《鎳鐵渣粉混凝土技術(shù)規(guī)程》協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿編制說明

鎳鐵渣粉混凝土技術(shù)規(guī)程

Technicalcodeforapplicationofferronickelslagpowderinconcrete

編制說明

（征求意見稿）

鎳鐵渣粉混凝土技術(shù)規(guī)程編制組

2023年3月

一、工作簡況

（一）任務(wù)來源

根據(jù)中國建筑材料聯(lián)合會(huì)《關(guān)于下達(dá)2020年第七批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃的通知》（中建材

聯(lián)標(biāo)發(fā)[2020]50號(hào)）和中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)《關(guān)于下達(dá)2020年中國混凝土與水泥制

品協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃（第一批）的通知》（中制協(xié)字[2020]15號(hào)）計(jì)劃號(hào)2020-70-xbjh的要

求，成立鎳鐵渣粉混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程編制組，《鎳鐵渣粉混凝土技術(shù)規(guī)程》為協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制

定項(xiàng)目。

鎳鐵渣（ferronickelslag）是工業(yè)鎳鐵冶煉過程中還原提取金屬鎳和鐵之后，排出的熔渣

經(jīng)冷卻得到的?；腆w廢渣。生產(chǎn)鎳鐵的礦石主要有紅土鎳礦（氧化鎳礦）和硫化鎳礦，其

中紅土鎳礦資源更為豐富，而且容易開采和運(yùn)輸，被廣泛地開發(fā)和使用。目前我們國家主要

從海外進(jìn)口紅土鎳礦，并通過火法冶煉工藝進(jìn)行鎳鐵的生產(chǎn)，火法冶煉按照工藝和設(shè)備的不

同可以細(xì)分為電弧爐（礦熱爐）冶煉和高爐冶煉，其中高爐冶煉得到的鎳鐵的含鎳量一般比

較低。根據(jù)鎳鐵冶煉工藝的不同，排出的鎳鐵渣也可以分為電爐鎳鐵渣和高爐鎳鐵渣兩大類。

近些年，隨著我們國家鎳鐵冶煉規(guī)模的擴(kuò)大和金屬鎳產(chǎn)量的提高，產(chǎn)生的廢棄鎳鐵渣也

越來越多。以電爐還原冶煉鎳鐵為例，每生產(chǎn)1噸鎳鐵大約會(huì)排出14噸的鎳鐵渣。目前國

內(nèi)每年產(chǎn)生的鎳鐵廢渣超過3000萬噸，大約占到冶金渣總量的20%，鎳鐵渣也成了我們國

家排放量第四多的冶煉工業(yè)廢渣，愈發(fā)引人關(guān)注。然而，這種排放量巨大的固體廢渣的有效

利用率卻很低，絕大部分還是被廢棄或填埋，不但會(huì)浪費(fèi)資源、占用土地，還可能造成環(huán)境

的污染和破壞，也在一定程度上制約著鎳鐵行業(yè)的發(fā)展。因此，鎳鐵渣的資源化和有效利用

迫在眉睫，對(duì)于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展都有非常重要的意義。

鎳鐵渣中的主要化學(xué)成分與硅酸鹽水泥是類似的，主要包括SiO2、CaO、MgO、Al2O3

和Fe2O3等，其中SiO2和MgO的含量比水泥要高，而CaO的含量則相對(duì)偏低，屬于酸性

渣。由于鎳鐵渣大多是通過水淬極冷后產(chǎn)生的，所以其礦物成分主要是非晶態(tài)的玻璃體，出

渣和成粒時(shí)的溫度越高，冷卻時(shí)的速度越快，鎳鐵渣中的玻璃體含量往往就越多。

在20世紀(jì)80年代初期，前蘇聯(lián)、希臘、日本等一些國家就開始了對(duì)鎳鐵渣進(jìn)行資源化

的研究。國外學(xué)者的研究主要集中在將鎳鐵渣用于無機(jī)聚合物的生成、玻璃和陶瓷的制造、

水泥的生產(chǎn)以及混凝土骨料等領(lǐng)域，也有研究利用鎳鐵渣來提取Ni、Co等有價(jià)金屬，日本

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查會(huì)（JISC）制定了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISA5011-2《混凝土用礦渣集料.第2部分：鎳鐵

礦渣集料》，對(duì)用作混凝土骨料的鎳鐵渣給出了相關(guān)建議和規(guī)定。我國對(duì)于鎳鐵渣及其應(yīng)用

的研究內(nèi)容主要集中于這些方面：分離和提取Ni、Cr等金屬；作為筑路材料或礦井充填材

料；制備建筑砌塊；制造蒸壓磚；制造微晶玻璃和陶瓷；制備地質(zhì)聚合物；用作混凝土骨料；

用作水泥混合材。

鎳鐵渣粉就是鎳鐵渣通過機(jī)械粉磨后得到的粉體材料，相應(yīng)的可以分為電爐鎳鐵渣粉

（electricarcfurnaceferronickelslagpowder）和高爐鎳鐵渣粉（blastfurnaceferronickelslag）。

由于鎳鐵渣粉具有潛在的活性，越來越多的研究開始關(guān)注鎳鐵渣粉用作水泥混合材和混凝土

礦物摻合料的可能性。中國建筑學(xué)會(huì)也在2016年6月發(fā)布了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/ASC01-2016《水

泥和混凝土用鎳鐵渣粉》，針對(duì)鎳鐵渣粉在水泥和混凝土中的使用提出了一些具體的技術(shù)指

標(biāo)和要求。之后我國又頒布了《用于水泥和混凝土中的鎳鐵渣粉》（JC/T2503-2018）的行業(yè)

標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了用于水泥和混凝土中鎳鐵渣粉的術(shù)語和定義、分類、組分與材料、技術(shù)要求、

試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、交貨與驗(yàn)收、運(yùn)輸與貯存等，適用于用作水泥和混凝土中的鎳鐵渣粉。

上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均是針對(duì)鎳鐵渣粉的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而鎳鐵渣粉在混凝土中的應(yīng)用過程及鎳鐵渣混

凝土的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程仍是空白，亟待填補(bǔ)完善。

1

隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，我國的礦物摻合料市場上已能夠生產(chǎn)出性能良好的鎳鐵渣粉，

且近些年關(guān)于鎳鐵渣粉在混凝土中用作礦物摻合料的研究越來越多，積累了比較豐富的科研

成果，也在一些工程中得到了推廣應(yīng)用。為了規(guī)范鎳鐵渣在水泥混凝土中的應(yīng)用，做到技術(shù)

先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用，推動(dòng)鎳鐵渣粉在混凝土中的大規(guī)?？茖W(xué)使用，并促進(jìn)混凝土的

低碳和綠色發(fā)展，由清華大學(xué)組織國內(nèi)相關(guān)單位聯(lián)合開展《鎳鐵渣粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)

