CN111559901B - 碱激活再生镍渣水泥混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱激活再生镍渣水泥混凝土，其是以再生粉体部分取代镍渣制得的单组分碱激活再生粉体‑镍渣水泥为原料，并采用再生粉体部分取代细骨料而制得。再生粉体中含有的水泥石具有活性并含有大量的CaO，可补充碱激发水泥所需的CaO，将其与镍渣和碱激发剂共同球磨，在机械化学作用下，产生的化学反应可提升再生粉体的活性，并在水化过程中起到填充效应，提升水泥的性能，再进一步利用再生粉体取代细骨料生产再生混凝土，可进一步提高再生粉体的资源化利用率。

Description

碱激活再生镍渣水泥混凝土
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种碱激活再生镍渣水泥混凝土。
背景技术
废弃混凝土是建筑垃圾主要成分之一，约占建筑垃圾总量的30％~40%，将废弃混凝土破碎成再生骨料用于生产再生混凝土是废弃混凝土的主要资源化利用途径。
废弃混凝土中含有30%左右的水泥石砂浆，这些水泥砂浆除少量附着在天然骨料表面形成再生粗骨料之外，大部分在破碎过程中形成粒径小于5mm的再生砂与再生粉体混合物（统称再生粉体），其质量约占再生骨料总量的20%左右。目前对于这部分的应用一般是把0.15-5mm部分作再生细骨料，经水洗后部分取代天然骨料（取代率通常不高于30%）用于生产中低强度的再生混凝土，将0.15mm以下的部分用于填埋或经粉磨后少部分取代水泥用于生产混凝土，但取代率一般不宜高于10%。然而，这部分废弃物的主要成分为水泥石，里面含有大量的水化硅酸钙、钙矾石、氢氧化钙等水化产物和未水化的水泥，活性较高，可作为生产碱激活水泥的原材料之一，以补充碱激活水泥所需的碱离子，但由于再生粉体颗粒较粗，且吸水率为11%左右，远高于天然骨料，难以直接利用其活性。
镍渣碱激活水泥是一种环保节能的新型水泥，可有效降低生产水泥的能耗及其对环境的污染，并能有效解决镍渣对环境的污染。本发明采用镍渣、再生粉体与固体碱激发剂混合后进行球磨，利用球磨过程中的机械化学作用激活再生粉体、镍渣生产碱激活再生粉体-镍渣水泥，并采用再生粉体取代部分细骨料，生产碱激活再生粉体-砂浆水泥混凝土，可有效提高了再生粉体的资源化价值和资源化率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碱激活再生镍渣水泥混凝土，其可有效提高再生粉体的资源化利用率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碱激活再生镍渣水泥混凝土，其原料组成按重量份计为：单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥1份、再生粉体0-1份、细骨料0-3份、水0.3-0.45份。
所述单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥是将镍渣、再生粉体、碱激发剂按比例称量后球磨混合制得，其比表面积大于330m2/kg；其中各原料的用量按重量份计为：镍渣7-10份、再生粉体0-3份、碱激发剂0.5-2份。
所述碱激发剂为NaOH、Na2SiO3、Na2CO3、K2SiO3中的一种或几种。
所述再生粉体为废弃混凝土破碎过程中产生的、粒径不大于5mm的粉砂混合物。
所述细骨料为天然砂、人工砂。
本发明的显著优点在于：
再生粉体作为生产单组分碱激活水泥的原材料既能提高再生粉体的利用价值，又能补充碱激活水泥水化过程中所需的碱离子，粗颗粒的镍渣与再生粉体在机械化学激活作用下与碱激发剂发生化学反应，可提高颗粒细度与水泥的活性，又无需额外耗能，提升了再生粉体的资源化利用价值。在此基础上，进一步利用再生粉体取代细骨料生产再生混凝土，可进一步提高再生粉体的资源化利用率。
附图说明
图1为纯再生粉体、球磨后的纯再生粉体及与镍渣按4:1共同球磨后所得粉体的XRD图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
所用再生粉体为废弃混凝土破碎过程中产生的、粒径不大于5mm的粉砂混合物。
实施例1：
将镍渣、再生粉体、Na2SiO3、Na2CO3按质量比7：3：0.98：0.28称量后，先将镍渣与再生粉体共同高速球磨2h，再投入Na2SiO3、Na2CO3球磨半小时，制得单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥。
按单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥1份、再生粉体0.6份、标准砂1.4份，水0.35份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到60.5Mpa。
