[发明专利]一种镍铁渣玄武岩纤维活性粉末混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑固废在高性能混凝土应用以及工程结构应用领域，主要是涉及一种镍铁渣玄武岩纤维活性粉末混凝土及制备方法。一种镍铁渣玄武岩纤维活性粉末混凝土，包括以下重量份原料：水泥95~125份，超细粉煤灰48~63份，硅灰20~40份，玄武岩纤维15~24份，中细石英砂55~72份，细石英砂32~42份，特细石英砂17~25份。镍铁渣69‑93份，水17~27份，高效减水剂0.7~3.2份。本发明用镍铁渣替代石英砂不仅能够降低活性粉末混凝土的成本，还能解决镍铁渣低级利用带来的一系列环境问题，具有节能减排和绿色环保的意义。用玄武岩纤维替代钢纤维可以改善活性粉末混凝土中纤维的分散性，防止发生脆性破坏。用超细粉煤灰能缓解水泥短缺问题并减少水泥生产带来的二次污染。

技术领域

本发明属于建筑固废在高性能混凝土应用以及工程结构应用领域，主要是涉及一种镍铁渣玄武岩纤维活性粉末混凝土及制备方法。

背景技术

目前，随着经济社会的发展和科学技术的不断提高，人们对工程材料的需求超过了建筑材料的发展。如混凝土超高强度、高韧性、高耐久性、高延性、高体积稳定性、低成本、低容重、生产工艺简单等，这一直是科研工作者和工程技术人员孜孜以求的目标，活性粉末混凝土在这样的背景下诞生。

活性粉末混凝土（Reactive powder concrete,简称活性粉末混凝土），是一种具有创新性的超高性能混凝土，通过优化材料中配合比，进一步使混凝土的力学性能和耐久性能得到显著地改善，实现工程材料性能发展的大跨越。同时综合了高强混凝土和纤维混凝土的优势，基于最紧密堆积理论，剔除粗骨料，以细石英砂为骨料，掺入适量钢纤维，以加压高温等制备方法，获得新型绿色高性能混凝土。活性粉末混凝土与传统混凝土的区别在于缺少粗骨料，它具有很好的拌合物性能、超高强度、高耐久性、优良的生态效应、抗化学侵蚀强、抗渗透性高、良好的抗震性及卓越的塑性发展能力，广泛的应用到土建工程、海上工程、核工程、军事工程等领域，具有宽广的应用前景。然而，活性粉末混凝土在生产过程中石英粉的生产和研磨成本、钢纤维及水泥造价较高，限制其在建筑结构中的应用和推广。

镍铁渣也称镍渣，镍渣是冶炼镍铁合金过程中产生的固体废渣，属于工业固废。目前，世界镍工业生产的镍，主要来自硫化镍矿产，约占总总产量60%。据统计，我国每年排出的镍铁渣废料为2400-2700万吨，占全球排放量的20%以上，是继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼工业废渣。然而，镍铁渣的利用率却很低，大量的镍铁渣处于堆放状态，这不仅占用了大量的土地资源，镍铁渣中的有害物质还渗透到土壤中对环境造成巨大的危害。镍铁渣呈球形颗粒状，粒径0-5mm，通过机械研磨至粒径1mm以下，用镍铁渣代替部分粒径的石英砂制备活性粉末混凝土，将废弃的铁尾矿粉回收再利用。

玄武岩纤维（Basalt Fiber）是将玄武岩石料经高温1450-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制并冷却而成的天然连续纤维。法国人PaulDhe于1922年最早提出连续玄武岩纤维熔融拉丝的概念，到20世纪60年代迫于军事需要，苏联和美国对玄武岩纤维展开了大量研究，随后玄武岩纤维得到迅速的发展。目前，我国玄武岩纤维年产量高达3万吨，玄武岩纤维的生产企业数量和总产量已经超过国外总量。玄武岩纤维具有抗拉强度高、抗裂性、抗冲击韧性优良、耐高温、耐酸碱腐蚀、绝热、绝缘、隔声、分散性好、绿色环保及成本低廉等优点。用玄武岩纤维代替钢纤维能够解决因钢纤维密度大带来的分散性问题，同时又能够一定程度的降低活性粉末混凝土的成本。