程》的編制工作。

（二）主要工作過程

（1）2020年7月，編制組召開啟動(dòng)會(huì)議，主編單位介紹了編制背景和意義，參編單位

對(duì)編制大綱進(jìn)行了研討，對(duì)調(diào)研、材料性能試驗(yàn)、混凝土配合比試驗(yàn)等進(jìn)行了分工。

（2）2020年8月-2020年12月，編制組調(diào)研全國的鎳鐵渣粉生產(chǎn)情況和鎳鐵渣粉在混

凝土中應(yīng)用情況，調(diào)研國內(nèi)外的鎳鐵渣粉的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、專利和論文成果。

（3）2021年1月-2023年2月，編制組開展鎳鐵渣粉的材料性能試驗(yàn)，包括化學(xué)組成、

礦物組成、比表面積、顆粒形貌、需水量、安定性、重金屬浸出等；開展鎳鐵渣粉在水泥中

的反應(yīng)機(jī)理研究，包括反應(yīng)產(chǎn)物、孔隙結(jié)構(gòu)、反應(yīng)過程等；開展鎳鐵渣粉混凝土的性能試驗(yàn)，

包括工作性、強(qiáng)度、耐久性、收縮等。

（4）2023年3月，編制組召開內(nèi)部研討會(huì)，討論形成《鎳鐵渣粉混凝土技術(shù)規(guī)程》的

征求意見稿和編制說明。

（5）2023年4月，向行業(yè)和社會(huì)公開征求意見，并向行業(yè)專家、生產(chǎn)企業(yè)、應(yīng)用企業(yè)

等定向征求意見。

1.3起草工作組及其工作分工

任務(wù)分工參編單位

總則、術(shù)語和符號(hào)、基本規(guī)定清華大學(xué)、北京建工新型建材有限責(zé)任公司

鎳鐵渣粉的檢驗(yàn)和驗(yàn)收清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、福建源鑫環(huán)保科技有限公司

鎳鐵渣粉混凝土配合比設(shè)計(jì)清華大學(xué)、東南大學(xué)、佛山市匯江混凝土有限公司

鎳鐵渣粉混凝土的制備與施工北京工業(yè)大學(xué)、遷安威盛固廢環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司

鎳鐵渣粉混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定中國建筑科學(xué)研究院有限公司、鹽城工學(xué)院、

附錄深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

用詞說明、引用標(biāo)準(zhǔn)名錄、

清華大學(xué)、河北清華發(fā)展研究院

條文說明、編制說明

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

（一）標(biāo)準(zhǔn)編制的原則

本標(biāo)準(zhǔn)的起草遵從以下規(guī)則：貫徹執(zhí)行國家的政策、法規(guī)，與現(xiàn)行其他國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一

致。在進(jìn)行充分市場調(diào)研和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，參考現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定既具有

先進(jìn)性又具有可行性的標(biāo)準(zhǔn)，力求促進(jìn)行業(yè)水平的提高和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的推廣。

通過嚴(yán)格的論證或?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證來確定各項(xiàng)指標(biāo)，保證技術(shù)指標(biāo)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。首先，

確保原材料的品質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，適合高性能混凝土發(fā)展的需要。其次，充分發(fā)揮鎳鐵渣粉

的特性，提出制備滿足工程要求的混凝土制備方法，推動(dòng)鎳鐵渣粉的大規(guī)模應(yīng)用，促進(jìn)綠色、

低碳混凝土的發(fā)展。此外，針對(duì)鎳鐵渣粉在混凝土中應(yīng)用可能存在的問題，提出相應(yīng)的指標(biāo)

要求或限制措施，確保鎳鐵渣粉的正確應(yīng)用，確保工程質(zhì)量和安全。

本標(biāo)準(zhǔn)通過規(guī)范鎳鐵渣粉在混凝土中應(yīng)用的方法，促進(jìn)鎳鐵渣粉在現(xiàn)代混凝土中的科學(xué)、

規(guī)范、高效地應(yīng)用。

2

（二）標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)7章，分別為：1總則；2術(shù)語和符號(hào)；3基本規(guī)定；4鎳鐵渣粉的檢驗(yàn)和驗(yàn)

收；5鎳鐵渣粉混凝土的配合比設(shè)計(jì)；6鎳鐵渣粉混凝土的制備與施工；7鎳鐵渣粉混凝土

質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定。

1總則

1.0.1為規(guī)范鎳鐵渣粉在水泥混凝土中的應(yīng)用，保證鎳鐵渣粉混凝土性能和工程質(zhì)量，制定

本規(guī)程。

1.0.2本規(guī)程適用于工業(yè)與民用建筑中將高爐鎳鐵渣粉或電爐鎳鐵渣粉作為礦物摻合料使用

的混凝土的應(yīng)用。。

本規(guī)程所涉及的條文，指的是鎳鐵渣粉的摻量在10%以上的混凝土，單摻或與其他礦物

摻合料復(fù)摻。

1.0.3鎳鐵渣粉在混凝土中的應(yīng)用，除應(yīng)符合本規(guī)程外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2術(shù)語和符號(hào)

2.1術(shù)語

2.1.1鎳鐵渣ferronickelslag

冶煉鎳鐵合金時(shí)排出的熔融物經(jīng)淬冷得到的?；癄t渣。采用高爐冶煉工藝時(shí)，稱為高爐

鎳鐵渣；采用電爐冶煉工藝時(shí)，稱為電爐鎳鐵渣。

2.1.2鎳鐵渣粉ferronickelslagpowder

以鎳鐵渣為主要原料磨細(xì)至規(guī)定細(xì)度的粉體材料。

2.1.3高爐鎳鐵渣粉blastfurnaceferronickelslagpowder

以高爐鎳鐵渣為主要原料磨細(xì)至規(guī)定細(xì)度的粉體材料。

2.1.4電爐鎳鐵渣粉electricarcfurnaceferronickelslagpowder

以電爐鎳鐵渣為主要原料磨細(xì)至規(guī)定細(xì)度的粉體材料。

2.1.5鎳鐵渣粉混凝土ferronickelslagpowderconcrete

使用鎳鐵渣粉作為唯一礦物摻合料，或使用以鎳鐵渣粉為主的復(fù)合礦物摻合料的混凝土。

鎳鐵渣粉占礦物摻合料的質(zhì)量百分比不低于50%，且占膠凝材料的質(zhì)量百分比不低于

10%的混凝土。

2.1.6試驗(yàn)?zāi)z砂testingmortar

鎳鐵渣粉30％等質(zhì)量取代對(duì)比水泥后，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO

法)》GB/T17671規(guī)定制備的膠砂。

2.1.7活性指數(shù)strengthactivityindex

試驗(yàn)?zāi)z砂和對(duì)比膠砂試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至相同規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度之比，以百

