CN106045433A

CN106045433A - 一种单组份碱激发镍渣水泥及其制备和使用方法

Info

Publication number: CN106045433A
Application number: CN201610385239.4A
Authority: CN
Inventors: 季韬; 杨宇; 王鹏辉; 梁咏宁
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2036-06-03
Also published as: CN106045433B

Abstract

本发明公开了一种单组份碱激发镍渣水泥及其制备和使用方法。单组份碱激发镍渣水泥由镍渣、普通硅酸盐水泥、NaOH、Na₂SO₄和萘系高效减水剂组成，其力学性能和工作性达到普通硅酸盐水泥的要求，且只要加水就可以使用，施工方便。与普通硅酸盐水泥相比，本发明研发的单组份碱激发镍渣水泥还具有无需煅烧过程（能耗低），采用工业废料‑‑镍渣作为主要原料（成本低）等优点，具有良好的社会、经济、环保效益，适合大规模推广运用。

Description

一种单组份碱激发镍渣水泥及其制备和使用方法

技术领域

本发明属于新型水泥材料领域，具体涉及一种单组份碱激发镍渣水泥及其制备和使用方法。

背景技术

我国2014年水泥产量高达24.76亿吨，其中绝大部分为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥煅烧温度高达1450℃，能耗物耗高、碳排放高、环境污染严重、耐酸耐蚀性差和耐久性差，且消耗大量的优质石灰岩资源。碱激发水泥作为一种新型水泥，最开始是由德国学者发现的，其利用磨细的矿渣微粉和氢氧化钾溶液混合，并研究了其胶凝特性。随后前苏联及世界上其他许多国家对碱激发水泥及其混凝土进行了广泛的研究，前苏联先后颁布了大量有关碱-激发矿渣水泥和混凝土的规范和标准。碱矿渣水泥相较普通硅酸盐水泥来说，具有高强、快硬、抗渗、耐久、耐蚀、低碳排放和对集料要求低等优点。随着碱矿渣水泥的使用，矿渣需求也日渐增多，因此寻求价格更低廉的一些其他废弃渣取代原矿渣制备碱激发水泥是十分有意义的。传统的碱激发水泥大多是利用碱的水溶液与铝硅酸盐材料（如粉煤灰、矿渣和镍渣等）进行混合制备碱激发水泥，这就使得碱激发水泥需要现场配制，不能像普通硅酸盐水泥一样直接加水搅拌使用。而且对于碱激发水泥来说，其凝结时间较快一直是阻碍其在工程中运用的难题。所以，目前市场上需求一种能像普通硅酸盐水泥一样只需加水就能直接使用且价廉的碱激发水泥，而且凝结时间满足普通硅酸盐水泥的凝结时间要求。《一种低温煅烧制备常温养护单组份碱激发水泥的方法》（专利号：CN201210410858.6）和《一种常温养护复合单组份碱激发水泥的制备方法》（专利号：CN201410766746.3）介绍了两种单组份碱激发水泥的制备方法，在制备过程中需要煅烧硅铝氧化物的原料与碱性激发剂的混合料，这使得能耗物耗较高，且环境污染高，因此，不经过煅烧就可以直接使用的碱激发水泥具有广泛的应用前景和市场。

发明内容

鉴于常用碱矿渣水泥的使用不便以及成本较高等问题，本发明的目的之一是提供一种单组份碱激发镍渣水泥及其制备和使用方法。

为实现上述目的，本发明的内容如下：

研发一种单组份碱激发镍渣水泥，其各组分按照重量百分数计：镍渣为85%~95%、普通硅酸盐水泥5%~15%，两者的重量百分数之和为100%，NaOH为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的2%~6%，Na₂SO₄为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的0.5%~1.5%，萘系高效减水剂为镍渣和普通硅酸盐水泥重量之和的0.5%~1.5%。普通硅酸盐水泥为P.O 425水泥。NaOH和Na₂SO₄均为分析纯，纯度为99%。萘系高效减水剂的主要成分为β-萘磺酸钠甲醛缩合物。

将镍渣、普通硅酸盐水泥、NaOH、Na₂SO₄和萘系高效减水剂分别磨细至350~400 m²/kg，然后混合均匀, 制得单组份碱激发镍渣水泥。

向单组份碱激发镍渣水泥中加入水搅拌混合成浆体，水的重量为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的27%~37%，使得水泥浆有一定的流动性，能够在模具中振动密实；并在搅拌完成后测量其凝结时间；振动密实后在≥90%相对湿度和50~80℃的温度下养护3天，得到水泥净浆试块，测其抗折和抗压强度。

与现有常用碱矿渣水泥相比，本发明具有以下有益效果:

