CN116768569B - 一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，包括以下步骤：(1)选择合适粒径的镍渣粉和粉煤灰混合，得到混合粉渣料；(2)对于混合粉渣料进行表面改性处理，得到改性混合粉渣料；(3)将改性混合粉渣料替换掉混凝土生产中的部分集料，然后将混凝土各成分混合在搅拌机内，搅拌均匀形成混凝土复合料；(4)将混凝土复合料通过方桩模具进行灌浆，养护至硬化后，脱模得到所述混凝土方桩。本发明将镍渣和粉煤灰进行表面改性后再引入混凝土内，替代了部分骨料的使用，使最终得到的混凝土方桩的力学性能得到较大的增强，此外，抗收缩性和稳定性也得到较好的改善。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土领域，具体涉及一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法。
背景技术
绿色高性能预应力混凝土方桩是以建筑垃圾和工业废渣生成再生料替代天然砂石和粉料，通过界面强化技术、接枝共聚物降粘协同颗粒降阻技术、矿物掺合料多元复合技术、高活性复合材料和高性能外加剂优选技术等新技术制备而成，将建筑物上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层、岩层上或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度的柱形构件，广泛应用于工业和民用建筑、高层建筑、重型仓储基础，而且还应用于江海大桥、城市高架道路、高等级公路、铁路等领域，具有广阔的发展前景与市场前景。世界银行报告显示，亚洲、非洲以及各新兴市场基础设施建设需求依然很大，其中，新兴市场所占比重最大，未来20年，全球基础设施建设市场需求仍然超过50万亿美元，国际国内市场容量巨大。
由于镍渣质地坚硬，粉磨耗能大，成本高，作为掺和料的使用量仍然不大，为了能够较大量的利用镍渣废料，在混凝土中用镍渣代替集料是有效的利用途径，不仅可解决镍渣堆放对环境的影响，而且有效缓解天然集料资源匮乏的问题。鉴于此，国内外学者进行了部分研究工作。通过利用镍渣来部分代替混凝土的集料，研究其不同添加量对混凝土的减水剂相容性、和易性以及抗压强度等性能的影响。力学性能和耐久性能是镍渣混凝土是否能够大规模推广应用的前提，不同的工程对混凝土性能的要求是不同的，现有的研究无法满足不同工程对混凝土性能的要求，因此，以力学性能和耐久性能为出发点，研究镍渣混凝土性能提升措施和手段，改进生产工艺是必要的，也是也是本发明拟解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明提供一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，包括以下步骤：
(1)选择合适粒径的镍渣粉和粉煤灰混合，得到混合粉渣料；
(2)对于混合粉渣料进行表面改性处理，得到改性混合粉渣料；
(3)将改性混合粉渣料替换掉混凝土生产中的部分集料，然后将混凝土各成分混合在搅拌机内，搅拌均匀形成混凝土复合料；
(4)将混凝土复合料通过方桩模具进行灌浆，养护至硬化后，脱模得到所述混凝土方桩。
优选地，第(1)步中，镍渣粉为高炉镍铁渣粉，粒径范围为0.5-5mm；其中粒径为0.5-1mm(不含1mm)的镍渣粉占总质量的20％，粒径为1-2mm(不含2mm)的镍渣粉占总质量的50％，粒径为2-5mm(含5mm)的镍渣粉占总质量的30％。
优选地，所述高炉镍铁渣粉的成分按照质量百分比计算，包括：
SiO2：35.70％、Al2O3：28.03％、CaO：22.56％、MgO：9.83％、Fe2O3：1.92％、Cr2O3：0.94％、SO3：0.09％，以及不可避免的其他杂质。
优选地，第(1)步中，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，粒径小于45μm。
优选地，第(2)步中，改性混合粉渣料的制备过程包括：
S1.取混合粉渣料加入至去离子水内，室温条件下超声形成均匀地混合液，然后升温至50-60℃，在半小时内持续滴加溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完成后，继续搅拌5-10h后，过滤除去溶液并水洗至少三次，真空干燥，得到第一混合粉渣料；
S2.取烯丙醇缩水甘油醚溶解在二甲基亚砜中，然后加入第一混合粉渣料，滴加三乙胺至pH为8，然后升温至50-60℃，搅拌反应8-12h，自然冷却至室温，使用乙酸调节反应液的pH为6，离心分离出固体产物后，使用去离子水洗涤至洗涤液至中性，真空干燥，得到第二混合粉渣料；
