本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，涉及一種水泥基材料，具體為采用工業(yè)廢棄物鎳鐵渣和粉煤灰制備獲得的鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿，以及該水泥砂漿的應用。

背景技術：

干混砂漿具有生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定且有保障、施工性能與質(zhì)量優(yōu)越、產(chǎn)品種類多且可根據(jù)工程要求靈活設計、節(jié)約不可再生資源、現(xiàn)場施工揚塵少等特點在我國大城市逐步得到推廣應用，取代現(xiàn)場攪拌砂漿。

磷酸鎂水泥具有快硬、早強、粘結強度高、干縮變形小等優(yōu)良性能，適用于對早期強度有高要求的構件、搶修工程等。但磷酸鎂水泥所使用的組分之一重燒氧化鎂是高耗能產(chǎn)品，由菱鎂礦經(jīng)1700℃左右高溫煅燒得到，不僅需要消耗不可再生菱鎂礦資源，而且生產(chǎn)成本高。

鎳鐵渣的特點是MgO含量高，是繼鐵渣、鋼渣、赤泥之后第四大工業(yè)廢棄物。我國每年產(chǎn)生的鎳鐵渣約3000萬噸，但其利用率極低，絕大多數(shù)只是以露天方式堆存，不僅占用寶貴的土地資源，而且會帶來地下水污染和粉塵污染。

綜上可知，生產(chǎn)磷酸鎂水泥需要消耗大量不可再生資源和能源，生產(chǎn)成本高；高MgO含量的鎳鐵渣需要得到無害化處理；現(xiàn)代建筑技術進步和環(huán)保責任的增強，要求少使用或不使用現(xiàn)場攪拌砂漿。

技術實現(xiàn)要素：

解決的技術問題：為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，解決鎳鐵渣這一類固體廢棄物無害化處理，降低磷酸鎂水泥基材料生產(chǎn)成本，結合干混砂漿的優(yōu)勢，在現(xiàn)有磷酸鎂水泥組分設計上，用鎳鐵渣粉部分替代磷酸鎂水泥中的重燒氧化鎂，用鎳鐵渣集料代替砂漿中常用的硅質(zhì)集料、鈣質(zhì)集料，制備出快硬早強、高粘結強度、干縮變形小、內(nèi)部結構致密的鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿。

技術方案：一種鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿，按重量份計，所述水泥砂漿包括鎳鐵渣集料25～50份、鎳鐵渣粉4～8份、粉煤灰6～15份、重燒氧化鎂10～20份、磷酸鹽3～10份、緩凝劑1～7份。

優(yōu)選的，所述水泥砂漿中各組分的含水率在1％以下。

優(yōu)選的，所述鎳鐵渣集料的細度模數(shù)為0.7～3.0，其中MgO含量為20％以上。

優(yōu)選的，所述鎳鐵渣粉的比表面積為200～300m²/kg，其中MgO含量為20％以上。

優(yōu)選的，所述粉煤灰為Ⅱ級及以上低鈣粉煤灰。

優(yōu)選的，所述重燒氧化鎂的比表面積為200～300m²/kg，其中MgO含量90％以上。

優(yōu)選的，所述磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸二氫氨、磷酸二氫鈉中的至少一種；所述磷酸鹽的比表面積為200～300m²/kg。

優(yōu)選的，所述緩凝劑為硼砂、硼酸、三聚磷酸鈉中的至少一種；所述緩凝劑的比表面積為300m²/kg以上。

本發(fā)明所述的鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿制備方法為：將滿足要求的各組分材料計量，首先將鎳鐵渣粉、粉煤灰、重燒氧化鎂投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；再將磷酸鹽、緩凝劑投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；最后將鎳鐵渣集料投入攪拌機中與先前物料充分混合均勻，攪拌1～2min，干燥保存。

任一所述的鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿在早齡期有高強度要求的結構件、搶修工程中的應用。

任一所述的鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿在墻體抹面、瓷磚粘結中的應用。

本發(fā)明的原理在于：(1)通常漿-集料界面過渡區(qū)是砂漿、混凝土內(nèi)部缺陷富集，且是影響力學性能和耐久性能的薄弱區(qū)，而用鎳鐵渣集料取代天然砂石，鎳鐵渣集料表面與漿體之間存在水化反應，界面過渡區(qū)得到顯著增強；(2)鎳鐵渣粉不僅參與水化反應，同時還起到密實填充作用，因而，砂漿內(nèi)部結構更加致密，孔隙率低。因而，采用本發(fā)明所述的鎳鐵渣磷酸鎂水泥使得包含抗拉強度在內(nèi)的力學性能得到顯著提高，以及包括耐水性在內(nèi)的耐久性得到明顯提高。

