2.以风淬钢渣作为导电组分配制出的混凝土,不仅具有比较好的导电性能,而且还具有比较优异的力学性能.3.风淬钢渣导电混凝土的体积电阻率随龄期增长保持有较好的稳定性.参考文献:[1] 李仁相.导电混凝土采暖地面[J].混凝土,1998,(6):47,48.[2] H OU Jiangyuan,CH UNG D D L.Cathodic protection of steel rein forced con crete facilitated by u sing carb on fiber rein-forced mortar or con crete[J].Cem Concr Res,1997,27(5):649-656.[3] S HI Zeng-Qiang,CH UNG D D L.Carbon fiber-reinforced con crete for traffic monitoring an d w eig hing in motion[J].CemC on cr Res,1999,29(4):435-439.[4] FU Xuli,CHU NG D D L.S elf-m onitoring in carb on fiber reinforced mortar by reactance m easuremen t[J].Cem Concr Res,1997,27(6),845-852.[5] 陈 兵,吴科如.纤维增强混凝土导电性能的研究与应用[J].混凝土,2002,(7):25-29.[6] 唐祖全,李卓球,侯作富,等.导电混凝土路面材料的性能分析及导电组分分析[J].混凝土,2002,(4):28-31.[7] YEH IA S,T UAN C Y,FERDON D,et al.C on ductive con crete overlay for bridge deck d eicing:m ixture proportioning,optimiz ation,and properties[J].ACI M aterials Journal,2000,97(2):172-181.[8] 徐毓龙.氧化物与化合物半导体基础[M].西安:西安科技大学出版社,1991.[9] 唐明述.钢渣中M gO,FeO,M 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