分?jǐn)?shù)表示。

2.1.8水膠比water-binderratio

混凝土用水量與膠凝材料質(zhì)量之比。

3

2.1.9鎳鐵渣粉摻量ferronickelslagpowdercontent

鎳鐵渣粉占膠凝材料質(zhì)量的百分比。

2.2符號(hào)

?cu,0——混凝土配制強(qiáng)度（MPa）；

?cu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；

?——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。

3基本規(guī)定

3.0.1使用中應(yīng)區(qū)分高爐鎳鐵渣粉和電爐鎳鐵渣粉。

根據(jù)鎳鐵冶煉的工藝不同，鎳鐵渣分為高爐鎳鐵渣和電爐鎳鐵渣兩類。制備成礦物摻合

料時(shí)，高爐鎳鐵渣粉和電爐鎳鐵渣粉的性能差異很大，尤其是活性差異，因此在工程應(yīng)用時(shí)

要區(qū)分高爐鎳鐵渣粉和電爐鎳鐵渣粉，不能一概而論。

3.0.2用作混凝土摻合料的鎳鐵渣粉的安定性應(yīng)合格。

鎳鐵渣粉的化學(xué)組成中MgO的含量較高，有時(shí)超過30%。盡管大量的研究表明MgO

主要是以尖晶石或鎂橄欖石的礦物形式存在，安定性不良的現(xiàn)象很少見。但是為了最大限度

降低風(fēng)險(xiǎn)，避免引發(fā)工程質(zhì)量問題，還應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)鎳鐵渣粉的安定性，確保安定性合格才能

使用。

3.0.3用作混凝土摻合料的鎳鐵渣粉的放射性應(yīng)合格。

鎳鐵渣屬于有色金屬冶煉渣，含有放射性組分，作為建筑材料使用時(shí)，需滿足放射性的

國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.0.4用作混凝土摻合料的鎳鐵渣粉的重金屬浸出指標(biāo)應(yīng)合格。

鎳鐵渣粉的中含有一定量的重金屬，包括Cr、Ni和Mn等。盡管大量的研究表明鎳鐵

渣中的重金屬主要是以穩(wěn)定的固溶體形式存在，在正常的中性水環(huán)境中難以浸出。但是隨著

浸出液的酸性增加，鎳鐵渣中的重金屬仍然會(huì)大量浸出（圖1），從而引發(fā)環(huán)境安全問題。例

如，采用醋酸緩沖溶液法（HJ/T299-2007）評(píng)價(jià)鎳鐵渣中的重金屬在酸性環(huán)境下

（pH=2.64±0.05）的浸出風(fēng)險(xiǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，高爐鎳鐵渣中Cr和Mn，電爐鎳鐵渣中Mn、Ni和Cr

的浸出濃度均很高（表1）。因此，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格檢測鎳鐵渣粉中的重金屬濃度，從而控制重金屬

污染的風(fēng)險(xiǎn)。從控制指標(biāo)來講，Mn的毒性較低，所以應(yīng)控制Cr和Ni的浸出。

14

12高爐鎳鐵渣

電爐鎳鐵渣

10

8

6

(mmol/L)

4

[Cr]

2

0

1110987654321

pH

圖1鎳鐵渣中的重金屬在不同pH值下的浸出行為（以Cr為例）

4

表1酸性條件下鎳鐵渣的重金屬浸出濃度ppm

CuZnMnNiPbCrAs

高爐鎳鐵渣--385.6--14.5-

電爐鎳鐵渣-238.823.1-36.8-

浸出限值100a100a2b5a5a15a5a

注：a：GB5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》

b：GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》

3.0.5當(dāng)鎳鐵渣粉單獨(dú)摻用或與其他礦物摻合料復(fù)合摻用時(shí)，其摻量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

鎳鐵渣粉有高爐鎳鐵渣粉和電爐鎳鐵渣粉兩類，并且活性差異較大。在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《用于

水泥和混凝土中的鎳鐵渣粉》（JC/T2503-2018）中，高爐鎳鐵渣粉分成3個(gè)等級(jí)，電爐鎳鐵

渣粉分成2個(gè)等級(jí)。所以使用鎳鐵渣粉制備混凝土?xí)r，其摻量應(yīng)通過試驗(yàn)確定，以滿足工程

的性能指標(biāo)要求。

3.0.6鎳鐵渣粉混凝土應(yīng)具有滿足工程要求的凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度。

鎳鐵渣粉的早期活性低于水泥，尤其是電爐鎳鐵渣粉的早期活性更低，且在低溫條件下，

鎳鐵渣粉的早期活性進(jìn)一步降低。所以使用鎳鐵渣粉制備混凝土?xí)r，需充分考慮鎳鐵渣粉的

種類、摻量、活性，以及環(huán)境溫度對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間和早期強(qiáng)度的影響，以滿足施工要求。

鎳鐵渣粉的摻量取30%，參考GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》

中的方法進(jìn)行初凝時(shí)間測試，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，結(jié)果表明：加入鎳鐵渣粉會(huì)延長其初凝

時(shí)間，電爐鎳鐵渣粉延緩初凝更嚴(yán)重。

圖1鎳鐵渣粉的初凝時(shí)間

3.0.7不宜單獨(dú)使用電爐鎳鐵渣粉作為礦物摻合料配制強(qiáng)度等級(jí)高于C45的混凝土。

電爐鎳鐵渣粉屬于活性較低的礦物摻合料，通常28d活性指數(shù)低于85%，因此不適宜制

備較高強(qiáng)度的混凝土。制備C45及以上等級(jí)的混凝土，往往需要大幅降低水膠比或增大膠

凝材料用量，經(jīng)濟(jì)性較差。

3.0.8鎳鐵渣粉混凝土宜采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制。

當(dāng)采用其他品種水泥時(shí)，應(yīng)通過系統(tǒng)試驗(yàn)確定鎳鐵渣粉的適用性和合適摻量。一般而言，

水泥中的混合材含量較高時(shí)，不宜使用鎳鐵渣粉尤其電爐鎳鐵渣粉，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致混凝土的早

期強(qiáng)度過低或凝結(jié)時(shí)間過長。

3.0.9鎳鐵渣粉混凝土應(yīng)加強(qiáng)早期保濕養(yǎng)護(hù)。

5

鎳鐵渣粉（尤其電爐鎳鐵渣粉）混凝土的凝結(jié)、早期強(qiáng)度發(fā)展、微結(jié)構(gòu)形成均緩慢，因

此混凝土的早期孔結(jié)構(gòu)疏松，易向外界散失水分。因此，鎳鐵渣粉混凝土比純水泥混凝土需

要更長的保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

4鎳鐵渣粉的檢驗(yàn)和驗(yàn)收

4.1一般規(guī)定與檢驗(yàn)方法

4.1.1用于混凝土中的高爐鎳鐵渣粉分為G100、G90、G80三個(gè)等級(jí)，電爐鎳鐵渣粉分為

D80和D70兩個(gè)等級(jí)，鎳鐵渣粉的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的

鎳鐵渣粉》JC/T2503-2018，主要技術(shù)指標(biāo)見表2。此外可浸出鎳含量和可浸出鉻含量的技

術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合中國建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《水泥和混凝土用鎳鐵渣粉》T/ASC01-2016。