S3.取4-乙烯基吡啶混合在N,N-二甲基甲酰胺内，搅拌溶解之后，再加入第二混合粉渣料，分散均匀之后，升温至70-80℃，加入偶氮二异丁腈，搅拌反应6-8h，反应结束后，过滤出反应固体产物，使用60℃的无水乙醇洗涤三次，真空干燥，得到改性混合粉渣料。
优选地，所述S1中，溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液为偶联剂KH-550和无水乙醇按照质量比例为0.5-1.5:10-20混合得到。
优选地，所述S1中，混合粉渣料、去离子水和溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液的质量比例是1:6-12:5-10。
优选地，所述S2中，第一混合粉渣料、烯丙醇缩水甘油醚和二甲基亚砜的质量比例是1:1.2-1.6:10-20。
优选地，所述S3中，第二混合粉渣料、4-乙烯基吡啶和N,N-二甲基甲酰胺的质量比例是1:0.1-0.3:10-20。
优选地，第(3)步中，混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
120-180份水泥、250-350份粗骨料、160-200份细骨料、80-120份改性混合粉渣料、8-16份增强剂、1.2-3.6份减水剂和140-220份水。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为PO42.5。
优选地，所述粗骨料为的粒径是4.75mm-9.5mm的小石块；所述细骨料为的粒径是0.15-4.75mm的细砂。
优选地，所述增强剂为纤维类增强剂，包括聚丙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维和钢纤维中的至少一种；纤维类增强剂的长度为10-15mm，直径是20-30μm。
优选地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，包括DH-4005型、DH-4004型、DH-701型中的至少一种。
优选地，第(4)步中，混凝土复合料的养护温度是20±5℃，湿度大于95％，养护时间至少是7天。
本发明的有益效果为：
1、本发明对掺杂镍渣的混凝土进行多角度多方面研究，总结已往经验和研究成果的基础上，通过进行镍渣混凝土力学性能和耐久性室内试验，结合国内外研究成果，探寻镍渣混凝土性能提升和生产工艺改进的途径和手段，提供了一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法。在制备混凝土方桩的过程中，并且与常规直接引入镍渣和粉煤灰的方法不同，本发明将镍渣和粉煤灰进行表面改性后再引入混凝土内，替代了部分骨料的使用，使最终得到的混凝土方桩的力学性能得到较大的增强，此外，抗收缩性和稳定性也得到较好的改善。
2、在本发明对于混凝土方桩的制备过程中，使用的原料包括混合粉渣料，混合粉渣料是选择粒径较小的粉煤灰与粒径稍大一些的镍渣混合复配，粉煤灰的粒径为微米级(＜45μm)，而镍渣同时又包括粒径为0.5-1mm(不含1mm)、1-2mm(不含2mm)和2-5mm(含5mm)的三种范围，从而复配到不同粒径大小范围的颗粒，大小不同粒径的结合增加混凝土的密实性。
3、镍渣在混凝土中的添加形式对混凝土构件的开裂、变形影响较大，关系到镍渣混凝土应用的层次，与常规的仅将镍渣或者粉煤灰直接添加混凝土内的方法比较，本发明制备的混凝土方桩强度高、抗裂好、寿命长，耐用性表现优异，长期使用条件下性价比非常高。
4、在对于混合粉渣料的改性处理过程中，先使用含有氨基的偶联剂KH-550处理混合粉渣料，得到表面富含-NH2的第一混合粉渣料；再利用一端含有环氧基、另一端含有双键的醚类化合物(烯丙醇缩水甘油醚)和第一混合粉渣料发生反应，主要利用氨基与环氧基的结合使烯丙醇缩水甘油醚的一端固定在混合粉渣料上，得到第二混合粉渣料；最后使用含有烯烃基团的吡啶化合物(4-乙烯基吡啶)与第二混合粉渣料混合，发生烯烃的聚合反应，由于第二混合粉渣料上的双键结构，因此能够参与反应使聚烯烃吡啶化合物固定包裹在混合粉渣料的表面，最终得到改性混合粉渣料。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
为了更好的理解上述技术方案，下面更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中所使用的高炉镍铁渣粉的成分按照质量百分比计算，包括：
SiO2：35.70％、Al2O3：28.03％、CaO：22.56％、MgO：9.83％、Fe2O3：1.92％、Cr2O3：0.94％、SO3：0.09％，以及不可避免的其他杂质。
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，包括以下步骤：
