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聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆

2021-02-22 22:40:39

聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆

  技术领域

  本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及聚合物改性的镍渣砂抗裂干混%20砂浆。

  背景技术

  建筑砂浆是仅次于墙体材料和混凝土的大宗建筑材料,每年的用量达数%20亿吨之多。传统现场拌制的砂浆受条件的限制,计量准确度低、质量稳定性%20差、收缩性大、粘结强度低、易剥落,常有质量问题发生。工业化生产取代%20现场配制、发展高性能预拌砂浆是砂浆技术的发展方向和趋势。预拌砂浆作%20为商品砂浆的主要形式,主要用在大宗的砌筑砂浆和抹面砂浆,其所有组分%20均在专业工厂计量、拌合均匀,强度较高并且稳定,工作性好易施工,且利%20于文明施工与技术进步,综合效益好。

  当前,我国大部分干混砂浆使用的是天然河砂,但是随着各地环保要求%20越来越高,限制开采越来越严重,河砂的价格不断上涨,甚至个别工程违规%20采用海砂。总体来看,我国天然啥匮乏的现状短时间难以改善,因此,迫切%20需要研究新的河砂替代物。

  镍是一种具有战略意义的有色金属,广泛应用于军工国防工业,同时镍%20也是生产不锈钢的必要成分。然而,镍矿石的含镍量很低,即使选矿后的精%20品矿也仅能达到6%-12%,冶炼后的产渣量达到原材料质量的80%-90%,目前%20我国每年新增的镍渣达到3000万吨,已发展成为矿渣、钢渣、赤泥之后第四%20大冶炼工业废渣。由于镍渣的处理难度高,安定性差,仅有8%应用于制备镍%20渣混凝土,其余大部分只能堆存或者填埋,不仅浪费资源,还严重污染环境,%20已成为镍铁冶炼的主要障碍。

  目前已有的镍渣混凝土都是将镍渣磨细制备镍渣粉替代水泥,但镍渣粉%20活性远低于水泥,会影响砂浆的强度;由于镍渣硬度高,粉磨需要大量电量,%20成本较高;并且由于含有部分游离氧化钙和氧化镁,安定性不能得到保证,%20存在着安定性不良的问题。

  发明内容

  本发明聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆,将镍渣简单筛分后获得%200.25mm~4.75mm的连续级配镍渣砂,利用碱激发消除安定性问题,采用苯丙聚%20合物改性解决镍渣,制备镍渣砂干混砂浆,不但有效坚决了环境污染问题,还%20解决了我国天然河砂稀缺的问题,具有较强经济效益。

  需要注意的是,本方案中的重量份是指在同一个执行案例中的基准质量单%20位,可以为国际标准单位中的质量单位,如克、千克、吨等;也可以为其它指%20定单位,如百克等。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆,其原料组成包括,以重%20量分数计:

  河砂,462-693重量份;

  镍渣砂,77-308重量份;

  水泥,200-300重量份;

  减水剂,3-10重量份;

  水,150-200重量份;

  其中,镍渣砂的用量不超过河砂与镍渣砂总质量的40%,且镍渣砂为镍渣%20砂原砂先后经碱激发剂处理和苯丙聚合物处理后获得。优选地,镍渣砂选用将%20镍渣经过破碎和筛分,筛除4.75mm的大颗粒后制备0.25mm-4.75mm连续级配%20镍渣砂。镍渣中还有方解石和(CaCO3)、镁铝尖晶石(MgAl2O4)和硅酸镁等%20矿物,具有较好的潜在活性;但同时含有游离的氧化钙和氧化镁,若不加处置,%20后期易膨胀造成安定性问题。

  本专利针对安定性问题同时采用两种措施:1.使用碱激发剂激发镍渣的活%20性;2.采用苯丙聚合物对镍渣砂进行表面改性,提高吸水率,形成内养护

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,原料中还包%20括5-30重量份的木质素纤维。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,原料中还包%20括掺量为干混砂浆总质量0.1-0.4%的玻璃纤维。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,原料中还包%20括在干混砂浆中掺量为40-60kg/m3粉煤灰。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,苯丙聚合物%20对镍渣砂原砂的处理为将苯丙聚合物溶液经喷雾到镍渣砂原砂表面并搅拌。聚%20合物改性之后,增强了镍渣砂和水泥石的界面粘结强度,提高砂浆性能。优选%20地,苯丙聚合物乳液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照(40-50):1:250%20的质量比混合,并在70-90摄氏度下持续搅拌4-6小时,制备得到的固含量3-6%%20的乳液。进一步优选地,苯丙聚合物对镍渣砂原砂的处理为将占镍渣砂质量2-6%%20的苯丙聚合物溶液经喷雾到镍渣砂原砂表面并搅拌。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,苯丙聚合物%20为苯丙乳液和水按照质量比(1-1.5):2混合得到。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,碱激发剂为%20NaOH或KOH。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,碱激发剂的%20用量为镍渣砂质量的4-8%。通过选用KOH和NaOH粉体作为碱激发剂(优选%20镍渣质量的6%),充分激发镍渣的活性,提高混凝土强度的同时,消除了镍渣%20安定性不良的问题。