实施例2：
将镍渣、Na2SiO3、Na2CO3按质量比10：0.98：0.28称量后，先将镍渣高速球磨2h，再投入Na2SiO3、Na2CO3球磨半小时，制得单组分碱激活镍渣水泥。
按单组分碱激活镍渣水泥1份、再生粉体0.6份、标准砂1.4份，水0.35份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到72.3Mpa。
实施例3：
将镍渣、K2SiO3、Na2CO3按质量比10：1.24：0.28称量后，先将镍渣高速球磨2h，再投入K2SiO3、Na2CO3球磨半小时，制得单组分碱激活镍渣水泥。
按单组分碱激活镍渣水泥1份、再生粉体1份、标准砂1份，水0.35份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到59.3Mpa。
实施例4：
将镍渣、再生粉体、Na2SiO3、Na2CO3按质量比8：2：0.98：0.28称量后，先将镍渣与再生粉体共同高速球磨2h，再投入Na2SiO3、Na2CO3球磨半小时，制得单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥。
按单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥1份、标准砂2份，水0.35份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到71.6Mpa。
对比例1：
将镍渣、再生粉体、Na2SiO3、Na2CO3按质量比8：2：0.98：0.28称量后，先将镍渣高速球磨2h，再投入Na2SiO3、Na2CO3球磨半小时，最后加入再生粉体混合，制得单组分碱激活镍渣水泥。
按单组分碱激活镍渣水泥1份，标准砂2份，水0.35份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到57.6Mpa。
对比例2：
将镍渣、再生粉体、Na2SiO3、Na2CO3按质量比8：2：0.98：0.28称量后，先将镍渣、再生粉体分别高速球磨2h，然后在磨细的镍渣中投入Na2SiO3、Na2CO3，球磨半小时，再加入磨细的再生粉体混合，制得单组分碱激活镍渣水泥。
按单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥1份，标准砂2份，水0.35份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到54.3Mpa。
通过实施例4与对比例1的比较可以看出，再生粉体、镍渣与碱一起球磨后制备的碱激活再生镍渣水泥混凝土的强度高于再生粉体不磨细而直接替代镍渣制备的碱激活镍渣水泥混凝土，其强度提高了24.3%。
通过实施例4与对比例2的比较可以看出，实施例4所得碱激活再生镍渣水泥混凝土的强度高于对比例2将再生粉体与镍渣分别球磨制备的碱激活镍渣水泥混凝土，其强度提高了31.9%。
结合图1共同球磨所得粉体中Clinochlore、Muscovite、MgAl2O4和CaCO3含量的减少可知，共同球磨过程中确实发生了机械化学反应，其可激活单组分镍渣-再生粉体碱激活水泥的活性，使综合强度得以提高。
现有研究中仅使用粒径0.15mm以下的再生粉体取代水泥，且取代量在10%左右。本发明是采用废弃混凝土破碎过程中产生的粒径在5mm以下的粉砂混合物进行取代，且其对镍渣的取代量可达30%，对细骨料砂的取代量可达50%，而所得混凝土28d的强度值仍然可以达到50Mpa以上，足以满足工程需求。
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 (2)

1.一种碱激活再生镍渣水泥混凝土，其特征在于：其原料组成按重量份计为：单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥1份、再生粉体0-1份、细骨料0-3份、水0.3-0.45份；
所述单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥是将镍渣、再生粉体、碱激发剂按比例称量后球磨混合制得；其中各原料的用量按重量份计为：镍渣7-10份、再生粉体0-3份、碱激发剂0.5-2份，单组分碱激活再生粉体-镍渣水泥中的再生粉体不为0；
所述再生粉体为废弃混凝土破碎过程中产生的、粒径不大于5mm的粉砂混合物。
2.根据权利要求1所述的碱激活再生镍渣水泥混凝土，其特征在于：所述碱激发剂为NaOH、Na2SiO3、Na2CO3、K2SiO3中的一种或几种。
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