将鋼渣應用于土木(mù)工(gōng)程建設是綜合利用鋼渣最主要的方式，然而鋼渣存在安定性不(bù)良的問(wèn)題，這是制(zhì)約鋼渣在土木(mù)工(gōng)程中(zhōng)應用的最主要因素。鋼渣中(zhōng)影響安定性的主要組分是遊離(lí)CaO和MgO礦物，其中(zhōng)遊離(lí)CaO的反應速率高于MgO礦物。鋼渣中(zhōng)含MgO的礦物種類很(hěn)多，除了少(shǎo)量遊離(lí)MgO，大多數MgO與CaO、MnO、FeO等固溶，固溶體(tǐ)的活性（對安定性的影響程度）在很(hěn)大程度上取決于其中(zhōng)MgO的含量。
将工(gōng)業(yè)廢渣應用于土木(mù)工(gōng)程中(zhōng)，是土木(mù)工(gōng)程可持續發展的一(yī)個(gè)重要途徑。需要強調的是，工(gōng)業(yè)廢渣綜合利用的前提是至少(shǎo)要确保土木(mù)工(gōng)程質量與安全。很(hěn)遺憾的是，在沒有足夠的基礎研究和相(xiàng)關标準的情況下(xià)，我國(guó)很(hěn)多地(dì)(dì)區濫用鋼渣做(zuò)混凝土的骨料，目前已經在很(hěn)多地(dì)(dì)區發生(shēng)了鋼渣骨料膨脹導緻硬化(huà)(huà)混凝土損傷的問(wèn)題，有些(xiē)問(wèn)題非常嚴重。本文将剖析鋼渣骨料引發混凝土工(gōng)程質量問(wèn)題的原因，并對已發生(shēng)問(wèn)題的工(gōng)程如何進行安全評估給出建議。
鋼渣應用于混凝土中(zhōng)，通常有鋼渣粉和鋼渣骨料兩種方式，所以在工(gōng)程中(zhōng)要對這兩種方式進行區分，尤其是導緻工(gōng)程事故時，不(bù)能籠統地(dì)(dì)說(shuō)鋼渣導緻工(gōng)程事故，要明(míng)确是鋼渣粉還是鋼渣骨料。
對于鋼渣粉，我國(guó)已經頒布了多個(gè)相(xiàng)關的國(guó)家标準或行業(yè)标準。以國(guó)家标準《用于水泥和混凝土中(zhōng)的鋼渣粉》（GB/T 20491-2017）為例，對鋼渣粉的安定性設置了嚴格的限制(zhì)：遊離(lí)氧化(huà)(huà)鈣含量≤4.0%，當鋼渣中(zhōng)MgO含量大于5%時壓蒸膨脹率≤0.50%。其它涉及鋼渣粉的标準中(zhōng)，也(yě)均對鋼渣粉的安定性做(zuò)出了嚴格的限制(zhì)。大多數鋼渣粉會(huì)使混凝土的初凝時間延長(cháng)，即使鋼渣粉摻量為10%，膠凝材料的初凝時間也(yě)會(huì)延長(cháng)1h以上，而當鋼渣粉摻量為50%時，初凝時間延長(cháng)接近6h。此外，鋼渣摻量增大會(huì)導緻混凝土的早期強度明(míng)顯降低(dī)。因此，在實際工(gōng)程中(zhōng)使用鋼渣粉時，往往需要适當降低(dī)水膠比才能夠獲得(de)設計(jì)要求的強度。這裡需要強調的是，當鋼渣粉的摻量較大時，即使采用降低(dī)水膠比的措施，仍然會(huì)造成混凝土的初凝時間明(míng)顯延長(cháng)，并且也(yě)無法獲得(de)滿意的早期強度（也(yě)無法獲得(de)滿意的28d強度），因此實際工(gōng)程中(zhōng)鋼渣粉在混凝土中(zhōng)的摻量通常是比較小的（一(yī)般不(bù)超過20%），并且考慮到我國(guó)關于鋼渣粉的标準都(dōu)對鋼渣粉的安定性做(zuò)了嚴格的限制(zhì)，所以鋼渣粉的安定性問(wèn)題造成混凝土工(gōng)程事故的情況是非常少(shǎo)的。
鋼渣作為骨料應用于混凝土，可以分為粗骨料和細骨料（鋼渣砂）兩類，需要注意的是，目前鋼渣粗骨料和鋼渣細骨料應用于結構混凝土均沒有相(xiàng)關标準。在國(guó)家标準《鋼渣應用技術要求》（GB/T 32546-2016）中(zhōng)，涉及了鋼渣做(zuò)粗骨料或細骨料應用于砂漿、磚和砌塊、瀝青混合料；在國(guó)家标準《道(dào)路用鋼渣》（GB/T 25824-2010）中(zhōng)，涉及了鋼渣做(zuò)粗骨料應用于瀝青混合料；在國(guó)家标準《外牆外保溫抹面砂漿和粘結砂漿用鋼渣砂》（GB/T 24764-2009）和黑色冶金(jīn)行業(yè)标準《水泥混凝土路面用鋼渣砂應用技術規程》（YB/T4329-2012）等規範中(zhōng)，也(yě)涉及到了鋼渣做(zuò)骨料。