  本发明公开的聚合物改性的镍渣砂抗裂干混砂浆的一种改进,减水剂为磺%20化三聚氰胺高效减水剂。

  本发明方案:

  1.不需要将镍渣磨细到水泥细度,磨细到砂子细度即可。

  2.苯丙聚合物改性镍渣砂,提高了砂浆的吸水率和保水性,形成内养护,%20促进镍渣的反应,提高砂浆性能;改性增强了镍渣和水泥石的界面强度。

  3.关注安定性问题,使用碱激发镍渣的活性,消除安定性问题。

  本发明将镍渣简单筛分后获得0.25mm~4.75mm的连续级配镍渣砂,利用碱%20激发消除安定性问题,采用苯丙聚合物改性解决镍渣,制备镍渣砂干混砂浆,%20不但有效坚决了环境污染问题,还解决了我国天然河砂稀缺的问题,具有较强%20经济效益。

  在现有技术施行中,依据GB/T14684-2011《建设用砂》规定砂子和混凝土%20中起骨架作用,要和石子等形成大小合理的粒径配合,规定需要0.15-4.75mm的%20连续级配,但是镍渣硬度太大,0.25mm再向下磨细需要额外消耗很大电量。本%20发明改性镍渣后具备活性,不但起骨架作用,还起胶凝作用,经试验发现,磨%20细到0.25mm就可以符合规定要求,从而在对固体废弃物高效资源化利用的同%20时,还可以有效地降低对能源、人力、工时等的消耗,并且无需粉碎磨细至规%20定的下限粒度,可以在生产过程中减少粉尘和噪音,降低对环境的污染,并且%20有效地降低对环保设备和人员防护的装备需求。

  具体实施方式

  以下将结合各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限%20制本发明,本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、%20或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

  以下实施例的实施,在非特指的情形下,均以如下原料一为例进行举例,%20而不作为对本发明方案的特别的限定,所有原料满足本行业的执行标准即可。

  原材料一:

  水泥:P·O42.5普通硅酸盐水泥,表观密度为3.12g/cm3。

  粉煤灰:1级粉煤灰,表观密度2.06g/cm3。

  河砂:细度模数为2.37的中砂,表观密度为2.66g/cm3,堆积密度为%201.47g/cm3,含水率为0.45%。

  镍渣:高炉镍渣,化学成分见表01。

  减水剂:磺化三聚氰胺高效减水剂。

  纤维:玻璃纤维。单丝直径14μm,长度3-6mm,密度2.61g/cm3,抗拉%20强度3200-3800MPa,弹性模量75-79GPa。掺量为砂浆总质量的0.2%。

  苯丙聚合物:苯丙乳液和水按照1.2:2混合,然后通过喷雾器雾化随风%20送入转筒。

  水:自来水。

  表01镍渣主要化学成分(%)

  对比例组一(本对比例中1重量份为1克为例,下同)

  表10干混砂浆试验配合比

  

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  将25mm*25mm*280mm的试模放在振动台上,将新拌的镍渣砂浆倒入 模具中,振捣至无气泡逸出,放入养护室24h后拆模,测量其初始长度L0, 然后将试件放入沸煮箱内煮沸3h,再放入2MPa的蒸压釜内蒸养3h,测其长 度L1,试样的压蒸膨胀率为

  

  式中:L为试件的有效长度,250mm。

  下同,本发明包括而不限于列举实施例/对比例方案的安定性试验的试验 方法均采用本方案。

  2)结果

  表20镍渣砂浆安定性

  

  

  2.吸水率试验

  表30不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  3.抗折强度

  表40砂浆抗折强度

  

  

  4.抗压强度

  表50砂浆抗压强度

  

  

  实施例组一(本实施例中1重量份为1克)

  表11干混砂浆试验配合比

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  同上。

  2)结果

  表12镍渣砂浆安定性

  随着镍渣砂掺量的增加,膨胀率不断提高,但安定性始终满足要求。

  2.吸水率试验

  表13不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  

  

  由于镍渣砂的多孔结构,吸水性比天然河砂大。72小时的吸水率是河砂 的2倍,但1小时的吸水率始终满足规范要求(1小时吸水率小于等于 100mg/cm2)

