本發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：

干混砂漿具有生產質量穩定且有保障、施工性能與質量優越、產品種類多且可根據工程要求靈活設計、節約不可再生資源、現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品，由菱鎂礦經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廢棄物。我國每年產生的鎳鐵渣約3000萬噸，但其利用率極低，絕大多數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，生產磷酸鎂水泥需要消耗大量不可再生資源和能源，生產成本高；高MgO含量的鎳鐵渣需要得到無害化處理；現代建筑技術進步和環保責任的增強，要求少使用或不使用現場攪拌砂漿。

技術實現要素：

解決的技術問題：為了克服現有技術的缺陷，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成本，結合干混砂漿的優勢，在現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集料、鈣質集料，制備出快硬早強、高粘結強度、干縮變形小、內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。

優選的，所述水泥砂漿中各組分的含水率在1％以下。

優選的，所述鎳鐵渣集料的細度模數為0.7～3.0，其中MgO含量為20％以上。

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

優選的，所述粉煤灰為Ⅱ級及以上低鈣粉煤灰。

優選的，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。

本發明的原理在于：(1)通常漿-集料界面過渡區是砂漿、混凝土內部缺陷富集，且是影響力學性能和耐久性能的薄弱區，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，砂漿內部結構更加致密，孔隙率低。因而，采用本發明所述的鎳鐵渣磷酸鎂水泥使得包含抗拉強度在內的力學性能得到顯著提高，以及包括耐水性在內的耐久性得到明顯提高。

有益效果：(1)本發明所述的鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿具有快硬、早強、高強、干縮變形小的優點；(2)本發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，促使其內部結構更加致密；(4)本發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的可持續發展和生態保護，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明的內容，但不應理解為對本發明的限制。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發明的范圍。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手段。

實施例1

鎳鐵渣磷酸鎂水泥砂漿配合比：細度模數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2.6的硅質中砂，標準養護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；工業級磷酸二氫氨6份；工業級市售硼砂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2.6的硅質中砂，標準養護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；工業級磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉各4份；工業級市售硼砂、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2.6的硅質中砂，標準養護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；工業級磷酸二氫鈉5份；工業級市售硼酸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2.6的硅質中砂，標準養護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；工業級磷酸二氫鉀4份；工業級市售硼砂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2.6的硅質中砂，標準養護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。