有益效果：(1)本發(fā)明所述的鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿具有快硬、早強、高強、干縮變形小的優(yōu)點；(2)本發(fā)明所述鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿能夠提高漿-集料界面的力學性能和耐久性；(3)本發(fā)明所述鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿能夠密實填充漿-集料界面的孔隙，促使其內(nèi)部結構更加致密；(4)本發(fā)明所述鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿充分高效的利用了鎳鐵渣中高含量的MgO，從而減少了磷酸鎂水泥基材料中重燒氧化鎂的用量，降低了能耗和不可再生資源的消耗；(5)本發(fā)明采用鎳鐵渣集料取代不可再生的天然砂石資源，不僅有利于建材行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護，還較大量的消耗了鎳鐵渣這一大宗固體廢棄物。

具體實施方式

以下實施例進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應理解為對本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規(guī)手段。

實施例1

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿配合比：細度模數(shù)2.6、MgO含量20％的鎳鐵渣集料40份；比表面積200m²/kg、MgO含量20％的鎳鐵渣粉4份；比面積300m²/kg、MgO含量90％的重燒氧化鎂15份；Ⅱ級低鈣粉煤灰6份；工業(yè)級磷酸二氫鉀10份；硼砂、三聚磷酸鈉各1份；各組分含水率均為1％以下。

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿制備方法為：首先將鎳鐵渣粉、粉煤灰、重燒氧化鎂投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；再將磷酸鹽、緩凝劑投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；最后將鎳鐵渣集料投入攪拌機中與先前物料充分混合均勻，攪拌1～2min，干燥保存。

對該砂漿進行強度測試，當水灰比為0.16時，3h抗壓強度為36.1MPa，1d抗壓強度為強度42.6MPa，7d抗壓強度為強度51.9MPa；3h抗折強度為5.3MPa，1d抗折強度為強度6.5MPa，7d抗折強度為強度7.9MPa。

40mm×40mm×160mm模具中澆注40mm×40mm×80mm P·O42.5水泥膠砂試件，水灰比0.5，灰砂比1:3，細度模數(shù)2.6的硅質(zhì)中砂，標準養(yǎng)護28d后，再澆注40mm×40mm×80mm水灰比為0.16的該砂漿，3h抗折強度為2.4MPa，1d抗折強度為強度3.5MPa，7d抗折強度為強度4.7MPa。

實施例2

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿配合比：細度模數(shù)2.0、MgO含量20％的鎳鐵渣集料30份；比表面積300m²/kg、MgO含量20％的鎳鐵渣粉6份；比面積300m²/kg、MgO含量90％的重燒氧化鎂10份；Ⅱ級低鈣粉煤灰10份；工業(yè)級磷酸二氫氨6份；工業(yè)級市售硼砂2份；各組分含水率均為1％以下。

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿制備方法為：首先將鎳鐵渣粉、粉煤灰、重燒氧化鎂投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；再將磷酸鹽、緩凝劑投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；最后將鎳鐵渣集料投入攪拌機中與先前物料充分混合均勻，攪拌1～2min，干燥保存。

對該砂漿進行強度測試，當水灰比為0.18時，3h抗壓強度為29.3MPa，1d抗壓強度為強度35.8MPa，7d抗壓強度為強度42.5MPa；3h抗折強度為4.6MPa，1d抗折強度為強度5.1MPa，7d抗折強度為強度6.7MPa。

40mm×40mm×160mm模具中澆注40mm×40mm×80mm P·O42.5水泥膠砂試件，水灰比0.5，灰砂比1:3，細度模數(shù)2.6的硅質(zhì)中砂，標準養(yǎng)護28d后，再澆注40mm×40mm×80mm水灰比為0.18的該砂漿，3h抗折強度為2.1MPa，1d抗折強度為強度3.0MPa，7d抗折強度為強度4.2MPa。

