CN110981322A - 一种镍铁渣骨料混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍铁渣骨料混凝土，所述混凝土由以下质量份原料混合制备组成：水泥100~150份、锂渣粉100~200份、镍铁渣骨料1500~1800份、镍铁渣粉料100~300份、减水剂5~20份、聚合物乳液30~50份、拌合用水120~150份。本发明通过对镍铁渣骨料的预处理，提高了镍铁渣骨料压碎值高，降低了镍铁渣骨料混凝土潜在的碱骨料反应的风险。同时本发明中水泥用量少、而锂渣粉与镍铁渣粉的碱度又较低，三者组合降低了混凝土的整体碱度，也降低了碱骨料反应的风险。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种镍铁渣骨料混凝土。
背景技术
镍铁渣是在1000~1600℃熔炼红土镍矿过程中产生的一种工业副产品，根据其生产工艺可以分为高炉镍渣和电弧炉镍渣。目前我国大部分镍渣均为电弧炉镍渣，部分厂家的冶炼温度在1000~1200℃。由于炼镍产渣量较大，每冶炼一吨红土镍矿约产生0.95吨镍渣，每年的产量约为3000万吨，而其利用率非常低，仅有12%左右，目前应用比较多的两个方向一个是用作混凝土骨料，一个是用作混凝土辅助胶凝材料。
但是由于镍铁渣在水淬过程中，镍铁渣中留下了较多的孔隙，这使得镍铁渣骨料的压碎值较高。另外，由于水淬的作用，镍铁渣颗粒表面活性较高，使得镍铁渣在作为骨料使用时，存在碱骨料反应的风险，从而造成混凝土的开裂。目前针对镍铁渣骨料压碎值高、具有潜在碱骨料反应的风险这两个问题，还没有解决办法，因此，镍铁渣在混凝土中的利用受到限制。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种镍铁渣骨料混凝土，本发明通过对镍铁渣骨料的预处理，提高了镍铁渣骨料压碎值高，降低了镍铁渣骨料混凝土潜在的碱骨料反应的风险。同时本发明中水泥用量少、而锂渣粉与镍铁渣粉的碱度又较低，三者组合降低了混凝土的整体碱度，也降低了碱骨料反应的风险。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种镍铁渣骨料混凝土，由以下质量份组成：水泥100~150份、锂渣粉100~200份、镍铁渣骨料1500~1800份、镍铁渣粉料100~300份、减水剂5~20份、聚合物乳液30~50份、拌合用水120~150份。
进一步的，所述镍铁渣骨料由10~30%的1.2mm~5mm镍铁渣细骨料、10~20%的机制砂细骨料和50~80%的5~25mm镍铁渣粗骨料组成。
进一步的，所述镍铁渣粗骨料的处理步骤如下：1）将镍铁渣原矿进行预破碎，然后破碎的骨料筛分成大于5mm和小于5mm两部分，并将小于5mm部分磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；2）将大于5mm部分浸泡于0.5~1.5%质量分数的盐酸、硫酸或者甲酸溶液中3~10h；3）在步骤2）溶液中加入氢氧化钙，将溶液pH值调整至大于7；4）将大于5mm骨料筛分出晾干，用作混凝土粗骨料；5）将小于5mm沉淀部分烘干，磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；6）将浸泡液留存。
进一步的，所述镍铁渣粉料由以下3部分组成：第一部分是小于1.2mm镍铁渣骨料部分，其质量分数占50~80%；第二部分是由步骤1）镍铁渣骨料预破碎过程中产生小于5mm部分，其质量分数占10~30%；第三部分是步骤5）产生的掺合料；所述镍铁渣粉料的表面积大于450m2/kg。
进一步的，所述聚合物乳液由丙烯酸盐共聚物可再分散乳胶粉、纯丙乳液、γ-缩水甘油醚氧丙烯三甲氧基硅烷、硅酸锂按照质量比5:2:1:2组成。
进一步的，所述拌合用水由70~80%的自来水和20~30%的步骤6）所述的浸泡液组成。
本发明的有益效果为：
1）本发明胶凝材料由水泥100~150份、锂渣粉100~200份与镍铁渣粉料100~300份组成，水泥用量少、而锂渣粉与镍铁渣粉的碱度又较低，三者组合降低了混凝土的整体碱度，降低了碱骨料反应的风险。
2）经过预破碎和酸浸等处理，破坏了镍铁渣骨料表面的活性成分，使得镍铁渣难以参与到碱骨料反应中。
3）采用氢氧化钙中和镍铁渣粗骨料的浸泡液，使得浸泡液中形成了氯化钙、硫酸钙、甲酸钙等成分，可以促进水泥的进一步水化。而用含有氯化钙、硫酸钙、甲酸钙等成分的混凝土拌合水可以提高混凝土的早期强度。
4）采用丙烯酸盐共聚物可再分散乳胶粉、纯丙乳液、γ-缩水甘油醚氧丙烯三甲氧基硅烷、硅酸锂组成聚合物乳液堵塞了混凝土中的可连通孔，提高了混凝土的密实程度，降低了混凝土内部骨料与外界水源的接触概率，从而提高了混凝土耐碱骨料反应的能力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的介绍。
