镍渣在混凝土中的应用研究

唐天佼

（沧兴商砼沧州渤海新区有限公司，河北 沧州 061000）

镍渣在混凝土中的应用研究

唐天佼

（沧兴商砼沧州渤海新区有限公司，河北 沧州 061000）

本文比较全面地研究了镍渣的特性，并以镍渣代替天然砂配制了混凝土，研究其对新拌混凝土性能的影响。试验研究和实际应用证明，镍渣符合建筑用砂的各项指标要求。单独使用镍渣配制的混凝土性能没有使用天然砂配制的混凝土性能好，而镍渣和天然砂按一定比例混合配制的混凝土，与使用天然砂配制的混凝土性能基本一样。本研究为镍渣在混凝土中的应用提供了参考。

天然砂；混合砂；镍渣；和易性

0 前言

混凝土作为各种基础设施及工业与民用建筑中的主要建筑材料，以其良好的强度、耐久性和低廉的价格，在各类建设工程中得到了广泛应用。

随着混凝土用量的迅猛增加，对天然砂的需求也越来越大。天然砂的大量开采破坏了绿色植被，导致水土流失，造成了影响环境的严重后果。同时由于部分混凝土生产企业远离内陆砂源，天然砂供应紧张，时断时续，价格也较高。鉴于此种情况，我公司率先使用镍渣替代部分天然砂。

镍渣，是将热熔状态下的高炉镍铁渣置于水中急速冷却形成的颗粒状晶体，大多出自镍铁厂。由于其氧化钙等活性物质含量很低，因此无法直接磨细制成矿渣微粉应用到混凝土中，是一种工业废料，其物理和化学性能指标与天然砂十分接近。镍渣与天然砂外观见图 1、图 2。

图 1 镍渣

图 2 天然砂

1 镍渣的化学成分

为了全面掌握镍渣的化学成分，我公司委托国家建筑材料测试中心对镍渣做了化学分析，从各成分来看，镍渣的主要成分是二氧化硅，与天然砂基本一样，见表1。

表1 镍渣化学性能指标 %

2 镍渣的物理性能

2.1 密度

按照 JGJ56—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》检验镍渣和天然砂的密度，结果见表2。从表中可以看出镍渣的表观密度略高于天然砂。现行 GB/T14684—2011《建筑用砂标准》对密度及空隙率的要求为，表观密度大于 2500kg/m3，松散堆积密度大于 1350kg/m3，空隙率小于47%。经验证，镍渣是符合建筑用砂标准的。

表2 镍渣和天然砂的密度

2.2 吸水率

按照 JGJ52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》规定的方法，测定镍渣和天然砂的饱和面干吸水率。结果是天然砂的吸水率为 6.6%，镍渣的吸水率为 1.0%，镍渣的吸水率小于天然砂，这是由于镍渣颗粒表面平整光滑的特性造成的。

2.3 筛分试验

对天然砂和镍渣分别进行筛分试验，结果见表3、表4。

从表3、4 可以看出，镍渣颗粒分布较集中、连续性差，作为混凝土用砂级配不太理想；天然砂颗粒均匀分布、连续性强，我们可以考虑用镍渣部分取代天然砂，配制成 Ⅱ 区混合中砂。通过试验，基本确定了混合砂中镍渣与天然砂的比例为 3:7，混合砂筛分试验见表5。

表3 天然砂筛分表

表4 镍渣筛分表

表5 混合砂筛分表

3.4 镍渣其他性能指标

镍渣其他性能指标见表6。

表6 镍渣性能指标 %

4 混凝土性能试验

用天然砂、镍渣及混合砂拌制混凝土进行试验，混凝土配合比及试验结果对比分别见表7、表8。

表7 混凝土配合比 kg/m3

表8 试验结果对比

从表中我们可以看出：一是镍渣拌制的混凝土和易性差，主要体现为保水性差，究其原因主要是镍渣颗粒表面光滑且细颗粒较少、吸水率小等；二是混合砂配制的混凝土和易性与天然砂基本相同，强度略高。

5 结束语

技术人员经过大量的试验，最终掌握了镍渣在混凝土生产过程中的使用技术。在普通混凝土、水下混凝土、路面混凝土、抗冻混凝土等各类型混凝土中也均成功应用，效果很好。

混凝土中使用镍渣主要有以下几点好处：

（1）调整砂子颗粒级配，改善混凝土和易性。混凝土用砂以中砂为最好，而本地区绝大多数搅拌站用砂普遍较细，即便达到了中砂标准，也基本属于下限。镍渣的细度模数为3.3，属粗砂，因此，等量的取代部分天然砂可以降低细度模数，达到中砂标准，混凝土的和易性自然也得到了改善。

（2）节约成本。在混凝土实际生产过程中，镍渣取代天然砂的量平均约为 0.3 吨/方，镍渣比天然砂价格每吨便宜 25元，折算到单方混凝土可节约 7.5 元。另外，由于镍渣的使用，混合砂的含泥量低，外加剂的掺量也降低了（胶材量的0.2%），又节约 1.8 元/方，两项相加合计节约成本约 9.3 元/方。按年产量 25 万方混凝土计算，共节约成本 230 万元。

（3）提高混凝土的强度。镍渣取代天然砂后，整体颗粒级配更趋合理，所以混凝土的强度就会提高。再者，镍渣无论是含泥量还是泥块含量比天然砂要小很多，因此，混凝土拌合用水量会减少，也就是水胶比会降低，混凝土的强度也会提高。

（4）保护环境。首先，减少了对天然砂的开采；其次，镍渣作为一种工业废料，既占用土地，又有粉尘污染，令镍铁企业很头疼，镍渣在混凝土中的成功使用也可以说解决了他们的燃眉之急。

我公司从 2012 年开始在混凝土中使用镍渣，先后成功应用于三和重工、渤海名都、水岸华庭等工程中。在不同强度等级、不同施工条件下，混凝土没有因使用镍渣而出现任何质量问题。无论是从试验结果还是工程实践来看，镍渣的使用都是安全可靠的。

[1] 姚丕强．配制水泥的工艺技术及搅拌设施[J]．中国水泥，2006(10):70-74．

[1] JGJ52—2006．普通混凝土用砂石质量及检验方法标准[S].

[2] GB/T14684－2011．建筑用砂标准[S]．

[3] JGJ55－2011．普通混凝土配合比设计规程[S]．

[4] 柴洪俊，宋裕增，王星原．铁尾矿砂的特性及对混凝土拌合物性能的影响[J]．研究探索，2010(2):71-75．

［通讯地址］河北省沧州市渤海新区渔沟村东沧兴建材（061000）

唐天佼（1985－）男，沧兴商砼沧州渤海新区有限公司实验室主任，主要从事混凝土技术工作。