實施例3

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿配合比：細度模數(shù)1.0、MgO含量20％的鎳鐵渣集料50份；比表面積200m²/kg、MgO含量20％的鎳鐵渣粉8份；比面積200m²/kg、MgO含量90％的重燒氧化鎂20份；Ⅱ級低鈣粉煤灰12份；工業(yè)級磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉各4份；工業(yè)級市售硼砂、硼酸、三聚磷酸鈉各1份；各組分含水率均為1％以下。

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿制備方法為：首先將鎳鐵渣粉、粉煤灰、重燒氧化鎂投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；再將磷酸鹽、緩凝劑投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；最后將鎳鐵渣集料投入攪拌機中與先前物料充分混合均勻，攪拌1～2min，干燥保存。

對該砂漿進行強度測試，當水灰比為0.20時，3h抗壓強度為32.6MPa，1d抗壓強度為強度39.8MPa，7d抗壓強度為強度48.3MPa；3h抗折強度為4.9MPa，1d抗折強度為強度5.7MPa，7d抗折強度為強度7.3MPa。

40mm×40mm×160mm模具中澆注40mm×40mm×80mm P·O42.5水泥膠砂試件，水灰比0.5，灰砂比1:3，細度模數(shù)2.6的硅質(zhì)中砂，標準養(yǎng)護28d后，再澆注40mm×40mm×80mm水灰比為0.20的該砂漿，3h抗折強度為2.2MPa，1d抗折強度為強度3.1MPa，7d抗折強度為強度4.5MPa。

實施例4

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿配合比：細度模數(shù)3.0、MgO含量25％的鎳鐵渣集料35份；比表面積200m²/kg、MgO含量25％的鎳鐵渣粉8份；比面積200m²/kg、MgO含量90％的重燒氧化鎂18份；Ⅱ級低鈣粉煤灰6份；工業(yè)級磷酸二氫鈉5份；工業(yè)級市售硼酸2份；各組分含水率均為1％以下。

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿制備方法為：首先將鎳鐵渣粉、粉煤灰、重燒氧化鎂投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；再將磷酸鹽、緩凝劑投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；最后將鎳鐵渣集料投入攪拌機中與先前物料充分混合均勻，攪拌1～2min，干燥保存。

對該砂漿進行強度測試，當水灰比為0.18時，3h抗壓強度為23.6MPa，1d抗壓強度為強度27.1MPa，7d抗壓強度為強度36.4MPa；3h抗折強度為3.5MPa，1d抗折強度為強度3.9MPa，7d抗折強度為強度4.8MPa。

40mm×40mm×160mm模具中澆注40mm×40mm×80mm P·O42.5水泥膠砂試件，水灰比0.5，灰砂比1:3，細度模數(shù)2.6的硅質(zhì)中砂，標準養(yǎng)護28d后，再澆注40mm×40mm×80mm水灰比為0.18的該砂漿，3h抗折強度為1.8MPa，1d抗折強度為強度2.3MPa，7d抗折強度為強度3.0MPa。

實施例5

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿配合比：細度模數(shù)1.5、MgO含量25％的鎳鐵渣集料25份；比表面積300m²/kg、MgO含量25％的鎳鐵渣粉4份；比面積300m²/kg、MgO含量90％的重燒氧化鎂10份；Ⅱ級低鈣粉煤灰6份；工業(yè)級磷酸二氫鉀4份；工業(yè)級市售硼砂2份；各組分含水率均為1％以下。

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿制備方法為：首先將鎳鐵渣粉、粉煤灰、重燒氧化鎂投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；再將磷酸鹽、緩凝劑投入攪拌機中均化，攪拌1～2min；最后將鎳鐵渣集料投入攪拌機中與先前物料充分混合均勻，攪拌1～2min，干燥保存。

對該砂漿進行強度測試，當水灰比為0.16時，3h抗壓強度為41.9MPa，1d抗壓強度為強度50.8MPa，7d抗壓強度為強度62.0MPa；3h抗折強度為5.8MPa，1d抗折強度為強度6.9MPa，7d抗折強度為強度8.4MPa。

40mm×40mm×160mm模具中澆注40mm×40mm×80mm P·O42.5水泥膠砂試件，水灰比0.5，灰砂比1:3，細度模數(shù)2.6的硅質(zhì)中砂，標準養(yǎng)護28d后，再澆注40mm×40mm×80mm水灰比為0.16的該砂漿，3h抗折強度為2.7MPa，1d抗折強度為強度3.8MPa，7d抗折強度為強度5.1MPa。