实施例1：
镍铁渣骨料改性：
1）将镍铁渣粗原矿进行预破碎，然后破碎的骨料筛分成大于5mm和小于5mm两部分，并将小于5mm部分磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
2）将大于5mm部分浸泡于0.5%质量分数的盐酸溶液中10h；
3）在步骤2）溶液中加入氢氧化钙，将溶液pH值调整至大于7；
4）将大于5mm骨料筛分出晾干，用作混凝土粗骨料；
5）将小于5mm沉淀部分烘干，磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
6）将浸泡液留存。
配制镍铁渣骨料混凝土：
取30%的1.2mm~5mm镍铁渣细骨料、20%的机制砂细骨料和50%上述步骤4）所得的5~25mm镍铁渣粗骨料组成镍铁渣骨料。
取60%粒径小于1.2mm的镍铁渣骨料、30%上述步骤1）镍铁渣骨料预破碎过程中产生粒径小于5mm的混凝土掺合料和10%的上述步骤5）所得的混凝土掺合料镍铁渣粉料，所述镍铁渣粉料表面积大于450m2/kg。
取质量比5:2:1:2的丙烯酸盐共聚物可再分散乳胶粉、纯丙乳液、γ-缩水甘油醚氧丙烯三甲氧基硅烷以及硅酸锂混合制得聚合物乳液。
取80%的自来水和20%上述步骤6）所述的粗骨料浸泡液组成混凝土拌合用水
取水泥100份、锂渣粉200份、上述镍铁渣骨料1800份、上述镍铁渣粉料300份、减水剂20份、上述聚合物乳液30份、混凝土拌合用水120份搅拌配制镍铁渣骨料混凝土。
实施方式2：
镍铁渣骨料改性：
1）将镍铁渣粗原矿进行预破碎，然后破碎的骨料筛分成大于5mm和小于5mm两部分，并将小于5mm部分磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
2）将大于5mm部分浸泡于1.5%质量分数的硫酸溶液中3h；
3）在步骤2）溶液中加入氢氧化钙，将溶液pH值调整至大于7；
4）将大于5mm骨料筛分出晾干，用作混凝土粗骨料；
5）将小于5mm沉淀部分烘干，磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
6）将浸泡液留存。
配制镍铁渣骨料混凝土：
取10%的1.2mm~5mm镍铁渣细骨料、20%的机制砂细骨料和70%的上述步骤4）所得的5~25mm镍铁渣粗骨料组成镍铁渣骨料。
取50%粒径小于1.2mm的镍铁渣骨料、30%上述步骤1）镍铁渣骨料预破碎过程中产生粒径小于5mm的混凝土掺合料和20%的上述步骤5）所得的混凝土掺合料镍铁渣粉料，所述镍铁渣粉料表面积大于450m2/kg。
取质量比5:2:1:2的丙烯酸盐共聚物可再分散乳胶粉、纯丙乳液、γ-缩水甘油醚氧丙烯三甲氧基硅烷以及硅酸锂混合制得聚合物乳液。
取70%的自来水和30%上述步骤6）所述的粗骨料浸泡液组成混凝土拌合用水
取水泥150份、锂渣粉100份、上述镍铁渣骨料1500份、上述镍铁渣粉料300份、减水剂20份、上述聚合物乳液60份、混凝土拌合用水150份搅拌配制镍铁渣骨料混凝土。
实施方式3：
镍铁渣骨料改性：
1）将镍铁渣粗原矿进行预破碎，然后破碎的骨料筛分成大于5mm和小于5mm两部分，并将小于5mm部分磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
2）将大于5mm部分浸泡于1.5%质量分数的甲酸溶液中3h；
3）在步骤2）溶液中加入氢氧化钙，将溶液pH值调整至大于7；
4）将大于5mm骨料筛分出晾干，用作混凝土粗骨料；
5）将小于5mm沉淀部分烘干，磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
6）将浸泡液留存。
配制镍铁渣骨料混凝土：
取10%的1.2mm~5mm镍铁渣细骨料、10%的机制砂细骨料和80%的上述步骤4）所得的5~25mm镍铁渣粗骨料组成镍铁渣骨料。
取80%粒径小于1.2mm的镍铁渣骨料、10%上述步骤1）镍铁渣骨料预破碎过程中产生粒径小于5mm的混凝土掺合料和10%的上述步骤5）所得的混凝土掺合料镍铁渣粉料，所述镍铁渣粉料表面积大于450m2/kg。
取质量比5:2:1:2的丙烯酸盐共聚物可再分散乳胶粉、纯丙乳液、γ-缩水甘油醚氧丙烯三甲氧基硅烷以及硅酸锂混合制得聚合物乳液。
取75%的自来水和25%上述步骤6）所述的粗骨料浸泡液组成混凝土拌合用水
取水泥120份、锂渣粉150份、上述镍铁渣骨料1700份、上述镍铁渣粉料300份、减水剂5份、上述聚合物乳液30份、混凝土拌合用水150份搅拌配制镍铁渣骨料混凝土。
实施方式4：
镍铁渣骨料改性：
