CN109369090B - 一种镍渣陶粒制备的装配式混凝土构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式混凝土构件的制备方法，每立方米混凝土中各原材料用量如下:水泥180~220kg，矿粉100~140kg，粉煤灰40~60kg，江砂650~700kg，镍渣陶粒550~600kg，水160~170kg，减水剂6.2~7.4kg。该混凝土以镍渣陶粒为镍渣陶粒，以比表面积为600~650m2/kg的微米级超活性矿渣粉和细度为8%~12%的Ⅰ级粉煤灰为矿物掺合料。本发明还提供了一种镍渣陶粒的制备方法，该陶粒的原料以重量百分比计包括50~70%的镍渣，25~40%的铝矾土，2~5%的珍珠岩，3~5%的粘土，经粉磨、混合搅拌均匀、造粒、成球、烘干及锻烧制得镍渣陶粒成品，实现了对镍渣的有效回收利用，产品附加值高；所制备的镍渣陶粒粒径在5~25mm具有连续级配，其中5mm~10mm占5~10%、10~16mm占15~30%、16~25mm占60~80%，筒压强度高，堆积密度低，同时其保温隔热、耐火性、抗冻性和耐久性等性能较好。

Description

一种镍渣陶粒制备的装配式混凝土构件
技术领域
本发明涉及装配式混凝土构件技术领域，且特别涉及一种镍渣陶粒制备的装配式混凝土构件。
背景技术
近年来，随着国家对装配式建筑和工业化住宅的推进，装配式构件如雨后春笋般快速发展。混凝土装配式构件是以混凝土为基本材料预先在工厂制成的建筑构件，包括梁、板、柱及建筑装修配件等。若以传统的普通商品混凝土为基本材料制备的装配式构件可以达到设计强度要求，但存在密度大，运输成本高的问题，以加气混凝土板材和砌块为基本材料制备的装配式构件虽然质量轻，运输方便，但其强度低，只能够作为非承重墙，屋面板等。而以陶粒混凝土为基本材料制备的装配式构件可以同时满足质轻和高强两个要求。
陶粒，顾名思义，就是陶质的颗粒。陶粒的外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，它的表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度。陶粒的粒径一般为5～20㎜，最大的粒径为25㎜。陶粒一般用来取代混凝土中的碎石和卵石。陶粒具有优异的性能，由于其密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。发明专利CN101838530B公开了一种低密度高强陶粒支撑剂及其制备方法，其烧成温度为1350~1450℃，能耗高。发明专利CN102351557B公开了一种活性污泥掺混粉煤灰免烧陶粒的制备方法，污泥资源化利用制备陶粒，但所得陶粒抗压强度不高。虽然目前公开了很多陶粒的制备方法，但存在着生产能耗高，所得产品性能不高两个问题。
镍渣是有色金属镍生产过程中排放的工业固体废弃物，其化学成分中包括大量的SiO2、Al2O3。我国镍渣年排放量超过400万吨，并且还在逐年增长，目前对其处理的方法主要为露天堆存，不仅占用大量的土地资源，而且带来一系列的环境问题。如何对镍渣进行资源化、高值化、无害化处理，使之变废为宝，成为一个迫切需要解决的问题，并且镍渣的综合处理利用是符合可持续发展要求的选择。目前对镍渣的利用主要集中在水泥混凝土和玻璃方面。发明专利CN108083741B公开了一种全掺镍渣预拌混凝土的制备方法，发明专利CN105200981B公开了镍渣水泥桩及其制备方法，发明专利CN103553333B公开了富铁镍渣微晶玻璃及制备方法等，这些方法对镍渣进行了有效的处理利用，但值得的产品附加值低。因此，需要开发附加值高的新产品，为镍渣的资源化利用开辟新途径。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种装配式混凝土构件，其由按重量份数计的以下第一原料混合制得，第一原料包括：水泥180~220kg，矿粉100~140kg，粉煤灰40~60kg，江砂650~700kg，镍渣陶粒550~600kg，水160~170kg，减水剂6.2~7.4kg。
进一步地，在本发明较佳实施例中，第一原料包括：水泥190~210kg，矿粉110-130kg，粉煤灰45~55kg，江砂660~690kg，镍渣陶粒560~590kg，水163~168kg，减水剂6.5~7kg。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述矿粉为微米级超活性矿渣粉，其比表面积为600~650m2/kg，28d活性指数115%以上，可以有效改善拌合混凝土的工作性和和易性。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度为8%~12%。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述减水剂为聚醚型聚羧酸高性能减水剂，其减水率为24~28%。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述镍渣陶粒在粒径5-25mm具有连续级配；所述江砂的细度模数为2.8，制得的装配式混凝土构件具有质量轻，强度高的优点。