  3.抗折强度

  表14砂浆抗折强度

  由于镍渣砂具有活性,能发生水化反应生成具有胶凝性产物,其抗折强 度均大于河砂砂浆,说明镍渣砂浆具有较强的抗裂性能。

  4.抗压强度

  表15砂浆抗压强度

  改性之后的镍渣砂浆强度均大于河砂强度。

  本实施例组中苯丙聚合物溶液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照 50:1:250的质量比混合,并在80摄氏度下持续搅拌5小时,调制并最终 制备得到的固含量4.2%的乳液。苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1: 2混合得到时。此外当苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.5:2混合得 到时;苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.3:2混合得到时等情形时均 能符合前述性能结论。

  实施例组二(本实施例中1重量份为1克)

  表21干混砂浆试验配合比

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  同上。

  2)结果

  表22镍渣砂浆安定性

  

  

  随着镍渣砂掺量的增加,膨胀率不断提高,但安定性始终满足要求。

  2.吸水率试验

  表23不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  由于镍渣砂的多孔结构,吸水性比天然河砂大。72小时的吸水率是河砂 的2倍,但1小时的吸水率始终满足规范要求(1小时吸水率小于等于 100mg/cm2)

  3.抗折强度

  表24砂浆抗折强度

  

  

  由于镍渣砂具有活性,能发生水化反应生成具有胶凝性产物,其抗折强 度均大于河砂砂浆,说明镍渣砂浆具有较强的抗裂性能。

  4.抗压强度

  表25砂浆抗压强度

  改性之后的镍渣砂浆强度均大于河砂强度。

  本实施例组中苯丙聚合物溶液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照 50:1:250的质量比混合,并在80摄氏度下持续搅拌5小时,调制并最终 制备得到的固含量4.2%的乳液。苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1: 2混合得到时。此外当苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.5:2混合得 到时;苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.3:2混合得到时等情形时均 能符合前述性能结论。

  实施例组三(本实施例中1重量份为1克)

  表31干混砂浆试验配合比

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  同上。

  2)结果

  表32镍渣砂浆安定性

  随着镍渣砂掺量的增加,膨胀率不断提高,但安定性始终满足要求。

  2.吸水率试验

  表33不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  由于镍渣砂的多孔结构,吸水性比天然河砂大。72小时的吸水率是河砂 的2倍,但1小时的吸水率始终满足规范要求(1小时吸水率小于等于 100mg/cm2)

  3.抗折强度

  表34砂浆抗折强度

  

  

  由于镍渣砂具有活性,能发生水化反应生成具有胶凝性产物,其抗折强 度均大于河砂砂浆,说明镍渣砂浆具有较强的抗裂性能。

  4.抗压强度

  表35砂浆抗压强度

  改性之后的镍渣砂浆强度均大于河砂强度。

  本实施例组中苯丙聚合物溶液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照 50:1:250的质量比混合,并在80摄氏度下持续搅拌5小时,调制并最终 制备得到的固含量4.2%的乳液。苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1: 2混合得到时。此外当苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.5:2混合得 到时;苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.3:2混合得到时等情形时均 能符合前述性能结论。

  实施例组四(本实施例中1重量份为1克)

  表41干混砂浆试验配合比

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  同上。

  2)结果

  表42镍渣砂浆安定性

  

  

  随着镍渣砂掺量的增加,膨胀率不断提高,但安定性始终满足要求。

  2.吸水率试验

  表43不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  由于镍渣砂的多孔结构,吸水性比天然河砂大。72小时的吸水率是河砂 的2倍,但1小时的吸水率始终满足规范要求(1小时吸水率小于等于 100mg/cm2)

  3.抗折强度

  表44砂浆抗折强度

  由于镍渣砂具有活性,能发生水化反应生成具有胶凝性产物,其抗折强 度均大于河砂砂浆,说明镍渣砂浆具有较强的抗裂性能。

  4.抗压强度

  表45砂浆抗压强度

  

  

  改性之后的镍渣砂浆强度均大于河砂强度。

  本实施例组中苯丙聚合物溶液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照 50:1:250的质量比混合,并在80摄氏度下持续搅拌5小时,调制并最终 制备得到的固含量4.2%的乳液。苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1: 2混合得到时。此外当苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.5:2混合得 到时;苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.3:2混合得到时等情形时均 能符合前述性能结论。

  实施例组五(本实施例中1重量份为1克)

  表51干混砂浆试验配合比

  

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  同上。

  2)结果

  表52镍渣砂浆安定性

  随着镍渣砂掺量的增加,膨胀率不断提高,但安定性始终满足要求。

  2.吸水率试验

  表53不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  

  