(1)选择合适粒径的镍渣粉和粉煤灰混合。镍渣粉为高炉镍铁渣粉，粒径范围为0.5-5mm；其中粒径为0.5-1mm(不含1mm)的镍渣粉占总质量的20％，粒径为1-2mm(不含2mm)的镍渣粉占总质量的50％，粒径为2-5mm(含5mm)的镍渣粉占总质量的30％；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，粒径小于45μm；混合后得到混合粉渣料；
(2)对于混合粉渣料进行表面改性处理，得到改性混合粉渣料；
(3)将改性混合粉渣料替换掉混凝土生产中的部分集料，然后将混凝土各成分混合在搅拌机内，搅拌均匀形成混凝土复合料；
混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
150份水泥、300份粗骨料、180份细骨料、100份改性混合粉渣料、12份增强剂、2.4份减水剂和180份水。
其中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为PO42.5；所述粗骨料为的粒径是4.75mm-9.5mm的小石块；所述细骨料为的粒径是0.15-4.75mm的细砂；所述增强剂为聚丙烯纤维，长度为10-15mm，直径是20-30μm；所述减水剂为聚羧酸系减水剂DH-4005型。
(4)将混凝土复合料通过方桩模具进行灌浆，养护至硬化后，养护温度是20±5℃，湿度大于95％，养护时间至少是7天，脱模得到所述混凝土方桩。
上述第(2)步中，改性混合粉渣料的制备过程包括：
S1.取混合粉渣料加入至去离子水内，室温条件下超声形成均匀地混合液，然后升温至50℃，在半小时内持续滴加溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完成后，继续搅拌5-10h后，过滤除去溶液并水洗至少三次，真空干燥，得到第一混合粉渣料；
其中，溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液为偶联剂KH-550和无水乙醇按照质量比例为1:15混合得到；混合粉渣料、去离子水和溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液的质量比例是1:8:10。
S2.取烯丙醇缩水甘油醚溶解在二甲基亚砜中，然后加入第一混合粉渣料，滴加三乙胺至pH为8，然后升温至50℃，搅拌反应10h，自然冷却至室温，使用乙酸调节反应液的pH为6，离心分离出固体产物后，使用去离子水洗涤至洗涤液至中性，真空干燥，得到第二混合粉渣料；
其中，第一混合粉渣料、烯丙醇缩水甘油醚和二甲基亚砜的质量比例是1:1.4:15。
S3.取4-乙烯基吡啶混合在N,N-二甲基甲酰胺内，搅拌溶解之后，再加入第二混合粉渣料，分散均匀之后，升温至75℃，加入偶氮二异丁腈，搅拌反应7h，反应结束后，过滤出反应固体产物，使用60℃的无水乙醇洗涤三次，真空干燥，得到改性混合粉渣料；
其中，第二混合粉渣料、4-乙烯基吡啶和N,N-二甲基甲酰胺的质量比例是1:0.2:15。
实施例2
一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，包括以下步骤：
(1)选择合适粒径的镍渣粉和粉煤灰混合。镍渣粉为高炉镍铁渣粉，粒径范围为0.5-5mm；其中粒径为0.5-1mm(不含1mm)的镍渣粉占总质量的20％，粒径为1-2mm(不含2mm)的镍渣粉占总质量的50％，粒径为2-5mm(含5mm)的镍渣粉占总质量的30％；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，粒径小于45μm；混合后得到混合粉渣料；
(2)对于混合粉渣料进行表面改性处理，得到改性混合粉渣料；
(3)将改性混合粉渣料替换掉混凝土生产中的部分集料，然后将混凝土各成分混合在搅拌机内，搅拌均匀形成混凝土复合料；
混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
120份水泥、250份粗骨料、160份细骨料、80份改性混合粉渣料、8份增强剂、1.2份减水剂和140份水。
其中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为PO42.5；所述粗骨料为的粒径是4.75mm-9.5mm的小石块；所述细骨料为的粒径是0.15-4.75mm的细砂；所述增强剂玄武岩纤维，长度为10-15mm，直径是20-30μm；所述减水剂为聚羧酸系减水剂DH-4004型。
(4)将混凝土复合料通过方桩模具进行灌浆，养护至硬化后，养护温度是20±5℃，湿度大于95％，养护时间至少是7天，脱模得到所述混凝土方桩。
上述第(2)步中，改性混合粉渣料的制备过程包括：
