CN104478368A - 一种掺镍渣的耐磨混凝土 - Google Patents

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Abstract

一种掺镍渣的耐磨混凝土，按重量分数含有如下组分：水泥270～420、镍渣粉20～50、粉煤灰 35～75、水150～190、镍渣细骨料250～500、镍渣粗骨料210～440、砂320～500、石子740～1176、减水剂1.8～9。本发明所述的混凝土与普通混凝土相比，具有很好的耐磨性能，且该混凝土工作性能良好，抗折、抗压强度高。另一方面，将镍渣作为粗细骨料代替部分天然砂石，减少了天然砂石的用量，降低了生产成本，使得镍渣的利用率提高，节约了能源与资源。该混凝土不仅可以应用在建筑工程中的地坪和路面，还可以将其应用于公路、道路工程以及有耐磨要求的工程，因此拓宽了镍渣的使用范围。

Description

一种掺镍渣的耐磨混凝土
技术领域
本发明属于混凝土材料领域，更具体地涉及一种掺镍渣的耐磨混凝土。
背景技术
镍渣是冶炼镍铁合金的过程中排放的一种工业固体废渣，镍铁合金主要被用作生产不锈钢，因而镍渣也被称为不锈钢渣或镍铁渣。由于我国近年来对不锈钢需求量不断的大幅度增长，因而也产生了大量的固体废渣，然而这些废渣并没有得到充分的利用，大量露天堆放在冶炼厂的周围，不仅占用了宝贵的土地资源，而且污染周围环境，因而镍渣的资源化利用成为迫切的问题。
在冶炼镍铁合金过程中，由于冶炼工艺的不同，排放出的废渣分为水淬渣和干排渣，然而高温水淬急冷的水淬镍渣具有一定的活性，可以磨细成粉作为混凝土掺合料使用，干排渣属于自然慢冷废渣，可以作为混凝土集料使用，能提高混凝土的强度。另外，镍渣结构致密且金属铁含量较高，物相中含有大量的铁镁橄榄石，使得镍渣的硬度高，掺入混凝土中能够提高其耐磨度，因而可以用于道路水泥混凝土中。
水泥混凝土路面具有刚度大、强度高、无车辙、稳定性好、维护费用低等优点，近年来在我国公路建设中被大量使用，然而我国现行路面水泥混凝土配合比设计控制指标对路面水泥混凝土的耐久性设计不够重视，特别是现行公路路面水泥混凝土配合比设计规范对路面水泥混凝土的耐磨性未作具体要求，这直接导致了对水泥混凝土路面的耐磨性关注度不够，而耐磨性是所有地区路面工程普遍存在的耐久性问题。很多路面的破坏并不是因为强度不够高，而是因为耐磨性太差造成的，使得路面通车不久就出现脱皮、麻面、露骨等严重磨损现象，导致道路混凝土的推广受到严重的影响，因而水泥混凝土的耐磨成为道路混凝土的重要指标。
发明内容
本发明针对上述的不足，提供一种掺镍渣的耐磨混凝土，充分利用镍渣的金属铁含量高和高硬度的特点，掺入混凝土中能够提高混凝土的耐磨性能，将具有潜在活性的水淬镍渣磨细成粉，作为混凝土掺合料使用，另外，为了能够将镍渣在混凝土中充分的利用，增大镍渣的使用量，增加混凝土耐磨效果，将含有金属铁的镍渣通过筛分后取代混凝土的粗细骨料，使得较小的镍渣颗粒能够填充在石子与天然砂的空隙中，提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗压强度和抗折强度；提高了镍渣产品的附加值，拓宽了镍渣的使用范围，增加镍渣的综合利用率，可用于建筑工程、公路、道路工程等需耐磨混凝土的工程。
本发明的技术方案是：一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，包括以下重量份的各组分：水泥270～420、镍渣粉20～50、粉煤灰35～75、水150～190、镍渣细骨料250～500、镍渣粗骨料210～440、砂320～500、石子740～1176、减水剂1.8～9。
所述的镍渣细骨料和镍渣粗骨料均是铁含量为5％～10％的镍渣。
所述镍渣粉是水淬的镍渣直接经过破碎、磨细成比表面积为470m2/kg～550m2/kg，压蒸体积安定性合格。
所述镍渣细骨料的细度模数μf为3.0～2.3，平均粒径为0.15～0.5mm，坚固性(按质量损失计)≤6％。
所述镍渣粗骨料的平均粒径为5～10mm，坚固性(按质量损失计)≤5％。
所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
所述减水剂为高效减水剂。
所述的粉煤灰为一级或二级粉煤灰，相关技术指标满足标准GB/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》。
所述的砂满足标准GBT 14684-2011《建筑用砂》和JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》。
所述的石子满足标准GBT 14685-2011《建筑用碎石卵石》和JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》。