本发明的另一目的在于提供了一种镍渣陶粒及其制备方法，制备方法简单，制得的陶粒成品在5~25mm具有连续级配，其中5mm~10mm占5~10%、10~16mm占15~30%、16~25mm占60~80%，密度小，强度高，主要解决镍渣资源化、无害化、高值化利用问题。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种镍渣陶粒，其由按重量百分比计的以下第二原料制成，第二原料包括：50~70%的镍渣，25~40%的铝矾土，2~5%的珍珠岩，3~5%的粘土。
进一步地，在本发明较佳实施例中，镍渣为金属镍冶炼过程中形成的工业废渣，其SiO2含量为50~65%，Al2O3含量为5~15%。Fe2O3含量为5~8%，高温烧结时可以降低液相温度；粘土作为原料的一部分可以起到粘结的作用。
进一步地，在本发明较佳实施例中，第二原料还包括羟丙基甲基纤维素，其主要作为塑化剂，掺量为原料总质量的0.3~0.5%。
进一步地，在本发明较佳实施例中，第二原料还包括废玻璃，掺量为原料总量的0.8~1%，其主要作为烧结剂，可以在烧结过程中起到助燃的作用。
一种镍渣陶粒的制备方法，其包括以下步骤：
按重量百分比计准备第二原料：50~70%的镍渣，25~40%的铝矾土，2~5%的珍珠岩，3~5%的粘土；
将镍渣、铝矾土、珍珠岩和粘土分别在100℃下烘干，破碎粉磨0.5~1h，过80μm筛；按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程2~3次，制得球形颗粒；将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干1-2h；将烘干后的球形颗粒在1200~1300℃下锻烧2-3h，升温速率为3~5℃/min，降温速率为5~7℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒成品。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例的镍渣陶粒的原料以重量百分比计包括50~70%的镍渣，25~40%的铝矾土，2~5%的珍珠岩，3~5%的粘土，所用镍渣为工业固体废弃物，来源丰富，成本低廉，实现了对镍渣的资源化、无害化、高值化利用，所制得的镍渣陶粒产品附加值高。所得镍渣陶粒产品的技术参数如下：（1）堆积密度：750~950kg/m3;（2）表观密度：1200~1500kg/m3；（3）筒压强度：5~7MPa；（4）产品粒径为5~25mm，具有连续级配；（5）1h吸水率：≤8%；（6）导热系数：≤0.1w/m·k。产品符合国家轻集料标准GB/T17431.1-2010要求，产品质量达到优等品。
本发明所述的镍渣陶粒的制备方法简单易行、成本低，实现了对镍渣的资源化利用，具有良好的经济效益和社会效益。
本发明实施例的装配式混凝土构件以微米级超活性矿渣粉和Ⅰ级粉煤灰为矿物掺合料，有效改善拌合混凝土的工作性和和易性；以镍渣陶粒为粗骨料，混凝土容重为1780~1800kg/m3，抗压强度为35~42MPa，具有质轻高强的优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的装配式混凝土构件，镍渣陶粒及其制备工艺进行具体说明。
本发明提供一种装配式混凝土构件，其由按重量份数计的以下第一原料混合制得，第一原料包括：水泥180~220kg，矿粉100~140kg，粉煤灰40~60kg，江砂650~700kg，镍渣陶粒550~600kg，水160~170kg，减水剂6.2~7.4kg。优选的，第一原料包括：水泥190~210kg，矿粉110~130kg，粉煤灰45~55kg，江砂660~690kg，镍渣陶粒560~590kg，水163~168kg，减水剂6.5~7kg。进一步优选的，200kg，矿粉120kg，粉煤灰50kg，江砂670kg，镍渣陶粒580kg，水164kg，减水剂6.8kg。
其中，矿粉为微米级超活性矿渣粉，其比表面积为600~650m2/kg，28d活性指数115%以上，可以有效改善拌合混凝土的工作性和和易性；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度为8~12%；减水剂为聚醚型聚羧酸高性能减水剂，其减水率为24~28%；镍渣陶粒在粒径5-25mm上具有连续级配。
本发明还提供一种镍渣陶粒，其由按重量百分比计的以下第二原料制成，第二原料包括：50~70%的镍渣，25~40%的铝矾土，2~5%的珍珠岩，3~5%的粘土。优选的，第二原料包括：55~65%的镍渣，30~35%的铝矾土，2~4%的珍珠岩，3~4%的粘土。进一步优选的，第二原料包括：60%的镍渣，35%的铝矾土，2%的珍珠岩，3%的粘土。
其中，镍渣为金属镍冶炼过程中形成的工业废渣，其SiO2含量为50~65%，Al2O3含量为5~15%。Fe2O3含量为5~8%，高温烧结时可以降低液相温度。
在上述方案的基础上，第二原料优选还包括羟丙基甲基纤维素，其主要作为塑化剂，掺量为原料总量的0.3~0.5%；第二原料优选还包括废玻璃，废玻璃的主要成分为二氧化硅和其他氧化物，废玻璃外掺原料总量的0.8~1%，其主要作为烧结剂，可以在烧结过程中起到助燃的作用。