S1.取混合粉渣料加入至去离子水内，室温条件下超声形成均匀地混合液，然后升温至50℃，在半小时内持续滴加溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完成后，继续搅拌5h后，过滤除去溶液并水洗至少三次，真空干燥，得到第一混合粉渣料；
其中，溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液为偶联剂KH-550和无水乙醇按照质量比例为0.5:10混合得到；混合粉渣料、去离子水和溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液的质量比例是1:6:5。
S2.取烯丙醇缩水甘油醚溶解在二甲基亚砜中，然后加入第一混合粉渣料，滴加三乙胺至pH为8，然后升温至50℃，搅拌反应8h，自然冷却至室温，使用乙酸调节反应液的pH为6，离心分离出固体产物后，使用去离子水洗涤至洗涤液至中性，真空干燥，得到第二混合粉渣料；
其中，第一混合粉渣料、烯丙醇缩水甘油醚和二甲基亚砜的质量比例是1:1.2:10。
S3.取4-乙烯基吡啶混合在N,N-二甲基甲酰胺内，搅拌溶解之后，再加入第二混合粉渣料，分散均匀之后，升温至70℃，加入偶氮二异丁腈，搅拌反应6h，反应结束后，过滤出反应固体产物，使用60℃的无水乙醇洗涤三次，真空干燥，得到改性混合粉渣料；
其中，所述S3中，第二混合粉渣料、4-乙烯基吡啶和N,N-二甲基甲酰胺的质量比例是1:0.1:10。
实施例3
一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，包括以下步骤：
(1)选择合适粒径的镍渣粉和粉煤灰混合。镍渣粉为高炉镍铁渣粉，粒径范围为0.5-5mm；其中粒径为0.5-1mm(不含1mm)的镍渣粉占总质量的20％，粒径为1-2mm(不含2mm)的镍渣粉占总质量的50％，粒径为2-5mm(含5mm)的镍渣粉占总质量的30％；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，粒径小于45μm；混合后得到混合粉渣料；
(2)对于混合粉渣料进行表面改性处理，得到改性混合粉渣料；
(3)将改性混合粉渣料替换掉混凝土生产中的部分集料，然后将混凝土各成分混合在搅拌机内，搅拌均匀形成混凝土复合料；
混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
180份水泥、350份粗骨料、200份细骨料、120份改性混合粉渣料、16份增强剂、3.6份减水剂和220份水。
其中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为PO42.5；所述粗骨料为的粒径是4.75mm-9.5mm的小石块；所述细骨料为的粒径是0.15-4.75mm的细砂；所述增强剂为钢纤维，长度为10-15mm，直径是20-30μm；所述减水剂为聚羧酸系减水剂DH-701型。
(4)将混凝土复合料通过方桩模具进行灌浆，养护至硬化后，养护温度是20±5℃，湿度大于95％，养护时间至少是7天，脱模得到所述混凝土方桩。
上述第(2)步中，改性混合粉渣料的制备过程包括：
S1.取混合粉渣料加入至去离子水内，室温条件下超声形成均匀地混合液，然后升温至60℃，在半小时内持续滴加溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完成后，继续搅拌5-10h后，过滤除去溶液并水洗至少三次，真空干燥，得到第一混合粉渣料；
其中，溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液为偶联剂KH-550和无水乙醇按照质量比例为1.5:20混合得到；混合粉渣料、去离子水和溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液的质量比例是1:12:10。
S2.取烯丙醇缩水甘油醚溶解在二甲基亚砜中，然后加入第一混合粉渣料，滴加三乙胺至pH为8，然后升温至60℃，搅拌反应12h，自然冷却至室温，使用乙酸调节反应液的pH为6，离心分离出固体产物后，使用去离子水洗涤至洗涤液至中性，真空干燥，得到第二混合粉渣料；
其中，第一混合粉渣料、烯丙醇缩水甘油醚和二甲基亚砜的质量比例是1:1.6:20。
S3.取4-乙烯基吡啶混合在N,N-二甲基甲酰胺内，搅拌溶解之后，再加入第二混合粉渣料，分散均匀之后，升温至80℃，加入偶氮二异丁腈，搅拌反应8h，反应结束后，过滤出反应固体产物，使用60℃的无水乙醇洗涤三次，真空干燥，得到改性混合粉渣料；
其中，所述S3中，第二混合粉渣料、4-乙烯基吡啶和N,N-二甲基甲酰胺的质量比例是1:0.3:20。
对比例1