  由于镍渣砂的多孔结构,吸水性比天然河砂大。72小时的吸水率是河砂 的2倍,但1小时的吸水率始终满足规范要求(1小时吸水率小于等于 100mg/cm2)

  3.抗折强度

  表54砂浆抗折强度

  由于镍渣砂具有活性,能发生水化反应生成具有胶凝性产物,其抗折强 度均大于河砂砂浆,说明镍渣砂浆具有较强的抗裂性能。

  4.抗压强度

  表55砂浆抗压强度

  

  

  改性之后的镍渣砂浆强度均大于河砂强度。

  本实施例组中苯丙聚合物溶液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照 50:1:250的质量比混合,并在80摄氏度下持续搅拌5小时,调制并最终 制备得到的固含量4.2%的乳液。苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1: 2混合得到时。此外当苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.5:2混合得 到时;苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.3:2混合得到时等情形时均 能符合前述性能结论。

  实施例组六(本实施例中1重量份为1克)

  表61干混砂浆试验配合比

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  同上。

  2)结果

  表62镍渣砂浆安定性

  随着镍渣砂掺量的增加,膨胀率不断提高,但安定性始终满足要求。

  2.吸水率试验

  表63不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  由于镍渣砂的多孔结构,吸水性比天然河砂大。72小时的吸水率是河砂 的2倍,但1小时的吸水率始终满足规范要求(1小时吸水率小于等于 100mg/cm2)

  3.抗折强度

  表64砂浆抗折强度

  由于镍渣砂具有活性,能发生水化反应生成具有胶凝性产物,其抗折强 度均大于河砂砂浆,说明镍渣砂浆具有较强的抗裂性能。

  4.抗压强度

  表65砂浆抗压强度

  

  

  改性之后的镍渣砂浆强度均大于河砂强度。

  本实施例组中苯丙聚合物溶液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照 50:1:250的质量比混合,并在80摄氏度下持续搅拌5小时,调制并最终 制备得到的固含量4.2%的乳液。苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1: 2混合得到时。此外当苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.5:2混合得 到时;苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.3:2混合得到时等情形时均 能符合前述性能结论。

  实施例组七(本实施例中1重量份为1克)

  表71干混砂浆试验配合比

  

  1.安定性试验:

  1)试验方法:

  同上。

  2)结果

  表72镍渣砂浆安定性

  随着镍渣砂掺量的增加,膨胀率不断提高,但安定性始终满足要求。

  2.吸水率试验

  表73不同镍渣砂取代率下砂浆吸水率测试结果(mg/cm2)

  由于镍渣砂的多孔结构,吸水性比天然河砂大。72小时的吸水率是河砂 的2倍,但1小时的吸水率始终满足规范要求(1小时吸水率小于等于100mg/cm2)

  3.抗折强度

  表74砂浆抗折强度

  由于镍渣砂具有活性,能发生水化反应生成具有胶凝性产物,其抗折强 度均大于河砂砂浆,说明镍渣砂浆具有较强的抗裂性能。

  4.抗压强度

  表75砂浆抗压强度

  

  

  改性之后的镍渣砂浆强度均大于河砂强度。

  本实施例组中苯丙聚合物溶液为苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照 50:1:250的质量比混合,并在80摄氏度下持续搅拌5小时,调制并最终 制备得到的固含量4.2%的乳液。苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1: 2混合得到时。此外当苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.5:2混合得 到时;苯丙聚合物为苯丙乳液和水按照质量比1.3:2混合得到时等情形时均 能符合前述性能结论。

  在包括而不限于上述方案中,苯丙聚合物乳液还可以采用包括而不限于 如下方案时均能满足本发明方案实施的要求,苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和 水按照40:1:250的质量比混合,并在70摄氏度下持续搅拌5小时,制备 得到的固含量3%的乳液;苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照45:1:250 的质量比混合,并在90摄氏度下持续搅拌6小时,制备得到的固含量6%的 乳液;苯丙稀、甲基丙烯酸羟乙酯和水按照47:1:250的质量比混合,并在85摄氏度下持续搅拌5.5小时,制备得到的固含量5%的乳液。

  在包括而不限于上述方案中,苯丙聚合物对镍渣砂原砂的处理还可以为 将占镍渣砂质量2%的苯丙聚合物溶液经喷雾到镍渣砂原砂表面并搅拌,同 样能够满足包括而不限于上述实施例技术方案的要求。当然,苯丙聚合物溶 液用量为占镍渣砂质量3%或5%或6%时,同样也满足要求,这里就不一一 地赘述。

  对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节, 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实 现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且 是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

  此外,应当理解,虽然本说明书按照实施例加以描述,但并非每个实施 例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见, 本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以 经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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