表2鎳鐵渣粉主要技術(shù)指標(biāo)

電爐鎳鐵渣粉高爐鎳鐵渣粉

項(xiàng)目

D80D70G100G90G80

密度/(g/cm3)2.8

比表面積/(m2/kg)400

7d6055807060

活性指數(shù)/%

28d80701009080

流動(dòng)度比/%95

堿含量（Na2O+0.658KOH）/%1.0

氯離子/%0.06

燒失量/%3.0

含水量/%1.0

三氧化硫/%3.0

壓蒸法合格

安定性

沸煮法合格

放射性合格

*未摻石膏的鎳鐵渣粉三氧化硫含量應(yīng)不大于2.0%

表3列出了3種電爐鎳鐵渣粉和2種高爐鎳鐵渣粉的化學(xué)組成，表4列出了5種鎳鐵

渣粉的比表面積。為了分析原材料的礦物組成，對(duì)5種鎳鐵渣粉分別做了X-射線衍射分析，

得到的XRD圖譜（如圖2）。鎳鐵渣粉都含有大量的非晶態(tài)礦物，XRD圖譜上有明顯的“駝

峰”，尤其是高爐鎳鐵渣粉，其非晶態(tài)成分的含量明顯比電爐鎳鐵渣粉中要多。晶態(tài)礦物方

面，電爐鎳鐵渣粉中主要含有鎂橄欖石（MgSiO4），而高爐鎳鐵渣粉主要的晶態(tài)礦物成分是

尖晶石（MgAl2O4），另外高爐鎳鐵渣粉1號(hào)中含有少量的Ca2SiO4和MgSiO3晶體，而2號(hào)

高爐渣中含有一些CaCO3晶體。值得注意的是，雖然鎳鐵渣粉中MgO的含量很高，但是

XRD圖譜表明其中并不存在方鎂石晶體。

表3原材料的化學(xué)成分（%）

組成CaOSiO2Fe2O3Al2O3MgOMnOCr2O3SO3Na2OK2O

電爐鎳鐵渣粉

6.7546.1012.254.4627.120.791.500.140.150.07

1號(hào)（EFS1）

6

電爐鎳鐵渣粉

1.0150.4810.373.0832.610.621.370.04/0.08

2號(hào)（EFS2）

電爐鎳鐵渣粉

8.2444.9014.364.9423.290.982.470.050.120.15

3號(hào)（EFS3）

高爐鎳鐵渣粉

25.1929.951.5526.318.932.252.300.900.190.40

1號(hào)（BFS1）

高爐鎳鐵渣粉

22.5033.152.1521.9412.542.362.081.310.320.36

2號(hào)（BFS2）

表4五種鎳鐵渣粉的比表面積

原材料比表面積（m3/kg）

水泥374

電爐鎳鐵渣粉1號(hào)（EFS1）406

電爐鎳鐵渣粉2號(hào)（EFS2）419

電爐鎳鐵渣粉3號(hào)（EFS3）423

高爐鎳鐵渣粉1號(hào)（BFS1）388

高爐鎳鐵渣粉2號(hào)（BFS2）424

(a)三種電爐鎳鐵渣粉的XRD圖譜(b)兩種高爐鎳鐵渣粉的XRD圖譜

圖2五種高爐鎳鐵渣粉的XRD圖譜

按照30%的摻量，分別用五種鎳鐵渣粉制備了水泥膠砂試件，參照國標(biāo)GB/T750-1992

《水泥壓蒸安定性試驗(yàn)方法》，在215.7±1.3℃的飽和水蒸氣（對(duì)應(yīng)的壓力為2.0±0.05MPa）

中處理3h，并測定所有試件的壓蒸膨脹率。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示，可以看到，無論是摻入

電爐鎳鐵渣粉還是高爐鎳鐵渣粉，膠砂試件的壓蒸膨脹率均遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)中硅酸鹽水泥的壓蒸

膨脹率限值0.80%。因此，兩類鎳鐵渣粉摻入到水泥中使用時(shí)安定性都是合格的。

表5鎳鐵渣粉的壓蒸安定性試驗(yàn)結(jié)果

鎳鐵渣粉種類試件壓蒸后膨脹率（%）國標(biāo)GB/T750-1992限值（%）

電爐鎳鐵渣粉1號(hào)0.03

電爐鎳鐵渣粉2號(hào)0.04

0.80

電爐鎳鐵渣粉3號(hào)0.02

高爐鎳鐵渣粉1號(hào)0.03

7

高爐鎳鐵渣粉2號(hào)0.02

從鎳鐵渣粉的化學(xué)成分中可以看到，兩類鎳鐵渣粉中都含有一定量的Cr，這種有害的

重金屬元素，可能會(huì)使鎳鐵渣粉在使用過程中產(chǎn)生浸出毒性。為了確保鎳鐵渣粉作為混凝土

礦物摻合料使用時(shí)的安全，有必要對(duì)其進(jìn)行浸出毒性試驗(yàn)。試驗(yàn)的結(jié)果如表6所示，可以看

到，摻量為30%時(shí)，三種含電爐鎳鐵渣粉和兩種含高爐鎳鐵渣粉的膠砂試件的可浸出Cr含

量均小于國標(biāo)GB30760-2014《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》中的限值0.2mg/L，因

此可以判定鎳鐵渣粉制備成砂漿后，其中的Cr元素毒性很低。

表6鎳鐵渣粉可浸出Cr含量試驗(yàn)結(jié)果

可浸出Cr含量國標(biāo)GB30760限值

鎳鐵渣粉種類摻量

（mg/L）（mg/L）

電爐鎳鐵渣粉1號(hào)30%0.0589

電爐鎳鐵渣粉2號(hào)30%0.0554

電爐鎳鐵渣粉3號(hào)30%0.06960.2

高爐鎳鐵渣粉1號(hào)30%0.0389

高爐鎳鐵渣粉2號(hào)30%0.0368

鎳鐵渣粉的摻量取30%，參照建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T315-2011《水泥砂漿和混凝土用天然

火山灰質(zhì)材料》附錄A中的方法進(jìn)行流動(dòng)度比測試。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示：電爐鎳鐵渣粉1

號(hào)、2號(hào)和3號(hào)的流動(dòng)度比分別為101%、104%和103%，高爐鎳鐵渣粉1號(hào)和2號(hào)的流動(dòng)

度比分別為103%和101%。由此可見，作為礦物摻合料使用時(shí)，鎳鐵渣粉具有一定的減水作

用，而且兩類鎳鐵渣粉的差異不大。

表730%替代率下砂漿流動(dòng)度比測試結(jié)果

水泥100%

70%水泥+30%EFS1101%

70%水泥+30%EFS2104%

70%水泥+30%EFS3103%

70%水泥+30%BFS1103%

70%水泥+30%BFS2101%

鎳鐵渣粉的摻量取30%，進(jìn)行混凝土坍落度測試，試驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示，作為礦

