CN110204232A - 一种镍铁渣微细化砂混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镍铁渣微细化砂混凝土及其制备方法：将镍铁渣经过初步粉碎，用作填补混凝土中细集料与胶凝材料级配空档的微细化砂，从而提高混凝土工作性、力学性能与耐久性。镍铁渣微细化砂是将镍铁渣经过粉碎制成，0.075mm通过率在30~70%；镍铁渣微细化砂混凝土，微细化砂中0.075mm以上颗粒代替混凝土细集料进行配合比设计，0.075mm以下颗粒代替矿物掺合料进行配合比设计，混凝土砂率适当增加2‑4%，设计流程与常规混凝土一致；镍铁渣微细化砂混凝土中微细化砂用量随混凝土强度等级而定；镍铁渣微细化砂混凝土可以用于普通混凝土具有同等的用途并可具备更好的性能，可用于高性能混凝土、自密实混凝土和超高性能混凝土的配制。

Description

一种镍铁渣微细化砂混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土及其制备方法，具体涉及一种镍铁渣微细化砂混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域与固体废弃物再生利用领域。
背景技术
镍铁渣是还原提取镍和部分铁后水淬急冷产生的工业废渣。我国冶炼镍铁合金规模逐步扩大，产量逐渐增加，近年来，我国镍铁渣年产生量超3000万吨，已成为我国继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼渣，仅阳江每年生产2000万吨镍铁渣。大量镍铁渣堆砌处理或深海填埋，不仅占用土地、污染环境，还给镍铁冶炼的可持续发展带来严峻挑战。因此，大力开展镍铁渣综合利用的研究对我国乃至世界的镍铁行业意义重大。镍铁渣在水泥工业中的综合利用主要集中在作为辅助胶凝材料使用。
但是镍铁渣的易磨性差且重金属含量偏高，粉磨能耗高，粉末后的镍铁渣中的重金属离子溶出容易，当然水泥浆体对重金属离子有一定的固化作用，但难免提升了溶出风险。本发明则充分考虑到混凝土中细集料与胶凝材料中间的级配空档，采用粉碎（非粉磨）的镍铁渣作为混凝土微细化砂，可以充分利用其对混凝土中矿料级配的改善作用和活性作用，改善混凝土工作性和后期的强度发展，另外由于镍铁渣经过粉碎后粒径小，不会产生碱集料反应，其缓慢的活性反应赋予了混凝土的自修复，提升混凝土耐久性。
中国发明专利：一种镍铁渣超高强混凝土及其制备方法，专利号：ZL201610014393.0，提供了一种镍铁渣超高强混凝土及其制备方法，每立方镍铁渣超高强混凝土中各组分用量为胶凝材料550-700kg，粗骨料900-1000kg，细骨料800-900kg，聚羧酸系高效减水剂8-20kg和水160-170kg；所述的胶凝材料中各组分及其质量分数为：P.O 52.5硅酸盐水泥50-60％，矿粉15-20％，硅灰5％和镍铁渣超细粉20-30％。该发明以镍铁渣作为粗、细骨料和矿物掺合料分别替代天然的石子、砂子和部分水泥；另外，镍铁渣具有很好的减水作用，可以大大改善混凝土的和易性，坍落度明显增大；该镍铁渣超高强混凝土的28天抗压强度可达110Mpa以上，远高于非镍铁渣混凝土，本发明对镍铁渣在建筑材料方面的应用开辟了新的方向，需要不断探索镍铁渣的综合利用的新途径，以提高镍铁渣的应用并拓展其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，该方法将镍铁渣经过初步粉碎，作为混凝土微细砂使用，探索了一条镍铁渣大量综合利用的途径。
镍铁渣微细化砂是将镍铁渣经过粉碎制成，可以采用球磨机、棒磨机、辊压和辊式磨机的任意一种对镍铁渣进行粉碎。
镍铁渣微细化砂的粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在30~70%；镍铁渣微细化砂混凝土，微细化砂中0.075mm以上颗粒代替混凝土细集料进行配合比设计，0.075mm以下颗粒代替矿物掺合料进行配合比设计，混凝土砂率适当增加2-4%，设计流程与常规混凝土一致。
镍铁渣微细化砂混凝土中微细化砂用量随混凝土强度等级而定：强度等级在C20以下时用量不高于700kg/m3 ；强度等级在C20-C30时用量不高于650kg/m3 ；强度等级在C30-C40以下时用量不高于600kg/m3 ；强度等级在C50以上时用量不高于550kg/m3；镍铁渣微细化砂混凝土可以用于普通混凝土具有同等的用途并可具备更好的性能，可用于高性能混凝土、自密实混凝土和超高性能混凝土的配制，提高混凝土工作性、力学性能与耐久性。