本发明还提供了一种镍渣陶粒的制备工艺，其包括以下步骤：
按重量百分比计准备第二原料：50~70%的镍渣，25~40%的铝矾土，2~5%的珍珠岩，3~5%的粘土；
将镍渣、铝矾土、珍珠岩和粘土分别在100℃下烘干，破碎粉磨0.5~1h，过80μm筛；
按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；
将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程2~3次，制得球形颗粒；
将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干1-2h；
将烘干后的球形颗粒在1200~1300℃下锻烧2-3h，升温速率为3~5℃/min，降温速率为5~7℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒。
以下结合实施例对本发明的特征和能作进一步的详细描述。
实施例1
1.本发明实施例提供了一种装配式混凝土构件，按照以下方法制备：
准备180kg水泥，140kg矿粉，60kg粉煤灰，650kg江砂，600kg镍渣陶粒，160kg水，以及6.2kg减水剂，混合制得本实施例的装配式混凝土构件。
2.本发明实施例还提供了一种镍渣陶粒，按照以下方法制备：
准备50kg镍渣，40kg铝矾土，5kg珍珠岩，5kg粘土，0.3kg羟丙基甲基纤维素以及1kg废玻璃；将镍渣、铝矾土、珍珠岩和粘土分别在100℃下烘干，破碎粉磨0.5h，过80μm筛；按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程2次，制得球形颗粒；将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干1h；将烘干后的球形颗粒在1200℃下锻烧2h，升温速率为3℃/min，降温速率为5℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒。
实施例2
1.本发明实施例提供了一种装配式混凝土构件，按照以下方法制备：
准备190kg水泥，130kg矿粉，60kg粉煤灰，660kg江砂，590kg镍渣陶粒，162kg水，以及6.5kg减水剂，混合制得本实施例的装配式混凝土构件。
2.本发明实施例还提供了一种镍渣陶粒，按照以下方法制备：
准备55kg镍渣，38kg铝矾土，3kg珍珠岩，4kg粘土，0.4kg羟丙基甲基纤维素以及0.9kg废玻璃；将镍渣、铝矾土、珍珠岩和粘土分别在100℃下烘干，破碎粉磨0.5h，过80μm筛；按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程2次，制得球形颗粒；将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干1h；将烘干后的球形颗粒在1250℃下锻烧2.5h，升温速率为4℃/min，降温速率为6℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒。
实施例3
1.本发明实施例提供了一种装配式混凝土构件，按照以下方法制备：
准备200kg水泥，120kg矿粉，50kg粉煤灰，670kg江砂，580kg镍渣陶粒，164kg水，以及6.8kg减水剂，混合制得本实施例的装配式混凝土构件。
2.本发明实施例还提供了一种镍渣陶粒，按照以下方法制备：
准备60kg镍渣，35kg铝矾土，2kg珍珠岩，3kg粘土，0.5kg羟丙基甲基纤维素以及1kg废玻璃；将镍渣、铝矾土、珍珠岩和粘土分别在100℃下烘干，破碎粉磨0.5h，过80μm筛；按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程2次，制得球形颗粒；将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干1h；将烘干后的球形颗粒在1300℃下锻烧3h，升温速率为5℃/min，降温速率为7℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒。
实施例4
1.本发明实施例提供了一种装配式混凝土构件，按照以下方法制备：
准备200kg水泥，120kg矿粉，50kg粉煤灰，680kg江砂，570kg镍渣陶粒，166kg水，以及7.0kg减水剂，混合制得本实施例的装配式混凝土构件。
2.本发明实施例还提供了一种镍渣陶粒，按照以下方法制备：
准备65kg镍渣，30kg铝矾土，2kg珍珠岩，3kg粘土，0.3kg羟丙基甲基纤维素以及0.8kg废玻璃；将镍渣、铝矾土、珍珠岩和粘土分别在100℃下烘干，破碎粉磨1h，过80μm筛；按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程3次，制得球形颗粒；将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干2h；将烘干后的球形颗粒在1200℃下锻烧2h，升温速率为3℃/min，降温速率为5℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒。