物摻合料使用時(shí)，鎳鐵渣粉往往有利于提高混凝土的流動(dòng)度和減少流動(dòng)度損失，由此可見，

對(duì)鎳鐵渣粉的流動(dòng)度比作出指標(biāo)要求是非常必要的，在活性低于水泥的情況下，能夠通過低

需水量的特點(diǎn)改善混凝土的流動(dòng)性。

8

圖3混凝土初始坍落度測試結(jié)果圖4混凝土1h坍落度測試結(jié)果

圖5顯示了不同配合比的砂漿在7d、28d、90d齡期時(shí)的抗壓強(qiáng)度。從圖中可以看出，

無論是在何種水膠比條件下，摻入30%電爐鎳鐵渣粉都會(huì)明顯降低砂漿各個(gè)齡期時(shí)的抗壓

強(qiáng)度，這表明含有電爐鎳鐵渣粉的砂漿中水化產(chǎn)物相比于純水泥砂漿較少，微結(jié)構(gòu)更加疏松。

在7d齡期時(shí)，摻高爐鎳鐵渣粉的砂漿的抗壓強(qiáng)度明顯高于摻電爐鎳鐵渣粉的組，不過仍然

比純水泥組要低。這說明雖然高爐鎳鐵渣粉的早期活性比電爐鎳鐵渣粉高，但是其早期反應(yīng)

程度仍然比水泥低，生成的反應(yīng)產(chǎn)物并不能彌補(bǔ)由于其替代水泥所導(dǎo)致的水化產(chǎn)物減少的量，

從而造成砂漿強(qiáng)度的降低。

隨著齡期的增長，高爐鎳鐵渣粉的火山灰反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生越來越多的產(chǎn)物，同時(shí)消耗水泥水

化產(chǎn)生的Ca(OH)2，改善過渡區(qū)微結(jié)構(gòu)，所以到28d和90d齡期時(shí)砂漿的強(qiáng)度與純水泥組

非常接近，摻高爐鎳鐵渣粉1號(hào)的砂漿的強(qiáng)度甚至還稍高于純水泥砂漿組。

盡管三種電爐鎳鐵渣粉的化學(xué)組分有區(qū)別，但是它們的火山灰活性差異很小，因此摻有

不同電爐鎳鐵渣粉的三組砂漿的抗壓強(qiáng)度沒有太大差別，只是摻電爐鎳鐵渣粉1號(hào)的組略

低一些。與此不同的是，兩種高爐鎳鐵渣粉的火山灰活性有明顯的差別，這一點(diǎn)在砂漿強(qiáng)度

的試驗(yàn)結(jié)果中也體現(xiàn)了出來，其中比表面積的差異是關(guān)鍵因素，由此可見對(duì)鎳鐵渣粉的比表

面積的指標(biāo)要求（≥400m2/kg）是非常必要的。

圖5不同齡期時(shí)的砂漿強(qiáng)度

4.1.2鎳鐵渣粉的儲(chǔ)存應(yīng)防止受潮，當(dāng)儲(chǔ)存期超過12個(gè)月時(shí)，使用前應(yīng)按第4.2.2～4.2.3條

進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

鎳鐵渣粉受潮會(huì)影響應(yīng)用效果。其中高爐鎳鐵渣粉中含有Ca的含量較高，并且含有少

9

量C2S，應(yīng)在儲(chǔ)存中注意防止受潮。

總體上鎳鐵渣粉與水直接反應(yīng)的程度很低，因此儲(chǔ)存期超過12個(gè)月，要進(jìn)行復(fù)檢。

4.1.3比表面積、密度、含水量、堿含量、燒失量、氯離子含量、三氧化硫、活性指數(shù)、流

動(dòng)度、安定性、放射性的檢驗(yàn)應(yīng)按現(xiàn)行現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的鎳鐵渣粉》

JC/T2503-2018規(guī)定的方法進(jìn)行?？山鲦嚭亢涂山鲢t含量的檢驗(yàn)應(yīng)按中國建筑學(xué)會(huì)

標(biāo)準(zhǔn)《水泥和混凝土用鎳鐵渣粉》T/ASC01-2016的方法進(jìn)行。

比表面積的檢驗(yàn)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥比表面積測定方法勃氏法》GB/T8074進(jìn)行；

密度的檢驗(yàn)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥密度測定方法》GB/T208進(jìn)行；

三氧化硫、氯離子含量、燒失量、含水量的檢驗(yàn)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥化學(xué)分析方法》

GB/T176進(jìn)行；

活性指數(shù)和流動(dòng)度比按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB/T51003進(jìn)行，

試驗(yàn)樣品為鎳鐵渣粉和基準(zhǔn)水泥質(zhì)量比3:7混合制成；

沸煮安定性的檢驗(yàn)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》

GB/T1346進(jìn)行，試驗(yàn)樣品為鎳鐵渣粉和基準(zhǔn)水泥質(zhì)量比3:7混合制成；

壓蒸法安定性的檢驗(yàn)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥壓蒸安定性試驗(yàn)方法》GB/T750進(jìn)行，試

驗(yàn)樣品為鎳鐵渣粉和基準(zhǔn)水泥質(zhì)量比3:7混合制成；

放射性的檢驗(yàn)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑材料放射性核素限量》GB/T6566中規(guī)定的方法進(jìn)

行。

可浸出鎳含量和可浸出鉻含量的檢驗(yàn)應(yīng)按照《水泥膠砂中可浸出重金屬的測定方法》

GB/T30810進(jìn)行，其中試驗(yàn)?zāi)z砂為鎳鐵渣粉與水泥按質(zhì)量比3:7混合后按照GB/T17671制

備得到。

4.2交貨與驗(yàn)收

4.2.1供貨單位應(yīng)提供批次產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告、型式檢驗(yàn)報(bào)告。合格證應(yīng)包括：廠

名、合格證編號(hào)、鎳鐵渣粉等級(jí)、批號(hào)及出廠日期。

該驗(yàn)收要求與礦渣等礦物摻合料的要求一致。

4.2.2鎳鐵渣粉使用單位應(yīng)按本規(guī)程對(duì)鎳鐵渣粉進(jìn)行分批檢驗(yàn)，進(jìn)場檢驗(yàn)項(xiàng)目為比表面積、

活性指數(shù)及安定性。安定性檢驗(yàn)不合格者不得使用。比表面積和活性指數(shù)達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，

