CN108083741B - 一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，包括如下步骤：步骤一）镍渣的预处理：将镍渣倒入破碎机内进行破碎；再将破碎后的镍渣按粒径进行分级，将细粉再粉磨得到镍渣粉；步骤二）将镍渣粉、较粗镍渣和粗镍渣分别浸入到饱和石灰水中1~6天，捞出烘干待用；步骤三）混合：将如下重量份的原料混合：水泥190‑210份，水170‑180份，镍渣粉150‑170份，较粗镍渣800份，粗镍渣1050份。本发明用镍渣制成了混凝土的掺合料、细骨料和粗骨料，全部替代常规混凝土中的掺合料、细集料和粗集料，显著的降低混凝土原料成本。利用镍渣中存在的氧化镁矿物，在水化的过程中会生成一定量的Mg(OH)2，造成一定体积的增加现象，可制备出收缩性能良好乃至不收缩的混凝土产品。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法。
背景技术
镍渣是冶炼镍合金时形成的一种工业废渣，以冶金过程中每生产1t镍排放约20-30t的镍渣量计算，仅2016年全国产生的镍渣就达到3000-4000t，大量的镍渣被就近堆放在冶炼工厂的露天场地上，占用土地，引发环保和健康问题。因此，亟需提出一种有效的镍渣处理再利用的途径。杨鼎宜，李浩等采用镍渣粉和粒径较大的镍渣砂分别部分取代水泥和砂，制备成高强耐磨的混凝土，其强度等级达到C40标准 [杨鼎宜, 李浩. 一种镍渣混凝土, CN104030633A[P]. 2014.][ 杨鼎宜, 李浩. 一种利用镍渣粉和粉煤灰复掺制备混凝土的方法:, CN104556921A[P]. 2015.][ 杨鼎宜, 李浩. 一种掺镍渣的耐磨混凝土:, CN104478368 A[P]. 2015.]，但未见用镍渣经过预处理，且全部代替混凝土中掺合料、集料（砂子、石子）制备混凝土的文献报导。
传统混凝土生产中的细骨料（砂子）和粗骨料（石子）的表面基本没有水化活性，仅作为混凝土的填充料和骨料，在拌合成型过程中几乎不与水泥发生化学反应，导致传统混凝土中各组分界面过渡区粘结力较差。而镍渣具备一定的化学活性，对其进行活化预处理改性，可提高其水化活性，再按照镍渣的不同粒径分别全部代替混凝土中的掺和料、砂子、石子进行混凝土拌合，可有效提高混凝土各相间界面之间的粘结力，从而提高混凝土整体的机械强度。
通常硅酸盐水泥混凝土硬化收缩是其严重的缺点，它会导致水泥不宜制成超长构件，水泥构件产生微裂缝等问题，进而严重限制了水泥的使用范围。镍渣的主要化学成分为SiO2、MgO，含一定量的氧化镁矿物，在后期水化过程中会生成一定量的Mg(OH)2，造成一定体积的增加现象。因此利用该体积增加的原理，对混凝土构件的收缩进行控制，可制备出收缩性能良好乃至不收缩的混凝土产品。
发明内容
一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一）镍渣的预处理将镍渣倒入破碎机内进行破碎；再将破碎后的镍渣按粒径进行分级：
细粉 粒径≤0.15
较粗镍渣 粒径0.15mm~5mm
粗镍渣 粒径≥5mm
将细粉再粉磨得到镍渣粉；
步骤二）将镍渣粉、较粗镍渣和粗镍渣分别浸入到饱和石灰水中1~6天，捞出烘干待用；
步骤三）混合：将如下重量份的重量份的原料混合：水泥190-210份，水170-180份，镍渣粉150-170份，较粗镍渣800份，粗镍渣1050份。
进一步的改进，所述步骤一）中镍渣粉的比表面积为400m2/kg。
进一步的改进，所述步骤一）对较粗镍进行进一步的筛选，得到粗镍砂和细镍砂，其中粗镍砂细度模数µ f为3.6~3.0，细镍砂细度模数µ f为2.1~1.5；所述步骤三）的较粗镍渣中粗镍砂质量分数为75％，细镍砂质量分数为25％，较粗镍渣的平均细度模数为2.8~2.3；
进一步的改进，所述步骤三）中镍渣粗骨料的粒径为5~31.5mm，压碎值为7.0~8.0％。
进一步的改进，所述步骤一）中镍渣为水淬冷的镍渣和自然冷却的镍渣的混合物。
进一步的改进，所述步骤三）中将如下重量份的重量份的原料混合：水泥190-210份，水170-180份，镍渣粉150-170份，较粗镍渣800份，粗镍渣1050份。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明用镍渣制成了混凝土的掺合料（镍渣粉）、细骨料（较粗镍渣）和粗骨料（粗镍渣），全部替代常规混凝土中的掺合料、细集料和粗集料，且用磨细的镍渣粉部分代替水泥，替代质量最大达水泥质量的16%，显著的降低混凝土原料成本。。另外，利用镍渣中存在的含氧化镁矿物，在水化的过程中会生成一定量的Mg(OH)2，造成一定体积的增加现象，从而混凝土构件的收缩进行控制，可制备出收缩性能良好乃至不收缩的混凝土产品。
附图说明
图1为实施例1流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明不仅限于这些实施例。以下实施例中镍渣为三级：
细粉 粒径≤0.15
较粗镍渣 粒径0.15mm~5mm
粗镍渣 粒径≥5mm
镍渣粉为细粉进一步粉磨得到，比表面积为400m2/kg。
较粗镍进行进一步的筛选，得到粗镍砂和细镍砂，其中粗镍砂细度模数µ f为3.6~3.0，细镍砂细度模数µ f为2.1~1.5。
实施例1
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡1天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为200kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为160kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例2
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡2天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为200kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为160kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例3
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡3天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为200kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为160kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例4