本发明的有益效果是：1.提高混凝土的工作性，力学性能和耐久力；2.混凝土的强度比传统的混凝土高，性能好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，这些实施例仅用于说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，其包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在70%；
2）用步骤1）得到的镍铁渣微细化砂代替部分混凝土细集料和矿物掺合料，按照水泥165kg/m3，镍铁渣微细化砂200kg/m3，细集料654kg/m3，碎石1162kg/m3, 水162kg/m3的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min；
3) 在步骤2）得到混合料中加入水和水泥搅拌1-2分钟，测量其坍落度175mm，最后置于混凝土模具中成型，即可得到混凝土测试试件（3个）；
4）养护：将步骤3）得到的混凝土试块带模养护24h后放入养护室养护，养生后测量其不同龄期的强度，其7d强度为22.4Mpa，28d强度为35.7Mpa。
实施例2
本实施例提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，其包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在30%；
2）用步骤1）得到的镍铁渣微细化砂代替部分混凝土细集料和矿物掺合料，按照水泥185kg/m3，镍铁渣微细化砂600kg/m3，细集料542kg/m3，碎石1162kg/m3, 水162kg/m3的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min；
3) 在步骤2）得到混合料中加入水和水泥搅拌1-2分钟，测量其坍落度为165mm，最后置于混凝土模具中成型，即可得到混凝土测试试件（3个）；
4）养护：将步骤3）得到的混凝土试块带模养护24h后放入养护室养护，养生后测量其不同龄期的强度，其7d强度为23.5Mpa，28d强度为31.7Mpa。
实施例3
本实施例提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，其包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在30~70%；
2）用步骤1）得到的镍铁渣微细化砂代替部分混凝土细集料和矿物掺合料，按照水泥125kg/m3，镍铁渣微细化砂600kg/m3，细集料294kg/m3，碎石1162kg/m3, 水162kg/m3的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min；
3) 在步骤2）得到混合料中加入水和水泥搅拌1-2分钟，测量其坍落度，最后置于混凝土模具中成型，即可得到混凝土测试试件（3个）；
4）养护：将步骤3）得到的混凝土试块带模养护24h后放入养护室养护，养生后测量其不同龄期的强度，其7d强度为Mpa，28d强度为Mpa。
实施例4
本实施例提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，其包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在30%；
2）用步骤1）得到的镍铁渣微细化砂代替部分混凝土细集料和矿物掺合料，按照水219kg/m3，镍铁渣微细化砂500kg/m3，细集料372kg/m3，碎石1130kg/m3, 水176kg/m3的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min；
3) 在步骤2）得到混合料中加入水和水泥搅拌1-2分钟，测量其坍落度180mm，最后置于混凝土模具中成型，即可得到混凝土测试试件（3个）；
4）养护：将步骤3）得到的混凝土试块带模养护24h后放入养护室养护，养生后测量其不同龄期的强度，其7d强度为27.5Mpa，28d强度为40.2Mpa。
实施例5
本实施例提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，其包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在60%；