上述所有涉及到将鋼渣做(zuò)骨料的标準，均對鋼渣骨料安定性進行了限制(zhì)，通常采用浸水膨脹率或壓蒸粉化(huà)(huà)率的指标進行控制(zhì)。其中(zhōng)浸水膨脹率采用90℃水浴養護的方法，經過一(yī)定時間後，使鋼渣中(zhōng)的遊離(lí)氧化(huà)(huà)鈣、遊離(lí)氧化(huà)(huà)鎂消解，産生(shēng)體(tǐ)積膨脹，測定體(tǐ)積變化(huà)(huà)率；壓蒸粉化(huà)(huà)率定義為鋼渣在2.0MPa的飽和蒸汽條件(jiàn)下(xià)壓蒸3h，粉化(huà)(huà)後小于1.18mm的顆粒所占的比率。
鋼渣粉安定性合格不(bù)代表鋼渣骨料安定性合格。在鋼渣粉的粉磨和混合過程中(zhōng)，鋼渣中(zhōng)的安定性不(bù)良的組份在鋼渣粉中(zhōng)較均勻地(dì)(dì)分散，而這些(xiē)安定性不(bù)良的組份在鋼渣骨料中(zhōng)的分布是不(bù)均勻的，有可能某些(xiē)顆粒中(zhōng)安定性不(bù)良組分的含量極少(shǎo)，而部分顆粒中(zhōng)安定性不(bù)良組分的含量過高。所以，鋼渣粉的安定性合格不(bù)能作為鋼渣骨料合格的依據。
遊離(lí)CaO是導緻鋼渣骨料安定性不(bù)良的突出因素。從最近幾年暴露出的工(gōng)程問(wèn)題來看(kàn)，絕大多數是鋼渣粗骨料混凝土使用半年到2年內(nèi)，明(míng)顯出現混凝土表面“爆裂”或開(kāi)裂。鋼渣中(zhōng)遊離(lí)MgO礦物的活性很(hěn)低(dī)，反應非常緩慢(màn)，因此可以判斷引發這些(xiē)工(gōng)程事故的主要原因是鋼渣粗骨料中(zhōng)的遊離(lí)CaO發生(shēng)反應造成膨脹。
浸水膨脹率和壓蒸粉化(huà)(huà)率均不(bù)能作為鋼渣骨料在混凝土中(zhōng)應用的參照(zhào)指标。混凝土是一(yī)種密實度比較高的建築材料，這就(jiù)意味著(zhe)鋼渣骨料在混凝土中(zhōng)是緊密“鑲嵌”的，自(zì)由膨脹的空間很(hěn)小，因此鋼渣骨料在混凝土中(zhōng)膨脹所引發的膨脹應力通常比較大，能夠比較輕易地(dì)(dì)将混凝土脹裂。壓蒸粉化(huà)(huà)率采用了比較嚴格的實驗條件(jiàn)，在這種實驗條件(jiàn)下(xià)，鋼渣中(zhōng)的絕大部分遊離(lí)CaO和MgO會(huì)發生(shēng)反應，因此壓蒸粉化(huà)(huà)率能夠比較好地(dì)(dì)反應鋼渣中(zhōng)安定性不(bù)良組分對鋼渣顆粒的破壞作用。然而，壓蒸粉化(huà)(huà)率的表征指标“粉化(huà)(huà)後小于1.18mm的顆粒所占的比率”并不(bù)能顯示出有多少(shǎo)比例的鋼渣顆粒會(huì)發生(shēng)膨脹（或發生(shēng)能夠使混凝土産生(shēng)裂縫的膨脹）。還有一(yī)個(gè)重要的問(wèn)題不(bù)能忽視，即取樣的代表性，鋼渣顆粒中(zhōng)的安定性不(bù)良組分的分布是随機的，在鋼渣堆場中(zhōng)，由于鋼鐵(tiě)生(shēng)産工(gōng)藝（或原材料）或存放時間等因素的變化(huà)(huà)使鋼渣顆粒的差異性很(hěn)大。
總之，鋼渣骨料在水泥混凝土中(zhōng)應用的危險性很(hěn)大，應盡量避免。目前使用鋼渣骨料導緻工(gōng)程問(wèn)題的主要原因是鋼渣中(zhōng)的遊離(lí)CaO造成的，随著(zhe)遊離(lí)MgO的緩慢(màn)反應，相(xiàng)信已出現問(wèn)題的鋼渣骨料混凝土的問(wèn)題會(huì)更嚴重，暫時沒有出現問(wèn)題的鋼渣混凝土也(yě)可能在将來出現問(wèn)題。如果鋼渣骨料在壓蒸（至少(shǎo)2.0MPa且不(bù)少(shǎo)于3h）條件(jiàn)下(xià)發生(shēng)開(kāi)裂或破壞的顆粒非常少(shǎo)，那麼說(shuō)明(míng)這種鋼渣骨料中(zhōng)安定性不(bù)良的組分含量很(hěn)少(shǎo)，應該是安全的，但是取樣是否具有代表性是值得(de)注意的問(wèn)題，因此，為确保工(gōng)程質量，應盡量避免鋼渣骨料使用在水泥混凝土中(zhōng)。