該批鎳鐵渣粉應(yīng)降級(jí)處理。

鎳鐵渣粉的比表面積、活性指數(shù)和安定性是最關(guān)鍵的性能指標(biāo)，因此是進(jìn)廠檢驗(yàn)的必須

項(xiàng)目。安定性問題是涉及到安全的問題，安定性檢驗(yàn)合格的鎳鐵渣粉才可以使用。

4.2.3檢驗(yàn)批及取樣方法應(yīng)符合下列規(guī)定：

1鎳鐵渣粉的取樣頻次應(yīng)以同一廠家連續(xù)供應(yīng)的30t相同種類、相同等級(jí)的鎳鐵渣

粉為一批，不足30t時(shí)應(yīng)按一批次計(jì)。

2散裝鎳鐵渣粉的取樣，應(yīng)隨機(jī)從每批5個(gè)以上不同部位各取等量試樣一份，每份不

應(yīng)少于2.0kg，混合攪拌均勻，用四分法縮取比試驗(yàn)需要量多一倍的試樣量。袋裝鎳鐵渣粉

的取樣，應(yīng)隨機(jī)從每批中抽取10袋，從每袋中各取等量試樣一份，每份不應(yīng)少于1.0kg，混

合攪拌均勻，用四分法縮取比試驗(yàn)需要量多一倍的試樣量。

檢驗(yàn)批的規(guī)定參考了國內(nèi)幾家鎳鐵渣粉生產(chǎn)廠的實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模，以及國標(biāo)《礦物摻合

料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB/T51003中的基本規(guī)定。既具有實(shí)用性和可操作性，又確保產(chǎn)品質(zhì)量

合格和穩(wěn)定。

5鎳鐵渣粉混凝土的配合比設(shè)計(jì)

5.1材料要求

10

首先，鎳鐵渣粉的技術(shù)指標(biāo)要符合本規(guī)程4.1.1的規(guī)定。其次，水泥、細(xì)骨料、粗骨料、

水、化學(xué)外加劑和其他礦物摻合料的要求均是常規(guī)的要求，符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

5.1.1鎳鐵渣粉應(yīng)符合本規(guī)程4.1.1的規(guī)定。

5.1.2水泥應(yīng)選用強(qiáng)度等級(jí)為42.5或42.5以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其性能

應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》GB175的規(guī)定。

5.1.3細(xì)骨料的技術(shù)要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》GB/T14684和現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52的規(guī)定。

5.1.4粗骨料的技術(shù)要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685和現(xiàn)行

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52的規(guī)定。

5.1.5水應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63的規(guī)定。

5.1.6化學(xué)外加劑應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB8076和《混凝土外加劑應(yīng)用

技術(shù)規(guī)范》GB50119的規(guī)定。

5.1.7礦渣、粉煤灰和硅灰等礦物摻合料應(yīng)符合相應(yīng)的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

5.2配合比設(shè)計(jì)

5.2.1鎳鐵渣粉混凝土的強(qiáng)度保證率應(yīng)與普通水泥混凝土相同，其取值應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普

通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

鎳鐵渣粉混凝土的配合比設(shè)計(jì)基本思路和步驟與普通水泥混凝土相近，強(qiáng)度保證率應(yīng)于

普通水泥混凝土相同，可參考普通水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法。

5.2.2鎳鐵渣粉混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、耐久性，以及拌合物的工作性等

要求，采用實(shí)際工程使用的原材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

這是混凝土配合比設(shè)計(jì)的通用原則，鎳鐵渣粉混凝土的配合比設(shè)計(jì)也依次執(zhí)行。

5.2.3高爐鎳鐵渣粉混凝土性能評(píng)定齡期應(yīng)根據(jù)建筑物類型和實(shí)際承載時(shí)間確定，宜取28d，

推薦使用60d或90d。電爐鎳鐵渣粉混凝土性能評(píng)定齡期應(yīng)根據(jù)建筑物類型和實(shí)際承載時(shí)

間確定，宜取60d或90d。

高爐鎳鐵渣粉的活性相對(duì)較高，宜取28d作為混凝土性能的評(píng)定齡期。電爐鎳鐵渣粉的

活性較低，電爐鎳鐵渣粉混凝土的強(qiáng)度發(fā)展緩慢，可以根據(jù)建筑物類型和實(shí)際承載時(shí)間適當(dāng)

延長驗(yàn)收齡期，或按合同規(guī)定的齡期執(zhí)行，本規(guī)程推薦使用60d或90d齡期作為強(qiáng)度驗(yàn)收齡

期。

表8是水膠比分別為0.5、0.4、0.3時(shí)，摻量30%的3種電爐鎳鐵渣粉和2種高爐鎳鐵

渣粉的混凝土配合比，其中純水泥混凝土作為參照組?；炷猎?d、28d、90d齡期時(shí)的

抗壓強(qiáng)度結(jié)果如圖6所示。很顯然，鎳鐵渣粉對(duì)混凝土早期強(qiáng)度有不利影響，且電爐鎳鐵渣

粉的不利影響更明顯。隨著齡期的增長，摻鎳鐵渣粉混凝土的強(qiáng)度增幅較大，但是就算是到

了90d齡期，電爐鎳鐵渣粉混凝土的強(qiáng)度也低于純水泥混凝土，高爐鎳鐵渣粉混凝土的強(qiáng)度

會(huì)接近純水泥混凝土。因此，使用鎳鐵渣粉代替部分水泥時(shí)，需適當(dāng)降低混凝土的水膠比。

表8混凝土的配合比（kg/m3）

水膠比編號(hào)水泥鎳鐵渣粉細(xì)骨料粗骨料水

C-0.538008051025190

E1-0.5266114（電爐EFS1）8051025190

E2-0.5266114（電爐EFS2）8051025190

0.5

E3-0.5266114（電爐EFS3）8051025190

B1-0.5266114（高爐BFS1）8051025190

B2-0.5266114（高爐BFS2）8051025190

0.4C-0.442007691063168

11

E1-0.4294126（電爐EFS1）7691063168

E2-0.4294126（電爐EFS2）7691063168

E3-0.4294126（電爐EFS3）7691063168

B1-0.4294126（高爐BFS1）7691063168

B2-0.4294126（高爐BFS2）7691063168

C-0.350007201080150

E1-0.3350150（電爐EFS1）7201080150

E2-0.3350150（電爐EFS2）7201080150

0.3

E3-0.3350150（電爐EFS3）7201080150

B1-0.3350150（高爐BFS1）7201080150

B2-0.3350150（高爐BFS2）7201080150

圖6不同齡期時(shí)的混凝土強(qiáng)度

5.2.4有耐久性要求時(shí)，宜選用高爐鎳鐵渣粉。

圖7顯示了在28d和90d齡期時(shí)各組混凝土的6h電通量和相應(yīng)的混凝土滲透性等級(jí)。

從中可以看出，在28d齡期時(shí)，摻入30%高爐鎳鐵渣粉可以顯著減小混凝土的電通量、降

低其氯離子滲透性等級(jí)，其中含高爐鎳鐵渣粉1號(hào)的混凝土的電通量相比于摻高爐鎳鐵渣

粉2號(hào)的組明顯更低一些，這與強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果是一致的。而電爐鎳鐵渣粉對(duì)混凝土的抗氯