1）将镍铁渣粗原矿进行预破碎，然后破碎的骨料筛分成大于5mm和小于5mm两部分，并将小于5mm部分磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
2）将大于5mm部分浸泡于1.2%质量分数的盐酸、硫酸与甲酸溶液中8h，其中盐酸、硫酸与甲酸溶液的质量比为1:1:1；
3）在步骤2）溶液中加入氢氧化钙，将溶液pH值调整至大于7；
4）将大于5mm骨料筛分出晾干，用作混凝土粗骨料；
5）将小于5mm沉淀部分烘干，磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；
6）将浸泡液留存。
配制镍铁渣骨料混凝土：
取20%的1.2mm~5mm镍铁渣细骨料、20%的机制砂细骨料和60%的上述步骤4）所得的5~25mm镍铁渣粗骨料组成镍铁渣骨料。
取70%粒径小于1.2mm的镍铁渣骨料、20%上述步骤1）镍铁渣骨料预破碎过程中产生粒径小于5mm的混凝土掺合料和10%的上述步骤5）所得的混凝土掺合料镍铁渣粉料，所述镍铁渣粉料表面积大于450m2/kg。
取质量比5:2:1:2的丙烯酸盐共聚物可再分散乳胶粉、纯丙乳液、γ-缩水甘油醚氧丙烯三甲氧基硅烷以及硅酸锂混合制得聚合物乳液。
取80%的自来水和20%上述步骤6）所述的粗骨料浸泡液组成混凝土拌合用水
取水泥150份、锂渣粉150份、上述镍铁渣骨料1600份、上述镍铁渣粉料250份、减水剂18份、上述聚合物乳液35份、混凝土拌合用水145份搅拌配制镍铁渣骨料混凝土。
对比例：
根据实施方式1至4的抗压强度制备同强度普通混凝土，普通混凝土的配合比为水泥300份、普通镍铁渣粉料200份、原状未处理镍铁渣细骨料700份、原状未处理镍铁渣粗骨料1100份、水150份、减水剂15份。
实施方式1至4与对比例的性能考核参照《标准普通混凝土力学试验方法》（GB/T50081-2002）和标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）、《建设用砂》（GB/T 14684-2011）和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ 52-2006）执行。
实施方式1至4和对比例的主要性能指标见表1。
表1
由表1可见，与原状未经处理的镍铁渣骨料（对比例）相比，采用本发明工艺处理的镍铁渣骨料，压碎值低，快速碱硅反应膨胀率低，并且在混凝土的28d强度相差不大的条件下，本发明混凝土90d强度比对比例要高。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种镍铁渣骨料混凝土，其特征在于，所述混凝土由以下质量份原料混合制备组成：水泥100~150份、锂渣粉100~200份、镍铁渣骨料1500~1800份、镍铁渣粉料100~300份、减水剂5~20份、聚合物乳液30~50份、拌合用水120~150份。
2.根据权利要求1所述的一种镍铁渣骨料混凝土，其特征在于：所述镍铁渣骨料由10~30%的1.2mm~5mm镍铁渣细骨料、10~20%的机制砂细骨料和50~80%的5~25mm镍铁渣粗骨料组成。
3.根据权利要求2所述的一种镍铁渣骨料混凝土，其特征在于：所述镍铁渣粗骨料的处理步骤如下：1）将镍铁渣原矿进行预破碎，然后破碎的骨料筛分成大于5mm和小于5mm两部分，并将小于5mm部分磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；2）将大于5mm部分浸泡于0.5~1.5%质量分数的盐酸、硫酸或者甲酸溶液中3~10h；3）在步骤2）溶液中加入氢氧化钙，将溶液pH值调整至大于7；4）将大于5mm骨料筛分出晾干，用作混凝土粗骨料；5）将小于5mm沉淀部分烘干，磨细至比表面积大于450m2/kg，用作混凝土掺合料；6）将筛分出骨料的浸泡液留存。
4.根据权利要求3所述的一种镍铁渣骨料混凝土，其特征在于：所述镍铁渣粉料由以下3部分组成：第一部分是小于1.2mm镍铁渣骨料部分，其质量分数占50~80%；第二部分是由步骤1）镍铁渣骨料预破碎过程中产生小于5mm部分，其质量分数占10~30%；第三部分是步骤5）产生的掺合料，其质量分数占5~20%；所述镍铁渣粉料的表面积大于450m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种镍铁渣骨料混凝土，其特征在于：所述聚合物乳液由丙烯酸盐共聚物可再分散乳胶粉、纯丙乳液、γ-缩水甘油醚氧丙烯三甲氧基硅烷、硅酸锂按照质量比5:2:1:2组成。
6.根据权利要求3所述的一种镍铁渣骨料混凝土，其特征在于：所述拌合用水由70~80%的自来水和20~30%的步骤6）所述的浸泡液组成。
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