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(duì)新拌混凝土性能的影響。試驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng)用證明，鎳渣符合建筑用砂的各項(xiàng)指標(biāo)要求。單獨(dú)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(qiáng)度、耐久性和低廉的價(jià)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(duì)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(shí)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(shí)斷時(shí)續(xù)，價(jià)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(guó)家建筑材料測(cè)試中心對(duì)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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》檢驗(yàn)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(duì)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(yàn)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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的方法，測(cè)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(yàn)

對(duì)天然砂和鎳渣分別進(jìn)行篩分試驗(yàn)，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(jí)配不太理想；天然砂顆粒均勻分布、連續(xù)性強(qiáng)，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(yàn)，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(yàn)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(yàn)

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

表7 混凝土配合比 kg/m3

表8 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)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(qiáng)度略高。

5 結(jié)束語

技術(shù)人員經(jīng)過大量的試驗(yàn)，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(diǎn)好處：

（1）調(diào)整砂子顆粒級(jí)配，改善混凝土和易性?；炷劣蒙耙灾猩盀樽詈茫镜貐^(qū)絕大多數(shù)攪拌站用砂普遍較細(xì)，即便達(dá)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(dá)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(shí)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(jià)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(xiàng)相加合計(jì)節(jié)約成本約 9.3 元/方。按年產(chǎn)量 25 萬方混凝土計(jì)算，共節(jié)約成本 230 萬元。

（3）提高混凝土的強(qiáng)度。鎳渣取代天然砂后，整體顆粒級(jí)配更趨合理，所以混凝土的強(qiáng)度就會(huì)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(huì)減少，也就是水膠比會(huì)降低，混凝土的強(qiáng)度也會(huì)提高。

（4）保護(hù)環(huán)境。首先，減少了對(duì)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(qiáng)度等級(jí)、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(yàn)結(jié)果還是工程實(shí)踐來看，鎳渣的使用都是安全可靠的。

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

[1] JGJ52—2006．普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗(yàn)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(jì)規(guī)程[S]．

[4] 柴洪俊，宋裕增，王星原．鐵尾礦砂的特性及對(duì)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(shí)驗(yàn)室主任，主要從事混凝土技術(shù)工作。