一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，与实施例1的区别是，不对混合粉渣料进行表面改性处理，即混凝土复合料的成分不相同，混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
150份水泥、300份粗骨料、180份细骨料、100份混合粉渣料、12份增强剂、2.4份减水剂和180份水。
对比例2
一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，与实施例1的区别是，混合粉渣料进行表面改性处理的方式不同(仅对混合粉渣料使用偶联剂KH-550处理)，即混凝土复合料的成分不相同，混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
150份水泥、300份粗骨料、180份细骨料、100份改性混合粉渣料、12份增强剂、2.4份减水剂和180份水。
改性混合粉渣料的制备过程包括：
取混合粉渣料加入至去离子水内，室温条件下超声形成均匀地混合液，然后升温至50℃，在半小时内持续滴加溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完成后，继续搅拌5-10h后，过滤除去溶液并水洗至少三次，真空干燥，得到改性混合粉渣料；
其中，溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液为偶联剂KH-550和无水乙醇按照质量比例为1:15混合得到；混合粉渣料、去离子水和溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液的质量比例是1:8:10。
对比例3
一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，与实施例1的区别是，混合粉渣料进行表面改性处理的方式不同(对混合粉渣料使用偶联剂KH-550处理，然后直接与购买的聚(4-乙烯吡啶)复合处理)，即混凝土复合料的成分不相同，混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
150份水泥、300份粗骨料、180份细骨料、100份改性混合粉渣料、12份增强剂、2.4份减水剂和180份水。
改性混合粉渣料的制备过程包括：
S1.取混合粉渣料加入至去离子水内，室温条件下超声形成均匀地混合液，然后升温至50℃，在半小时内持续滴加溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完成后，继续搅拌5-10h后，过滤除去溶液并水洗至少三次，真空干燥，得到第一混合粉渣料；
其中，溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液为偶联剂KH-550和无水乙醇按照质量比例为1:15混合得到；混合粉渣料、去离子水和溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液的质量比例是1:8:10。
S2.称取聚(4-乙烯吡啶)混合在N,N-二甲基甲酰胺内，搅拌溶解之后，再加入第一混合粉渣料，分散均匀之后，搅拌混合12h，然后减压除去溶剂后，得到改性混合粉渣料。
其中，第一混合粉渣料、聚(4-乙烯吡啶)和N,N-二甲基甲酰胺的质量比例是1:0.2:15。
实验例
本发明研发了一种高强高韧混凝土方桩，利用粉煤灰、矿粉多组分结合开发了能够有良好性能表现的改性混合粉渣料，从而提高水泥基体的强度和韧性，最终提高超高性能混凝土的动态力学性能。
为了进一步地验证本发明的效果，对于实施例1、对比例1-3制备的混凝土方桩材料进行性能上的检测比较，抗压强度和抗折强度检测参照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，耐久性检测参照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》结果如表1所示：
表1
| 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 7d抗压强度(MPa) | 45.4 | 38.5 | 40.2 | 41.3 |
| 28d抗压强度(MPa) | 62.8 | 51.4 | 57.2 | 58.7 |
| 7d抗折强度(MPa) | 8.2 | 6.5 | 7.1 | 7.3 |
| 28d抗折强度(MPa) | 9.8 | 7.4 | 8.2 | 8.5 |
| 7d收缩率(％) | 0.007 | 0.036 | 0.025 | 0.020 |
| 28d收缩率(％) | 0.011 | 0.078 | 0.047 | 0.039 |