離子滲透性能的改善作用在28d齡期時(shí)并不明顯，摻入電爐鎳鐵渣粉之后混凝土的滲透性

等級(jí)在0.5和0.3水膠比條件下并沒有變化。這部分的試驗(yàn)結(jié)果再次表明，在28d齡期時(shí)，

高爐鎳鐵渣粉的反應(yīng)程度明顯要高于電爐鎳鐵渣粉。到了90d齡期，摻高爐鎳鐵渣粉和電

爐鎳鐵渣粉的混凝土的氯離子滲透性等級(jí)都比純水泥混凝土組低。值得注意的是，在90d齡

期時(shí)，摻30%電爐鎳鐵渣粉的凈漿的孔隙率相比于純水泥凈漿是更大的（圖8），因此可以

推斷，鎳鐵渣粉的火山灰反應(yīng)能夠明顯改善混凝土的界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)，降低連通孔隙的數(shù)量，

從而增強(qiáng)了抗氯離子滲透的能力。另外還可以發(fā)現(xiàn)，0.3水膠比條件下，摻電爐鎳鐵渣粉和

摻高爐鎳鐵渣粉的混凝土在90d齡期時(shí)的氯離子滲透性等級(jí)處于同一水平，這主要是因?yàn)?/p>

在較低水膠比條件下，混凝土的微結(jié)構(gòu)本來就非常密實(shí)，而且在后期兩類鎳鐵渣粉的反應(yīng)程

度都比較高，對(duì)混凝土抗氯離子侵蝕能力的改善效果都很明顯，所以此時(shí)它們之間的活性差

異沒有體現(xiàn)出來。

12

圖728d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)混凝土的6h電通量和氯離子滲透性等級(jí)

圖890d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)混凝土的6h電通量和氯離子滲透性等級(jí)

圖9顯示了C-0.4、E1-0.4和B2-0.4三組混凝土在150d齡期內(nèi)的干燥收縮發(fā)展情況。

從中可以看出，在0.4水膠比條件下，摻入30%電爐鎳鐵渣粉1號(hào)和高爐鎳鐵渣粉2號(hào)都會(huì)

導(dǎo)致混凝土早期的干燥收縮變大，這主要是由于鎳鐵渣粉的活性比較低，摻入后膠凝材料中

的活性組分減少，早期漿體中的水化產(chǎn)物數(shù)量減少，漿體中的孔隙相比于純水泥混凝土更多，

毛細(xì)孔中的水分更容易發(fā)生蒸發(fā)。大約20d之后，摻高爐鎳鐵渣粉的混凝土的干燥收縮增

長速度明顯減小，干縮值也逐漸跟純水泥組接近，在60d齡期后，B2-0.4組和C-0.4組混凝

土的干燥收縮曲線幾乎重合在一起。而對(duì)于摻電爐鎳鐵渣粉的混凝土，雖然其干燥收縮值始

終大于純水泥混凝土，但是在后期（大約45d之后），混凝土干燥收縮的增長率跟純水泥組

非常接近，兩個(gè)組最終干燥收縮的差值主要是早期時(shí)的收縮差異所導(dǎo)致的。由此可知，后期

鎳鐵渣粉發(fā)生火山灰反應(yīng)，一方面產(chǎn)生了更多的反應(yīng)產(chǎn)物，可以在一定程度上彌補(bǔ)因?yàn)榇?/p>

水泥而引起的水化產(chǎn)物減少的量，另一方面可以改善漿體的微觀結(jié)構(gòu)，減小孔隙率，毛細(xì)孔

中水分的蒸發(fā)速率也會(huì)逐漸減小，所以摻鎳鐵渣粉的混凝土的后期干縮增長率都跟純水泥組

接近。這與后期硬化漿體孔結(jié)構(gòu)、混凝土氯離子滲透性的分析結(jié)果都是相符的，尤其是摻高

爐鎳鐵渣粉的組，后期漿體孔結(jié)構(gòu)跟純水泥組接近，28d和90d時(shí)混凝土的氯離子滲透性

等級(jí)明顯低于純水泥組，所以混凝土的后期干燥收縮值會(huì)跟純水泥組相近。

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圖9不同組混凝土的干燥收縮曲線

5.2.5預(yù)應(yīng)力混凝土、強(qiáng)度等級(jí)C40以上的混凝土，宜選用高爐鎳鐵渣粉。

電爐鎳鐵渣粉的活性較低，混凝土的強(qiáng)度發(fā)展緩慢，不適用于預(yù)應(yīng)力混凝土和強(qiáng)度等級(jí)

C40以上的混凝土。宜選用高爐鎳鐵渣粉，推薦使用G100等級(jí)的高爐鎳鐵渣粉。

5.2.6鎳鐵渣粉在混凝土中的摻量應(yīng)通過試驗(yàn)確定，最大摻量宜符合表A和表B的規(guī)定。對(duì)

澆筑量比較大的底板混凝土或其他大體積混凝土，鎳鐵渣粉最大摻量可增加5%。對(duì)早期強(qiáng)

度要求較高或冬期施工時(shí)，應(yīng)降低鎳鐵渣粉的摻量。

鎳鐵渣粉的摻量越大，混凝土的早期強(qiáng)度降低越明顯，并且為了滿足強(qiáng)度等級(jí)的要求，

需不斷降低混凝土的水膠比，因此本規(guī)程對(duì)鎳鐵渣粉的最大摻量做了限制。摻量限制主要考

慮了鎳鐵渣粉的活性，活性越低，最大摻量越小。

當(dāng)鎳鐵渣粉應(yīng)用于大體積混凝土?xí)r，由于鎳鐵渣粉能夠明顯降低早期水化熱，對(duì)大體積

混凝土的抗裂性有積極的作用，可以考慮適當(dāng)增大鎳鐵渣粉的摻量。

由于鎳鐵渣粉混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，因此對(duì)早期強(qiáng)度要求較高時(shí)或冬期施工時(shí)，

應(yīng)降低鎳鐵渣粉的摻量。

表A電爐鎳鐵渣粉的最大摻量（%）

D80電爐鎳鐵渣粉D70電爐鎳鐵渣粉

水膠比

采用硅酸鹽水泥采用普通硅酸鹽水泥采用硅酸鹽水泥采用普通硅酸鹽水泥

＞0.425202015

≤0.430252520

表B高爐鎳鐵渣粉的最大摻量（%）

G100高爐鎳鐵渣粉G90高爐鎳鐵渣粉G80高爐鎳鐵渣粉

水膠比采用硅酸鹽采用普通硅酸采用硅酸鹽采用普通硅采用硅酸鹽采用普通硅

水泥鹽水泥水泥酸鹽水泥水泥酸鹽水泥

＞0.4454030252520

≤0.4504535303025

5.2.7混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：

?cu,0≥?cu,k+1.645?(5.2.7)