2）用步骤1）得到的镍铁渣微细化砂代替部分混凝土细集料和矿物掺合料，按照水泥249kg/m3，镍铁渣微细化砂200kg/m3，细集料642kg/m3，碎石1130kg/m3, 水176kg/m3的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min；
3) 在步骤2）得到混合料中加入水和水泥搅拌1-2分钟，测量其坍落度175mm，最后置于混凝土模具中成型，即可得到混凝土测试试件（3个）；
4）养护：将步骤3）得到的混凝土试块带模养护24h后放入养护室养护，养生后测量其不同龄期的强度，其7d强度为29.2Mpa，28d强度为44.8Mpa。
实施例6
本实施例提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，其包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在50%；
2）用步骤1）得到的镍铁渣微细化砂代替部分混凝土细集料和矿物掺合料，按照水泥192kg/m3，镍铁渣微细化砂400kg/m3，细集料509kg/m3，碎石1125kg/m3, 水157kg/m3的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min；
3) 在步骤2）得到混合料中加入水和水泥搅拌1-2分钟，测量其坍落度为220mm，最后置于混凝土模具中成型，即可得到混凝土测试试件（3个）；
4）养护：将步骤3）得到的混凝土试块带模养护24h后放入养护室养护，养生后测量其不同龄期的强度，其7d强度为39.8Mpa，28d强度为52.0Mpa。
实施例7
本实施例提供一种利用镍铁渣制备混凝土微集料以及配制镍铁渣微集料混凝土的方法，其包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率为30%；
2）用步骤1）得到的镍铁渣微细化砂代替部分混凝土细集料和矿物掺合料，按照水泥327kg/m3，镍铁渣微细化砂400kg/m3，细集料406kg/m3，碎石1119kg/m3, 水143kg/m3的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min；
3) 在步骤2）得到混合料中加入水和水泥搅拌1-2分钟，测量其坍落度为230mm，最后置于混凝土模具中成型，即可得到混凝土测试试件（3个）；
4）养护：将步骤3）得到的混凝土试块带模养护24h后放入养护室养护，养生后测量其不同龄期的强度，其7d强度为48.5Mpa，28d强度为60.2Mpa。

Claims (5)

1.一种镍铁渣微细化砂混凝土，其特征在于：该混凝土是将镍铁渣经过粉碎，用作填补混凝土中细集料与胶凝材料级配空档的微细化砂，得到镍铁渣微细化砂混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种镍铁渣微细化砂混凝土，其特征在于：所述的粉碎采用球磨机、棒磨机、辊压和辊式磨机的任意一种对镍铁渣进行粉碎。
3.根据权利要求1所述的一种镍铁渣微细化砂混凝土，其特征在于：所述的微细化砂为镍铁渣微细化砂，粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在30~70%。
4.一种镍铁渣微细化砂混凝土制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1) 将镍铁渣原料进行粉碎成镍铁渣微细化砂, 其粒径不大于1.0mm，最大公称粒径不大于0.3mm，0.075mm通过率在30-70%；
2）镍铁渣微细化砂混凝土，微细化砂中0.075mm以上颗粒代替混凝土细集料进行配合比设计，0.075mm以下颗粒代替矿物掺合料进行配合比设计，混凝土砂率适当增加2-4%，设计流程与常规混凝土一致；
3）镍铁渣微细化砂混凝土中微细化砂用量随混凝土强度等级而定：强度等级在C20以下时用量不高于700kg/m3 ；强度等级在C20-C30时用量不高于650kg/m3 ；强度等级在C30-C40以下时用量不高于600kg/m3 ；强度等级在C50以上时用量不高于550kg/m3；
4）按照步骤3）所述的配比称取原料，将镍铁渣微细化砂、砂和碎石置于搅拌机中混合搅拌0.5-1min。
5.一种镍铁渣微细化砂混凝土的应用，其特征在于：所述的镍铁渣微细化砂混凝土可以用于普通混凝土具有同等的用途并可具备更好的性能，可用于高性能混凝土、自密实混凝土和超高性能混凝土的配制。
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