鎳渣在混凝土中的應(yīng)用研究

唐天佼

（滄興商砼滄州渤海新區(qū)有限公司，河北 滄州 061000）

鎳渣在混凝土中的應(yīng)用研究

唐天佼

（滄興商砼滄州渤海新區(qū)有限公司，河北 滄州 061000）

本文比較全面地研究了鎳渣的特性，并以鎳渣代替天然砂配制了混凝土，研究其對新拌混凝土性能的影響。試驗研究和實際應(yīng)用證明，鎳渣符合建筑用砂的各項指標(biāo)要求。單獨使用鎳渣配制的混凝土性能沒有使用天然砂配制的混凝土性能好，而鎳渣和天然砂按一定比例混合配制的混凝土，與使用天然砂配制的混凝土性能基本一樣。本研究為鎳渣在混凝土中的應(yīng)用提供了參考。

天然砂；混合砂；鎳渣；和易性

0 前言

混凝土作為各種基礎(chǔ)設(shè)施及工業(yè)與民用建筑中的主要建筑材料，以其良好的強度、耐久性和低廉的價格，在各類建設(shè)工程中得到了廣泛應(yīng)用。

隨著混凝土用量的迅猛增加，對天然砂的需求也越來越大。天然砂的大量開采破壞了綠色植被，導(dǎo)致水土流失，造成了影響環(huán)境的嚴(yán)重后果。同時由于部分混凝土生產(chǎn)企業(yè)遠(yuǎn)離內(nèi)陸砂源，天然砂供應(yīng)緊張，時斷時續(xù)，價格也較高。鑒于此種情況，我公司率先使用鎳渣替代部分天然砂。

鎳渣，是將熱熔狀態(tài)下的高爐鎳鐵渣置于水中急速冷卻形成的顆粒狀晶體，大多出自鎳鐵廠。由于其氧化鈣等活性物質(zhì)含量很低，因此無法直接磨細(xì)制成礦渣微粉應(yīng)用到混凝土中，是一種工業(yè)廢料，其物理和化學(xué)性能指標(biāo)與天然砂十分接近。鎳渣與天然砂外觀見圖 1、圖 2。

圖 1 鎳渣

圖 2 天然砂

1 鎳渣的化學(xué)成分

為了全面掌握鎳渣的化學(xué)成分，我公司委托國家建筑材料測試中心對鎳渣做了化學(xué)分析，從各成分來看，鎳渣的主要成分是二氧化硅，與天然砂基本一樣，見表1。

表1 鎳渣化學(xué)性能指標(biāo) %

2 鎳渣的物理性能

2.1 密度

按照 JGJ56—2006《普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》檢驗鎳渣和天然砂的密度，結(jié)果見表2。從表中可以看出鎳渣的表觀密度略高于天然砂?，F(xiàn)行 GB/T14684—2011《建筑用砂標(biāo)準(zhǔn)》對密度及空隙率的要求為，表觀密度大于 2500kg/m3，松散堆積密度大于 1350kg/m3，空隙率小于47%。經(jīng)驗證，鎳渣是符合建筑用砂標(biāo)準(zhǔn)的。

表2 鎳渣和天然砂的密度

2.2 吸水率

按照 JGJ52—2006《普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的方法，測定鎳渣和天然砂的飽和面干吸水率。結(jié)果是天然砂的吸水率為 6.6%，鎳渣的吸水率為 1.0%，鎳渣的吸水率小于天然砂，這是由于鎳渣顆粒表面平整光滑的特性造成的。

2.3 篩分試驗

對天然砂和鎳渣分別進行篩分試驗，結(jié)果見表3、表4。

從表3、4 可以看出，鎳渣顆粒分布較集中、連續(xù)性差，作為混凝土用砂級配不太理想；天然砂顆粒均勻分布、連續(xù)性強，我們可以考慮用鎳渣部分取代天然砂，配制成 Ⅱ 區(qū)混合中砂。通過試驗，基本確定了混合砂中鎳渣與天然砂的比例為 3:7，混合砂篩分試驗見表5。