所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土的配合比参照JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》和JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》进行；按照GB/T 14902—2012《预拌混凝土》的要求和JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》进行制备；掺镍渣的耐磨混凝土的力学性能按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》和JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行；耐磨性能按照GB/T 12988—2009《无机地面材料耐磨性能试验方法》和JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中的T0567—2005《水泥混凝土耐磨性试验方法》进行。
本发明的有益效果：
第一，本发明所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土与同标号的普通混凝土相比，具有显著的耐磨性能，耐磨度较高，且抗折、抗压强度较同标号的普通混凝土也有提高。
第二，目前镍渣综合利用率还很低，主要以露天堆放和填埋为主，现将镍渣用于有耐磨要求的混凝土中，实现镍渣的高附加值利用，为镍渣的综合利用找到了一个合适的途径，与现有技术相比，拓宽了镍渣的使用范围，使得镍渣的资源化利用水平进一步提高。
第三，将镍渣粉作为混凝土掺合料使用，减少水泥用量，节约生产成本和能源资源；镍渣取代混凝土粗细骨料，不仅节约了大量的天然砂资源也减少了天然矿石的开采，与现有技术相比，进一步提高镍渣的利用率，因此该混凝土与普通混凝土相比具有绿色、节能、环保的特点。
第四，镍渣粉和粉煤灰的掺入改善了混凝土的工作性能，而镍渣粉的细颗粒填充在水泥的空隙和细骨料的空隙之间，提高了混凝土的密实度；另外镍渣作为粗细骨料部分代替砂石，提高了混凝土的抗压、抗折强度和耐磨性能，从而该混凝土不仅可以应用在建筑工程中的地坪和路面，还可以将其应用于公路、道路工程以及有耐磨要求的工程。
具体实施方式
实施例1
水泥P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为335.75kg，比表面积为490m2/kg的镍渣粉质量为19.75kg，二级粉煤灰的质量为39.5kg，水的质量为185kg，天然砂质量为425.4kg，镍渣细骨料的质量为283.6kg，天然碎石质量为850.4kg，镍渣粗骨料的质量为212.6kg，萘系高效减水剂的质量为5.93kg。
制备方法：
将按配比称量好的水泥、粉煤灰、镍渣粉、镍渣、砂、石子拌合均匀；
加入拌合用水量的一半，搅拌至均匀；
将剩下的水和减水剂一起倒入搅拌锅内，搅拌均匀。
用此方法制备的镍渣耐磨混凝土与同等标号的普通混凝土相对比见表一。
表一
名称 28d抗折强度/MPa 28d抗压强度/MPa 磨坑长度/mm
普通混凝土 3.6 35.7 38.1
镍渣耐磨混凝土 3.9 36.9 35.8
实施例2
水泥P.I 42.5硅酸盐水泥的质量为338.3kg,比表面积为520m2/kg的镍渣粉质量为19.9kg，二级粉煤灰的质量为39.8kg，水的质量为155kg，天然砂质量为367kg，镍渣细骨料的质量为367kg，天然碎石质量为892.5kg，镍渣粗骨料的质量为297.5kg，萘系高效减水剂的质量为1.99kg。用此方法制备的镍渣混凝土与同标号的普通混凝土相对比见表二。
表二
名称 初始塌落度/mm 28d弯拉强度/MPa 28d磨损量/(kg/m2)
普通混凝土 25 5.1 2.41
镍渣耐磨混凝土 30 5.4 1.86
实施例3
水泥P.O 42.5普通硅酸水泥的质量为307.8kg，比表面积为510m2/kg的镍渣粉质量为26.6kg，二级粉煤灰的质量为45.6kg，水的质量为175kg,天然砂质量为468kg，镍渣细骨料的质量为252kg，天然碎石质量为770kg，镍渣粗骨料的质量为330kg，萘系高效减水剂的质量为3.8kg，制备方法同实施例1。
用此方法制备的镍渣耐磨混凝土与同等标号的普通混凝土相对比见表三。
表三
名称 28d抗折强度/MPa 28d抗压强度/MPa 磨坑长度/mm
普通混凝土 3.7 36.0 37.8
镍渣耐磨混凝土 3.9 37.6 34.9
实施例4
水泥P.O 42.5普通硅酸水泥的质量为418kg，比表面积为550m2/kg的镍渣粉质量为46.4kg，二级粉煤灰的质量为51.6kg，水的质量为165kg,天然砂质量为346.5kg,镍渣细骨料的质量为283.5kg，天然碎石质量为936kg，镍渣粗骨料的质量为234kg，萘系高效减水剂的质量为7.74kg，制备方法同实施例1。
用此方法制备的镍渣耐磨混凝土与同等标号的普通混凝土相对比见表四。
表四
名称 28d抗折强度/MPa 28d抗压强度/MPa 磨坑长度/mm
普通混凝土 5.3 52.4 35.7
镍渣耐磨混凝土 5.6 57.9 32.8
实施例5
水泥P.O 42.5普通硅酸水泥的质量为354.45kg，比表面积为480m2/kg的镍渣粉质量为20.85kg，二级粉煤灰的质量为41.7kg，水的质量为175kg，天然砂质量为335kg，镍渣细骨料的质量为335kg，天然碎石质量为820.8kg，镍渣粗骨料的质量为319.2kg，萘系高效减水剂的质量为6.25kg，制备方法同实施例1。
用此方法制备的镍渣耐磨混凝土与同等标号的普通混凝土相对比见表五。
表五
名称 28d抗折强度/MPa 28d抗压强度/MPa 磨坑长度/mm
普通混凝土 4.3 43.1 36.4
镍渣耐磨混凝土 4.5 46.5 33.3