从上表1中是能够看出，本发明实施例1的抗压强度和抗折强度无论前期还是后期都具有更好的表现，而收缩率更是比普通(对比例1)的混合矿渣粉制备的混凝土材料低了5-7倍，说明使用本发明实施例1的方法制备的镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩具有高强度、高韧性以及高稳定性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选择合适粒径的镍渣粉和粉煤灰混合，得到混合粉渣料；
（2）对于混合粉渣料进行表面改性处理，得到改性混合粉渣料；
（3）将改性混合粉渣料替换掉混凝土生产中的部分集料，然后将混凝土各成分混合在搅拌机内，搅拌均匀形成混凝土复合料；
（4）将混凝土复合料通过方桩模具进行灌浆，养护至硬化后，脱模得到所述混凝土方桩；
第（2）步中，改性混合粉渣料的制备过程包括：
S1.取混合粉渣料加入至去离子水内，室温条件下超声形成均匀地混合液，然后升温至50-60℃，在半小时内持续滴加溶有偶联剂KH-550的乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完成后，继续搅拌5-10h后，过滤除去溶液并水洗至少三次，真空干燥，得到第一混合粉渣料；
S2.取烯丙醇缩水甘油醚溶解在二甲基亚砜中，然后加入第一混合粉渣料，滴加三乙胺至pH为8，然后升温至50-60℃，搅拌反应8-12h，自然冷却至室温，使用乙酸调节反应液的pH为6，离心分离出固体产物后，使用去离子水洗涤至洗涤液至中性，真空干燥，得到第二混合粉渣料；
S3.取4-乙烯基吡啶混合在N,N-二甲基甲酰胺内，搅拌溶解之后，再加入第二混合粉渣料，分散均匀之后，升温至70-80℃，加入偶氮二异丁腈，搅拌反应6-8h，反应结束后，过滤出反应固体产物，使用60℃的无水乙醇洗涤三次，真空干燥，得到改性混合粉渣料。
2.根据权利要求1所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，第（1）步中，镍渣粉为高炉镍铁渣粉，粒径范围为0.5-5mm；其中粒径大于等于0.5mm且小于1mm的镍渣粉占总质量的20%，粒径为大于等于1mm且小于2mm的镍渣粉占总质量的50%，粒径为大于等于2mm且小于等于5mm的镍渣粉占总质量的30%；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，粒径小于45μm。
3.根据权利要求2所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，所述高炉镍铁渣粉的成分按照质量百分比计算，包括：
SiO2：35.70%、Al2O3：28.03%、CaO：22.56%、MgO：9.83%、Fe2O3：1.92%、Cr2O3：0.94%、SO3：0.09%，以及不可避免的其他杂质。
4.根据权利要求1所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，第（3）步中，混凝土复合料的成分按照重量份数计算，包括：
120-180份水泥、250-350份粗骨料、160-200份细骨料、80-120份改性混合粉渣料、8-16份增强剂、1.2-3.6份减水剂和140-220份水；
所述增强剂为纤维类增强剂，包括聚丙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维和钢纤维中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为PO42.5。
6.根据权利要求4所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，所述粗骨料为的粒径是4.75mm-9.5mm的小石块；所述细骨料为的粒径是0.15-4.75mm的细砂。
7.根据权利要求4所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，所述纤维类增强剂的长度为10-15mm，直径是20-30μm。
8.根据权利要求4所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，包括DH-4005型、DH-4004型、DH-701型中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种利用镍渣和粉煤灰复掺制备混凝土方桩的方法，其特征在于，第（4）步中，混凝土复合料的养护温度是20±5℃，湿度大于95%，养护时间至少是7天。
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