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        鎳渣砂在預(yù)拌混凝土中應(yīng)用的可行性探討

        2020-08-08 03:19:16張沙麗
        廣東建材 2020年7期
        關(guān)鍵詞:河砂攪拌站性能指標(biāo)

        張沙麗

        (甘肅匯東建設(shè)工程集團有限公司)

        0 引言

        近些年相關(guān)政策的影響,預(yù)拌混凝土攪拌站砂、石原材料供應(yīng)一直處于緊張狀態(tài),來源也變得十分復(fù)雜,價格也大幅度上揚,對于攪拌站生產(chǎn)質(zhì)量及成本控制造成了極大的影響,因此對于很多攪拌站而言,擁有穩(wěn)定、高質(zhì)量、低成本的原材料來源已經(jīng)成為其核心競爭力。

        本人作為攪拌站的技術(shù)負(fù)責(zé)人,對于上述問題有很深的感觸,為此經(jīng)常通過各種渠道尋找合適的原材料來源,希望能為企業(yè)的發(fā)展提供幫助。最近一段時間有相關(guān)供應(yīng)商提供了鎳渣砂這一產(chǎn)品,希望能夠?qū)υ摦a(chǎn)品在預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用可行性進行分析,鑒于對這新產(chǎn)品的特性了解不夠,本人進行了一些調(diào)查研究及試驗工作,結(jié)合攪拌站的需求,從技術(shù)可行性及經(jīng)濟可行性兩個方面來以此來探討鎳渣砂在本公司應(yīng)用的可行性。

        1 鎳渣砂生產(chǎn)預(yù)拌混凝土的試配試驗

        1.1 試驗設(shè)計

        1.1.1 試驗用原材料

        ⑴水泥:P·O 42.5 級水泥,主要性能指標(biāo)如表1 所示。

        表1 試驗用水泥主要性能

        ⑵砂:攪拌站常用河砂,細(xì)度模數(shù)為2.4,供應(yīng)商提供的鎳渣砂樣品,來自于金昌地區(qū),細(xì)度模數(shù)為2.6。

        ⑶碎石:5mm~20mm 連續(xù)級配碎石,來自本地的碎石廠,主要性能指標(biāo)如表2 所示。

        表2 試驗用碎石主要性能指標(biāo)

        ⑷粉煤灰:來自蘭州某熱電廠的F 類II 級粉煤灰,主要性能如表3 所示。

        表3 試驗用粉煤灰主要性能指標(biāo)

        ⑸礦渣粉:攪拌站常用的S95 級礦渣粉,主要性能指標(biāo)如表4 所示。

        表4 試驗用礦渣粉主要性能指標(biāo)

        ⑹外加劑:高性能聚羧酸減水劑,各性能指標(biāo)均符合GB 8076-2016《預(yù)拌混凝土外加劑》要求。

        1.1.2 預(yù)拌混凝土配合比設(shè)計

        公司日常預(yù)拌混凝土生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為中、低標(biāo)號的預(yù)拌預(yù)拌混凝土,其中又以C35 強度等級居多,為此試驗預(yù)拌混凝土強度等級選擇為C35 等級。

        在鎳渣砂的替代率選擇上,考慮到鎳渣砂的供應(yīng)量及供應(yīng)穩(wěn)定性問題,將其定位為具有補充性質(zhì)的砂資源,試驗替代河砂比例為10%、20%、30%、40%和50%,具體配合比如表5 所示。

        表5 試驗預(yù)拌混凝土配合比 (kg/m3)

        1.1.3 砂及預(yù)拌混凝土的性能檢測

        依據(jù)GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》的規(guī)定對鎳渣砂和河砂的性能進行檢測。

        依據(jù)GB/T 14902-2012《預(yù)拌混凝土》的規(guī)定檢測預(yù)拌混凝土的部分工作性能及力學(xué)性能指標(biāo)。

        1.2 試驗結(jié)果分析

        1.2.1 鎳渣砂的性能

        本文對鎳渣砂及攪拌站常用河砂進行對比,表6 是鎳渣砂與河砂的顆粒級配對比。

        表6 鎳渣砂與河砂顆粒級配對比

        從表6 可以看出,試驗所用的河砂與鎳渣砂的細(xì)度模數(shù)上基本相近屬于中砂范疇,在顆粒級配上二者均符合GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》規(guī)定的II 區(qū)砂,但各粒度區(qū)間的篩余有一定差別,鎳渣砂在0.3mm 以上的中粗顆粒相對于河砂較多,鎳渣砂0.3mm 以下的顆粒相對于河砂較少,一定程度上會影響預(yù)拌混凝土的工作性能。此外直接觀察兩種砂的形貌,機制砂顆粒棱角較多,河砂的顆粒相對圓潤,這也會對預(yù)拌混凝土的工作性能造成影響。

        表7 是機制砂和河砂其他性能的對比,從該表可以看出鎳渣砂的其他指標(biāo)均能滿足《建設(shè)用砂》的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,不同之處在于鎳渣砂的密度與壓碎值河砂有較大的差別。一般而言對于中低標(biāo)號預(yù)拌混凝土壓碎值只要能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定即可,對于預(yù)拌混凝土的性能影響有限,在實際生產(chǎn)中較少考慮這方面因素的影響;鎳渣砂的密度較大需要關(guān)注,考慮到日常一般是與其他種類砂混用,大量使用高密度鎳渣砂可能對預(yù)拌混凝土的工作性能有不利影響。