(1) 激发剂、镍渣和水泥磨细后均匀混在一起，然后直接加水就能使用，使用简易，且符合工人使用水泥的习惯。

(2) 凝结时间较长，能够满足施工要求。

(3) 镍渣较矿渣相比，价格也较低廉，节省了成本。

(4) 本发明的碱激发水泥不用经过煅烧就可以直接使用的，节省了成本、降低了能耗。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本发明实例中采用了福建福建源鑫集团提供的镍渣，NaOH和Na₂SO₄均为上海试剂总厂提供的分析纯NaOH和Na₂SO₄。有关镍渣的化学成分表见1。各组分重量为：按照重量百分数计：镍渣为90%、普通硅酸盐水泥10%，两者的重量百分数之和为100%，NaOH为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的4%，Na₂SO₄为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的1%，萘系减水剂为镍渣和普通硅酸盐水泥重量之和的1%。

将镍渣、普通硅酸盐水泥、NaOH、Na₂SO₄和萘系高效减水剂分别磨细至350m²/kg，加入搅拌锅中搅拌5min，之后加入水，水的重量为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的32%，加水之后搅拌2min后，测得初凝时间为58min，终凝时间为87min，浇筑到40×40×160mm³的钢模中成型，振动密实后在90%相对湿度和50℃的温度下养护3天制得单组份碱激发镍渣水泥净浆试块，测得试块3天的抗折强度为3.2MPa，3天的抗压强度为28.9MPa。

表1镍渣主要化学成分

实施例2

本发明实例中采用了福建福建源鑫集团提供的镍渣，NaOH和Na₂SO₄均为上海试剂总厂提供的分析纯NaOH和Na₂SO₄。有关镍渣的化学成分表见1。各组分重量为：按照重量百分数计：镍渣为85%、普通硅酸盐水泥15%，两者的重量百分数之和为100%，NaOH为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的2%，Na₂SO₄为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的1.5%，萘系减水剂为镍渣和普通硅酸盐水泥重量之和的0.5%。

将镍渣、普通硅酸盐水泥、NaOH、Na₂SO₄和萘系高效减水剂分别磨细至400 m²/kg，加入搅拌锅中搅拌5min，之后加入水，水的重量为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的27%，加水之后搅拌2min后，测得初凝时间为46min，终凝时间为79min，浇筑到40×40×160mm³的钢模中成型，振动密实后在93%相对湿度和70℃的温度下养护3天制得单组份碱激发镍渣水泥净浆试块，测得试块3天的抗折强度为2.7MPa，3天的抗压强度为24.5MPa。

实施例3

本发明实例中采用了福建福建源鑫集团提供的镍渣，NaOH和Na₂SO₄均为上海试剂总厂提供的分析纯NaOH和Na₂SO₄。有关镍渣的化学成分表见1。各组分重量为：按照重量百分数计：镍渣为95%、普通硅酸盐水泥5%，两者的重量百分数之和为100%，NaOH为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的6%，Na₂SO₄为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的0.5%，萘系减水剂为镍渣和普通硅酸盐水泥重量之和的1.5%。

将镍渣、普通硅酸盐水泥、NaOH、Na₂SO₄和萘系高效减水剂分别磨细至375 m²/kg，加入搅拌锅中搅拌5min，之后加入水，水的重量为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的27%，加水之后搅拌2min后，测得初凝时间为65min，终凝时间为92min，浇筑到40×40×160mm³的钢模中成型，振动密实后在95%相对湿度和80℃的温度下养护3天制得单组份碱激发镍渣水泥净浆试块，测得试块3天的抗折强度为3.7MPa，3天的抗压强度为32.9MPa。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种单组份碱激发镍渣水泥，其特征在于，各组分按照重量百分数计：镍渣为85%~95%、普通硅酸盐水泥5%~15%，两者的重量百分数之和为100%，NaOH为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的2%~6%，Na₂SO₄为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的0.5%~1.5%，萘系高效减水剂为镍渣和普通硅酸盐水泥重量之和的0.5%~1.5%。

2.根据权利要求1所述的单组份碱激发镍渣水泥，其特征在于：普通硅酸盐水泥为P.O425水泥。

3.根据权利要求1所述的单组份碱激发镍渣水泥，其特征在于：NaOH和Na₂SO₄均为分析纯，纯度为99%。

4.根据权利要求1所述的单组份碱激发镍渣水泥，其特征在于：萘系高效减水剂的主要成分为β-萘磺酸钠甲醛缩合物。

5.一种如权利要求1所述的单组份碱激发镍渣水泥的制备方法，其特征在于：将镍渣、普通硅酸盐水泥、NaOH、Na₂SO₄和萘系高效减水剂分别磨细至350~400 m²/kg，然后混合均匀，制得单组份碱激发镍渣水泥。

6.一种如权利要求1所述的单组份碱激发镍渣水泥的使用方法，其特征在于：向单组份碱激发镍渣水泥中加入水搅拌混合成浆体，水的重量为镍渣和普通硅酸盐水泥两者重量之和的27%~37%，使得水泥浆有一定的流动性，能够在模具中振动密实；振动密实后在≥90%相对湿度和50~80℃的温度下养护3天，得到水泥净浆试块。