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡4天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为200kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为160kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例5
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡5天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为200kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为160kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例6
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡6天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为200kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为160kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例7
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡6天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为190kg，水的质量为170kg，镍渣粉的质量为150kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例8
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡6天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为190kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为170kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例9
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡6天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为210kg，水的质量为175kg，镍渣粉的质量为150kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
实施例10
经破碎，粉磨，分级后的镍渣在装有饱和石灰水的处理池中浸泡6天，取出烘干。P.O 42.5普通硅酸盐水泥的质量为210kg，水的质量为180kg，镍渣粉的质量为170kg，镍渣砂其中粗镍砂的质量为600kg，细镍砂的质量为200kg，镍渣粗骨料的质量为1050kg。将各原料组分按照上述比例根据GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》方法人工捣实制备得到边长为150mm的立方体标准试块。置于标准养护箱内（温度约25℃，湿度约95%）养护48h后脱模，继续在20℃下，控制湿度约95%养护至28d，得到高掺量镍渣混凝土的标准试块。采用GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土试块的抗压强度。采用GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测定混凝土试块的收缩率。结果如附表1所示。
附表1：全镍渣-水泥混凝土的性能测定
| 养护时间 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | |
| 抗压强度（MPa） | 28d | 35.2 | 37.2 | 38.8 | 40.4 | 41.7 | 42.8 | 41.5 | 42.0 | 43.3 | 43.7 |
| 收缩率（％） | 28d | 0.026 | 0.021 | 0.015 | 0.01 | 0.007 | 0.004 | 0.009 | 0.005 | 0.004 | 0.003 |
Claims (6)
1.一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一）镍渣的预处理：将镍渣倒入破碎机内进行破碎；再将破碎后的镍渣按粒径进行分级：
细粉 粒径≤0.15
较粗镍渣 粒径0.15mm~5mm
粗镍渣 粒径≥5mm
将细粉再粉磨得到镍渣粉；
步骤二）将镍渣粉、较粗镍渣和粗镍渣分别浸入到饱和石灰水中1~6天，捞出烘干待用；
步骤三）混合：将如下重量份的原料混合：水泥190-210份，水170-180份，镍渣粉150-170份，较粗镍渣700~900份，粗镍渣900~1200份。
2.如权利要求1所述的一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一）中镍渣粉的比表面积为400m2/kg。
3.如权利要求1所述的一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一）对较粗镍渣进行进一步的筛选，得到粗镍砂和细镍砂，其中粗镍砂细度模数µ f为3.6~3.0，细镍砂细度模数µ f为2.1~1.5；所述步骤三）的较粗镍渣中粗镍砂质量分数为75％，细镍砂质量分数为25％，较粗镍渣的平均细度模数为2.8~2.3。
4.如权利要求1所述的一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤三）中粗镍渣的粒径为5~31.5mm，压碎值为7.0~8.0％。
5.如权利要求1所述的一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤一）中镍渣为水淬冷的镍渣和自然冷却的镍渣的混合物。
6.如权利要求1所述的一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤三）中将如下重量份的重量份的原料混合：水泥190-210份，水170-180份，镍渣粉150-170份，较粗镍渣800份，粗镍渣1050份。
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2018
- 2018-02-07 CN CN201810124610.0A patent/CN108083741B/zh active Active
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