        表7 鎳渣砂與河砂其他性能對比

        綜合上述對比分析可知,鎳渣砂的性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,僅從砂的性能來看,鎳渣砂是可以用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)的,但適宜的用量需要結(jié)合試配實驗進行分析。

        1.2.2 鎳渣砂預(yù)拌混凝土性能

        試配試驗鎳渣砂預(yù)拌混凝土工作性能及力學(xué)性能如表8 所示。

        表8 鎳渣砂預(yù)拌混凝土性能

        從表8 可以看出,當(dāng)鎳渣砂的替代率在50%以內(nèi)時,對于混凝土的性能有一定影響,但整體程度較小。在工作性能方面,隨著鎳渣砂替代量的增加,預(yù)拌混凝土的土坍落度和擴展度均有一定程度的下降,可能的原因是鎳渣砂與河砂的顆粒形貌及級配導(dǎo)致差別導(dǎo)致,但整體而言變化程度較低,在實際生產(chǎn)中可以接受。在力學(xué)性能方面,隨著鎳渣砂替代量的增加,預(yù)拌混凝土的力學(xué)性能也是小幅度下降,在實際生產(chǎn)中也是可以接受的。

        從上述的分析可以看出,當(dāng)鎳渣砂摻量在50%以內(nèi)時,其性能均能滿足生產(chǎn)的需求,這說明鎳渣砂與公司常用砂有著較好的適配性,通過合理搭配不會影響對混凝土的性能造成不利影響,具備技術(shù)上的可行性。

        2 鎳渣砂的應(yīng)用前景

        2.1 鎳渣砂應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)應(yīng)用

        從初步的試驗結(jié)果來看,將鎳渣砂應(yīng)用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)具有技術(shù)上的可行性,國內(nèi)也有相關(guān)的研究成果,例如單昌峰等[1]研究表明當(dāng)鎳渣摻量高于50%時,預(yù)拌混凝土28d 抗壓強度下降比例為34.5%,且拌合物出現(xiàn)嚴(yán)重泌水現(xiàn)象,這是由于該研究使用的是鎳渣原渣導(dǎo)致,鎳渣原渣存在細(xì)度模數(shù)高、顆粒級配差的特點,不能大摻量替代,陳哲等[2]研究表明使用鎳渣砂生產(chǎn)預(yù)拌混凝土,最高替代率可以達到100%,對于預(yù)拌混凝土的工作性能及力學(xué)性能影響較小,說明鎳渣加工成機制砂后細(xì)度模數(shù)、顆粒級配大幅度改善,適用于生產(chǎn)預(yù)拌混凝土。

        在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面,2016 年實施的中國建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)T/ASC 01-2016《水泥和預(yù)拌混凝土用鎳鐵渣粉》,2019 升級為國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 2503-2018《用于水泥和預(yù)拌混凝土中的鎳鐵渣粉》并實施;同時,在2018 年第四批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項目計劃表中又將2018-1954T-JC《預(yù)拌混凝土及砂漿用鎳渣砂》納入推薦建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中。這一系列標(biāo)準(zhǔn)可以認(rèn)為是從技術(shù)上對鎳渣用于建材生產(chǎn)的一個肯定,也為攪拌站大規(guī)模的使用鎳渣砂提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

        綜合上述研究分析來看,可以認(rèn)為鎳渣砂應(yīng)用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)的研究及實踐正逐漸成熟,鎳渣砂也將會成為攪拌站的常規(guī)原料之一,技術(shù)層面上具有可行性,但也是有必要結(jié)合攪拌站的具體情況試驗以來確定較佳的工藝參數(shù),進一步的通過經(jīng)濟性分析來判斷其是否可用。

        2.2 鎳渣砂應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)的經(jīng)濟可行性

        從前面的分析可知,從技術(shù)角度而言,鎳渣砂用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)具有相當(dāng)?shù)目尚行裕瑧?yīng)用可行性的重點在于其經(jīng)濟性。以本攪拌站為例,本文中鎳渣砂來自于金昌地區(qū),金昌地區(qū)的運輸主要以公路、鐵路運輸為主,距離攪拌站約350km,如果只是通過公路運輸則成本太高,可能的途徑是通過鐵路運輸至蘭州及其周邊地區(qū),才會在價格上與攪拌站現(xiàn)有用砂具有一定的可比性。就目前情況而言,金昌地區(qū)的鎳渣砂進入蘭州市場的可能性較小,只有在大幅度降低成本以及有足夠產(chǎn)品認(rèn)可度的前提下,鎳渣砂才會具有市場競爭力,發(fā)揮其在供應(yīng)穩(wěn)定及質(zhì)量控制方面的優(yōu)勢。

        3 結(jié)論

        ⑴金昌鎳渣砂的基本特性滿足GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》的規(guī)定,大部分性能指標(biāo)接近河砂;

        ⑵鎳渣砂替代率低于50%時,會對預(yù)拌混凝土的工作性能以及力學(xué)性能造成一定影響,但程度較低,實際生產(chǎn)中可以不做重點考慮,鎳渣砂應(yīng)用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)技術(shù)上具有可行性;

        ⑶在經(jīng)濟性方面,考慮到鎳渣砂產(chǎn)地以及本攪拌站的位置,初步的判斷是現(xiàn)階段鎳渣砂的到廠成本過高,與其他來源的砂相比不具備市場競爭力,經(jīng)濟上不可行,后續(xù)如能大幅度降低到廠成本,將會是一個較好的機制砂來源。

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