表3 天然砂篩分表

表4 鎳渣篩分表

表5 混合砂篩分表

3.4 鎳渣其他性能指標(biāo)

鎳渣其他性能指標(biāo)見表6。

表6 鎳渣性能指標(biāo) %

4 混凝土性能試驗

用天然砂、鎳渣及混合砂拌制混凝土進行試驗，混凝土配合比及試驗結(jié)果對比分別見表7、表8。

表7 混凝土配合比 kg/m3

表8 試驗結(jié)果對比

從表中我們可以看出：一是鎳渣拌制的混凝土和易性差，主要體現(xiàn)為保水性差，究其原因主要是鎳渣顆粒表面光滑且細(xì)顆粒較少、吸水率小等；二是混合砂配制的混凝土和易性與天然砂基本相同，強度略高。

5 結(jié)束語

技術(shù)人員經(jīng)過大量的試驗，最終掌握了鎳渣在混凝土生產(chǎn)過程中的使用技術(shù)。在普通混凝土、水下混凝土、路面混凝土、抗凍混凝土等各類型混凝土中也均成功應(yīng)用，效果很好。

混凝土中使用鎳渣主要有以下幾點好處：

（1）調(diào)整砂子顆粒級配，改善混凝土和易性?；炷劣蒙耙灾猩盀樽詈?，而本地區(qū)絕大多數(shù)攪拌站用砂普遍較細(xì)，即便達到了中砂標(biāo)準(zhǔn)，也基本屬于下限。鎳渣的細(xì)度模數(shù)為3.3，屬粗砂，因此，等量的取代部分天然砂可以降低細(xì)度模數(shù)，達到中砂標(biāo)準(zhǔn)，混凝土的和易性自然也得到了改善。

（2）節(jié)約成本。在混凝土實際生產(chǎn)過程中，鎳渣取代天然砂的量平均約為 0.3 噸/方，鎳渣比天然砂價格每噸便宜 25元，折算到單方混凝土可節(jié)約 7.5 元。另外，由于鎳渣的使用，混合砂的含泥量低，外加劑的摻量也降低了（膠材量的0.2%），又節(jié)約 1.8 元/方，兩項相加合計節(jié)約成本約 9.3 元/方。按年產(chǎn)量 25 萬方混凝土計算，共節(jié)約成本 230 萬元。

（3）提高混凝土的強度。鎳渣取代天然砂后，整體顆粒級配更趨合理，所以混凝土的強度就會提高。再者，鎳渣無論是含泥量還是泥塊含量比天然砂要小很多，因此，混凝土拌合用水量會減少，也就是水膠比會降低，混凝土的強度也會提高。

（4）保護環(huán)境。首先，減少了對天然砂的開采；其次，鎳渣作為一種工業(yè)廢料，既占用土地，又有粉塵污染，令鎳鐵企業(yè)很頭疼，鎳渣在混凝土中的成功使用也可以說解決了他們的燃眉之急。

我公司從 2012 年開始在混凝土中使用鎳渣，先后成功應(yīng)用于三和重工、渤海名都、水岸華庭等工程中。在不同強度等級、不同施工條件下，混凝土沒有因使用鎳渣而出現(xiàn)任何質(zhì)量問題。無論是從試驗結(jié)果還是工程實踐來看，鎳渣的使用都是安全可靠的。

[1] 姚丕強．配制水泥的工藝技術(shù)及攪拌設(shè)施[J]．中國水泥，2006(10):70-74．

[1] JGJ52—2006．普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB/T14684－2011．建筑用砂標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[3] JGJ55－2011．普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S]．

[4] 柴洪俊，宋裕增，王星原．鐵尾礦砂的特性及對混凝土拌合物性能的影響[J]．研究探索，2010(2):71-75．

［通訊地址］河北省滄州市渤海新區(qū)漁溝村東滄興建材（061000）

唐天佼（1985－）男，滄興商砼滄州渤海新區(qū)有限公司實驗室主任，主要從事混凝土技術(shù)工作。