实施例5
1.本发明实施例提供了一种装配式混凝土构件，按照以下方法制备：
准备210kg水泥，110kg矿粉，40kg粉煤灰，690kg江砂，560kg镍渣陶粒，168kg水，以及7.2kg减水剂，混合制得本实施例的装配式混凝土构件。
2.本发明实施例还提供了一种镍渣陶粒，按照以下方法制备：
准备67kg镍渣，26kg铝矾土，4kg珍珠岩，3kg粘土，0.4kg羟丙基甲基纤维素以及0.9kg废玻璃；将镍渣、铝矾土、珍珠岩和粘土分别在100℃下烘干，破碎粉磨1h，过80μm筛；按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程3次，制得球形颗粒；将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干2h；将烘干后的球形颗粒在1250℃下锻烧2.5h，升温速率为4℃/min，降温速率为6℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒。
实施例6
1.本发明实施例提供了一种装配式混凝土构件，按照以下方法制备：
准备220kg水泥，100kg矿粉，40kg粉煤灰，700kg江砂，550kg镍渣陶粒，170kg水，以及7.4kg减水剂，混合制得本实施例的装配式混凝土构件。
2.本发明实施例还提供了一种镍渣陶粒，按照以下方法制备：
准备70kg镍渣，25kg铝矾土，2kg珍珠岩，3kg羟丙基甲基纤维素以及1kg废玻璃；将镍渣、铝矾土、珍珠岩分别在100℃下烘干，破碎粉磨1h，过80μm筛；按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、羟丙基甲基纤维素和废玻璃，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，期间需重复操作粉碎、混匀和再次成球的过程3次，制得球形颗粒；将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干2h；将烘干后的球形颗粒在1300℃下锻烧3h，升温速率为5℃/min，降温速率为7℃/min，取出冷却，筛分，制得镍渣陶粒。
产品性能检测：分别测试实施例1-6中的装配式混凝土构件7d抗压强度、28d抗压强度和密度，结果如表1所示；以及实施例1-6中的镍渣陶粒的堆积密度、表观密度、筒压强度、1h吸水率、导热系数，结果表2所示。表3为镍渣陶粒的公称直径。
表1装配式混凝土构件的各项性能
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2镍渣陶粒的各项性能
Figure 583325DEST_PATH_IMAGE002
表3镍渣陶粒的粒径分布
Figure DEST_PATH_IMAGE003
由表1可得，本发明实施例制得的装配式混凝土构件在密度仅有1791kg/m3，抗压强度可以达到42.1MPa，具有质轻高强的优点。
由表2可得，本发明实施例制得的镍渣陶粒具有较低的堆积密度、表观密度、1h吸水率，较高的筒压强度，且导热系数低。产品符合国家轻集料标准GB/T17431.1-2010要求，产品质量达到优等品。
由表3可知，镍渣陶粒的粒径为5~25mm，具有连续级配。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种装配式混凝土构件，其特征在于，每立方米混凝土中各原材料用量如下:水泥180～220kg，矿粉100～140kg，粉煤灰40～60kg，江砂650～700kg，镍渣陶粒550～600kg，水160～170kg，减水剂6.2～7.4kg；
镍渣陶粒是由按重量百分比计的以下第二原料制成，所述第二原料包括：50～70%的镍渣，25～40%的铝矾土，2～5%的珍珠岩，3～5%的粘土；
所述的镍渣陶粒在粒径5-25mm具有连续级配，其中5mm～10mm占5～10%、10～16mm占15～30%、16～25mm占60~80%；
所述镍渣SiO2含量为50～65%，Al2O3含量为5~15%；所述珍珠岩中SiO2和Al2O3总含量>85%；
所述第二原料还包括塑化剂羟丙基甲基纤维素，掺量为第二原料总质量的0.3～0.5%；
所述减水剂为聚醚型聚羧酸高性能减水剂，减水率为24～28%；
所述矿粉为微米级超活性矿渣粉，比表面积为600～650m2/kg；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度为45μm筛余8%～12%；
所述镍渣陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土分别在100℃下烘干后粉磨成干粉，粒度要求小于80μm；
（2）按原料配比分别称取镍渣、铝矾土、珍珠岩、粘土、塑化剂，混合搅拌均匀，制得陶粒粉料；
（3）将陶粒粉料送至成球制粒机中造粒成球，制得球形颗粒；
（4）将球形颗粒在100℃的烘箱中烘干1-2h；
（5）将烘干后的球形颗粒在1200～1300℃下锻烧2-3h，冷却，制得镍渣陶粒成品。
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