Claims (10)

1.一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，包括以下重量份的各组分：水泥270～420、镍渣粉20～50、粉煤灰35～75、水150～190、镍渣细骨料250～500、镍渣粗骨料210～440、砂320～500、石子740～1176、减水剂1.8～9。
2.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述的镍渣细骨料和镍渣粗骨料均为铁含量为5%～10%的镍渣。
3.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述镍渣粉是镍水淬渣经过破碎、磨细成比表面积为470m2/kg ～550m2/kg的镍渣粉，压蒸体积安定性合格。
4.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述镍渣细骨料中含有35%-50%的镍渣砂，镍渣砂的细度模数μf为3.0-2.3，镍渣砂平均粒径为0.15～0.5mm，坚固性≤6%。
5.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述镍渣粗骨料中含有20%-30%的镍渣，镍渣的平均粒径为5～10mm，坚固性≤5%。
6.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述减水剂为高效减水剂。
8.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述石子粒径5-30mm，满足标准GBT 14685-2011《建筑用碎石卵石》和JTG/T F30—2014  《公路水泥混凝土路面施工技术细则》。
9.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述粉煤灰为一级或二级粉煤灰，技术指标满足标准GB/T 1596-2005 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和JTG/T F30—2014 《公路水泥混凝土路面施工技术细则》。
10.根据权利要求1所述的一种掺镍渣的耐磨混凝土，其特征是，所述砂为天然砂，满足标准GBT 14684-2011《建筑用砂》和JTG/T F30—2014 《公路水泥混凝土路面施工技术细则》。
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