钢筋混凝土发展简史：从量变到质变的跨越

一、钢筋混凝土发展简史

炼铁是人类文明发展的一大进步。 冶铁业也是历代王权所依赖的重要国器。 然而，炼铁工业真正的革命性变化直到欧洲工业革命之后才发生。

现代冶金技术（包括炼铁）成熟背后的逻辑是从量变到质变的飞跃。 钢铁实现了供给和消费的大众化、大众化和贫困化，推动人类社会进入城市化、全球化的新时代。 几个具体案例包括，从木工具到铁工具，从冷兵器到热兵器，从帆船到铁甲船，从基于手工艺的非标生产到批量化、标准化、流水线生产等等，这些都是一切重要传统农业社会的文明形态都发生了颠覆性的变化。

本文将重点关注基础设施建设领域。 钢铁（以钢筋为主要原材料）以其“坚韧”的物理特性，与18世纪工业革命期间发明的水泥等人造石相结合，让人类一度变得神话。 传说中的无限梦想成真。 最明显的标志就是中式土木建筑和欧式砖石建筑已完全被钢筋混凝土建筑所取代。

必须承认，钢筋混凝土确实是一个神奇的存在。 钢筋就像人体内坚固的骨骼，以水泥为核心粘结剂和粗细砂石作为粗细骨料的混凝土共同构成了人体的肌肉和脂肪。 ，扮演着钢筋水泥家庭的“保姆”角色。 两人的“姻缘”堪称“天作之合”，完美无缺，钢筋水泥，成为天下无双！ 当然，人仍然是神的手。

作为“保姆”的核心，水泥的生产势必备受关注。 2017年，我国水泥产能仍位居世界第一。 根据美国地质调查局（USGS）的数据，中国目前的水泥产能约为25亿吨。 另一些数据表明，中国目前的水泥产能可能已高达35亿吨。

下图为全球前十大水泥生产国（数据截至2017年11月）。

近年来，由于环保意识增强、资源短缺、成本上升等综合因素，资源再利用已蔚然成风。 基础设施领域的混凝土行业比其他行业更为重要。 因此，各钢厂历年来粗钢冶炼过程中排放的废水都得到了利用。 大量的固体废物——钢渣用作掺合料，实现了降低成本和提高效率的双重目标。 至此，钢筋水泥的“两兄弟”在另一个场景中不期而遇，这段关系成为令人兴奋的新事物。

创新固然可喜，但事故也在所难免：工程质量纠纷、钢渣使用不规范引发的纠纷逐渐浮出水面，有的已进入诉讼程序。 同时，是非难辨，令人困惑，可能会阻碍和减损钢渣等变废为宝的新技术、新材料的大规模推广，不得不重新引起人们的关注并寻找新的优化。 解决方案。

2、钢铁行业及钢铁产品基本概况

2018年，中国钢铁产量继续位居全球第一，达9.283亿吨，同比增长6.6%，全球份额也从2017年的50.3%提升至2018年的51.3%。全球最大的钢铁生产商。 必须看到，我国钢铁产业上游高度依赖巴西、澳大利亚等铁矿石供应国。 下游冶金技术仍存在不足。 产能方面，以粗钢为主，精炼特钢不足。 。 目前，包括钢筋在内的普通钢材的生产和供应已基本不存在瓶颈，但也造成了资源浪费，大量副产品钢渣堆积成山。 这进一步说明我国钢渣利用率较低。 弥补技术短板还有很长的路要走。

粗钢，即初级成品钢，是铁矿石熔化后的铁水，经过加工，添加合金、碳等元素，铸造成成品。 又称钢坯，是下游钢铁产品的加工原料。

粗钢可制成各种规格的板材、管材、棒材、线材、铸件等，其性能由钢中所含的合金元素和制造工艺决定。 钢筋混凝土所用钢材主要是制成品中的线材，即钢筋。 另外，在线材的外壁上还有压成斜纹图案的螺纹钢筋。

钢的分类方法有很多，如按质量、化学成分、成形方法、金相组织、用途、冶炼方法等分类。

3 钢渣的形成及特性

钢铁产量的增加，同时也增加了二次废物——钢渣（俗称“眼铁”）的排放量。 据统计，2016年我国钢渣产量约为0.65至1.2亿吨。 不仅由于上游冶炼技术的限制，而且由于下游技术、意识、政策等多种原因，我国钢渣利用率普遍较低。 截至目前，钢渣储存量高达10亿吨左右，几乎相当于全国的年钢铁产能。 。

钢渣主要化学成分为：CaO 40%～60%、MgO 3%～10%、SiO2 4%～12%、Fe2O3 2%～8%、MnO 1%～8%、Al2O3 2%～8% 、TiO21%~4%、P2O5 1%~3%等

钢渣的主要矿物成分为：硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、RO（镁、铁、锰的氧化物，即FeO、MgO、MnO形成的固溶体）、游离石灰另外，黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2）表示为C2AS； 一些钢渣中还可能出现尖晶石(Fe、Mg、Mn)O·(Fe、Cr、Al)2O3等。