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式中：?cu,0——混凝土配制強(qiáng)度（MPa）；

?cu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；

?——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa），取值應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)

規(guī)程》JGJ55執(zhí)行。

5.2.8鎳鐵渣粉混凝土的配合比設(shè)計(jì)可按容重法或絕對(duì)體積法計(jì)算，并應(yīng)通過試配確定混凝

土配合比，宜通過系列配合比試驗(yàn)建立鎳鐵渣粉混凝土的水膠比與強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。

從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，鎳鐵渣粉混凝土的性能受水膠比的影響最大，隨著鎳鐵渣粉的摻

入，調(diào)整水膠比是實(shí)現(xiàn)混凝土設(shè)計(jì)性能的最有效途徑。因此，建議通過系統(tǒng)配合比試驗(yàn)建立

鎳鐵渣粉混凝土的水膠比與強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)

5.2.9最小膠凝材料用量和最大水膠比應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB

50010和現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55的規(guī)定。

最小膠凝材料用量和最大水膠比是混凝土配合比設(shè)計(jì)均應(yīng)遵循的規(guī)定，按照現(xiàn)行國家標(biāo)

準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

6鎳鐵渣粉混凝土的制備與施工

6.1鎳鐵渣粉混凝土的制備

6.1.1鎳鐵渣粉的計(jì)量應(yīng)采用質(zhì)量法，摻入混凝土中鎳鐵渣粉的計(jì)量允許偏差為±2%。

誤差1%很難達(dá)到，在2%的范圍內(nèi)可以接受。

6.1.2鎳鐵渣粉混凝土的攪拌順序與普通混凝土相同，鎳鐵渣粉宜與水泥同時(shí)加入。

要確保膠凝體系混合均勻。

6.1.3應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，并符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土攪拌站（樓）》GB/T10171的規(guī)

定。鎳鐵渣粉混凝土拌合物應(yīng)攪拌均勻，且同一盤混凝土的攪拌均勻性應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)

《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164的規(guī)定。

鎳鐵渣粉在混凝土中分散的均勻性至關(guān)重要，只有使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)才能夠達(dá)到理想的

分散效果。

6.1.4夏季施工或長距離運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定鎳鐵渣粉混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失。

由于鎳鐵渣粉的成分復(fù)雜，波動(dòng)大，因此與外加劑的相容性需要注意，如果夏季施工或

長距離運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定鎳鐵渣粉混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失，以確保順利泵送施工。

6.2鎳鐵渣粉混凝土的施工

6.2.1鎳鐵渣粉混凝土的流動(dòng)性一般優(yōu)于普通混凝土，鎳鐵渣粉摻量超過20%時(shí)，應(yīng)關(guān)注混

凝土的工作性，避免混凝土離析。鎳鐵渣粉混凝土澆筑時(shí)應(yīng)振搗密實(shí)，不得漏振或過振。鎳

鐵渣粉混凝土應(yīng)至少進(jìn)行二次抹壓，且最后一次抹壓應(yīng)在泌水結(jié)束、終凝前完成。。

鎳鐵渣粉的需水量低，往往能夠改善混凝土的流動(dòng)性，所以在實(shí)際工程中具有一定的建

水效果。如果忽略了這一點(diǎn)，摻量較大時(shí)，容易造成離析或黏聚性差。

6.2.2鎳鐵渣粉混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于14d；冬期

施工除滿足當(dāng)?shù)鼗炷潦┕ひ?guī)范外，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于21d。

大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，鎳鐵渣粉會(huì)導(dǎo)致混凝土的初凝時(shí)間延長，早期強(qiáng)度降低，因此如

果鎳鐵渣粉混凝土得不到及時(shí)良好的早期養(yǎng)護(hù)，會(huì)因早期孔結(jié)構(gòu)疏松而大量喪失水分，既造

成混凝土早期開裂加劇，有影響后期水化，從而影響最終強(qiáng)度和耐久性。因此，與純水泥混

凝土相比，鎳鐵渣粉混凝土對(duì)早期濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間要求更高。

冬期施工時(shí)，鎳鐵渣粉混凝土的硬化和強(qiáng)度發(fā)展速率更慢，應(yīng)及時(shí)采取保溫措施，養(yǎng)護(hù)

時(shí)間應(yīng)進(jìn)一步延長。

6.2.3冬期施工的鎳鐵渣粉混凝土入模溫度不應(yīng)低于8℃。

15

6.2.4在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中，鎳鐵渣粉混凝土的蒸養(yǎng)制度應(yīng)通過試驗(yàn)確定，根據(jù)鎳鐵渣粉摻量

的增大應(yīng)延長預(yù)養(yǎng)護(hù)（靜停）時(shí)間。

對(duì)于采用蒸養(yǎng)工藝的預(yù)制鎳鐵渣粉混凝土，蒸養(yǎng)溫度對(duì)水泥-鎳鐵渣粉復(fù)合膠凝體系的

水化促進(jìn)作用與對(duì)純水泥膠凝體系的水化促進(jìn)作用有所差異，蒸養(yǎng)制度應(yīng)通過試驗(yàn)確定。鎳

鐵渣粉混凝土的初凝時(shí)間明顯比純水泥混凝土長，因此，隨著鎳鐵渣粉摻量的增加，應(yīng)使預(yù)

養(yǎng)（靜停）時(shí)間延長，以最大限度地減少熱應(yīng)力對(duì)混凝土微結(jié)構(gòu)的損傷。

7鎳鐵渣粉混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定

鎳鐵渣粉混凝土不屬于特種混凝土，是常規(guī)混凝土，因此質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)與常規(guī)混凝

土無異，均應(yīng)按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，包括強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范、耐久性

檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，分別如7.0.1、7.0.2、7.0.3所述。

7.0.1鎳鐵渣粉混凝土的強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB/T

50107進(jìn)行。

7.0.2鎳鐵渣粉混凝土施工質(zhì)量及驗(yàn)收評(píng)定應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)

收規(guī)范》GB50204進(jìn)行。

7.0.3鎳鐵渣粉混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》

JGJ/T193進(jìn)行。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

1.電爐鎳鐵渣粉對(duì)C40混凝土性能的影響規(guī)律

磨細(xì)水淬電爐鎳鐵渣粉，表面呈青灰色，密度為2.9g/cm3，比表面積為420m2/kg。鎳

鐵渣的主要成分以SiO2、MgO和Fe2O3為主，Al2O3、CaO含量均較少。采用X-ray

diffraction(XRD)/Rietveld方法定量分析鎳鐵渣中的無定形玻璃體含量只有14%左右。根據(jù)標(biāo)

準(zhǔn)GB/T1346-2011中雷氏夾法測試的復(fù)合水泥安定性，盡管鎳鐵渣中含有較多MgO，但是

其對(duì)水泥安定性的影響較小。

表