如果不进行科学处理，钢渣的大量堆放不仅占用大量土地，而且钢渣中化学物质的挥发和渗透还会污染周围环境，进一步危害人们的健康，给医疗带来压力，给其他行业带来压力。 正常生产也有影响。

这种危害显然是全面的，所以如果我们能够变废为宝，合理利用钢渣，尽快清理土地，对于我们的国家来说，总而言之，显然将是一项利当前、利长远的伟大事业。将永远持续下去。

钢渣的产生和性质与炼钢工艺、矿石原料等有关。

我国钢铁的冶炼方法分为转炉、电炉和平炉。 钢渣因冶炼方法不同又分为转炉渣、电炉渣和平炉渣。 其中以转炉渣为主。

有专门研究，对吉林通钢钢渣的理化性质进行了分析，得出钢渣的主要性质有：

A. 密度。 钢渣是在高温下熔化并重新凝结而成的“人造矿石”。 它含有大量的高密度化合物。 因此，钢渣的密度较高，一般为2.9~3.5g/cm3，堆积密度为1.3~2.2g/cm3。 吸水率为5%~9%。

B、力量。 钢渣的抗压强度为145～302MPa，冲击强度为15倍，莫氏硬度为5～7。钢渣强度高，质地坚硬，不易破碎。

C、耐磨性。 由于钢渣含铁量多、硬度高，磨削困难，磨削相对困难。

D. 活动。 钢渣含有硅酸钙和其他类似于波特兰水泥的矿物质。 具有一定的水硬性能，可用作水泥外加剂。

E、稳定性。 钢渣中含有游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO）等成分。 f-CaO和f-MgO在室温下在钢渣中不稳定，遇水会膨胀。 当f-CaO、f-MgO时，f-MgO只有被完全消化或含量很少时才稳定。

钢渣稳定性按照国家标准《GB/T24175-2009钢渣稳定性试验方法》进行测试。

综上所述，钢渣在混凝土中的使用是可以科学合理的，但必须满足前提条件，严格遵守标准，严禁滥用降低成本。

四、钢渣的应用及争议

钢渣已应用于各个领域并有成功案例。 在日本，钢渣用于黄金回收、道路建设、土木工程、水泥工程、农业肥料等方面，利用率高达98%； 在美国，钢渣用于黄金回收、道路建设等方面，利用率近95%%； 在德国，钢渣用于黄金回收、道路建设、土木工程、建筑材料、农业肥料等，利用率近77%； 在俄罗斯，钢渣用于黄金回收和道路建设，利用率达40%； 在我国，钢渣目前主要用于黄金回收、水泥混凝土外加剂、筑路和建筑材料等，利用率仅为22%。

由上可见，我国在钢渣综合利用方面仍有很大的提升空间。 这说明下游产业链的完善和建设还需要持续努力。 事实上，为了满足下游行业的产品需求，钢渣的再加工也必须经过严格的生产程序。 如下所示：

下图为实际生产设备及流程：

与混凝土工业结合，钢渣的化学成分与水泥熟料相似。 经过一定的激活过程后变得活跃，并具有可接受的适应性。 因此，钢渣的利用主要有以下两种场景：

首先，在水泥生产阶段，以钢渣为主要成分，将水泥中所需的石膏和外加剂混合，在球磨机中粉磨，制备钢渣水泥。 用钢渣水泥配制的混凝土具有良好的物理力学性能，具有后期强度较高、抗冻性、稳定性和耐磨性良好的特点。

其次，在混凝土生产阶段，当混凝土中加入适量的钢渣时，混凝土的耐久性会得到一定程度的改善和增强。 粗钢渣可掺入混凝土中作为混凝土骨料，但必须进行初步化学成分分析，防止物理性能相互干扰，影响积极性能。

将加工后的钢渣与一定比例的水泥及其他辅助材料混合形成混合料。 经实验研究，其含水率、强度、密度等物理性能和技术指标均符合国家标准要求。

此外，钢渣经时效处理后还可制备钢渣砖、地砖、路缘石、护坡砖、砌块等产品。

钢渣还具有良好的颗粒级配和硬度、性能稳定、抗压强度高。 经不同细度筛分后，可根据粒度大小用于铁路、公路路基、工程回填、堤坝建设、围海造地等。 建设中。

对于钢渣的利用，学术界也持相对谨慎的看法。 清华大学土木工程系副教授、中国硅酸盐学会固废分会常务理事王强认为，使用钢渣作为混凝土骨料必须非常谨慎。

专家的意见也在实践中得到了印证：在一些施工实例中，确实发生过因钢渣问题引发的质量纠纷，相关责任人已被涉入监狱。

京师律师对此案进行分析：原则上，钢渣问题可能存在于施工前、施工过程中、施工后的原材料、施工、设备、环境和维护，以及钢渣外加剂的使用和分布范围等方面，认知水平和方向。

京师律师认为，面对既成事实，专家的“警戒论”已经失效，那么质量纠纷的具体范围将进一步确定（缩小），对真正存在质量问题的零部件将从中准确评估。站在具体专业技术的角度，从而为法律工作提供科学的结论和依据，这个基本逻辑和思维应该牢记。