攪拌站污泥對混凝土力學(xué)性能和耐久性的影響

臨滄華德實(shí)業(yè)有限公司 677506

摘要：污泥是一種混凝土摻合料。本次研究通過實(shí)驗(yàn)分析攪拌站污泥，對于混凝土力學(xué)性能以及耐久性的影響，結(jié)果顯示：污泥的活性低，當(dāng)其取代粉煤灰比例≤30%時(shí)，不會(huì)對混凝土耐久性以及抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生影響。隨著取代比例的增加，坍落度增大，混凝土凝結(jié)時(shí)間延長。

關(guān)鍵詞：混凝土；抗壓強(qiáng)度；耐久性；混凝土；活性

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 原材料

本次試驗(yàn)所使用的原材料有六種，分別是水泥、粉煤灰、礦渣、砂、骨料、外加劑。試經(jīng)過MASTERSIZER 2000激光粒度分析儀將A、B兩家攪拌站的污泥進(jìn)行分析。A攪拌站污泥比較面積708m2/kg，表面積的平均粒徑為8.417μm，中值粒徑為18.053μm。B站的污泥具有976m2/kg的比表面積，表面積平均粒徑為6.148μm，中值粒徑12.627μm。分析檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，污泥具有的細(xì)度比粉煤灰更高，所以更加適合在混凝土摻合中，作為摻合料使用，而不是作為細(xì)集料使用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)參照GB/T 12957—2005 《用于水泥混合材的工業(yè)和廢渣活性試驗(yàn)方法》。利用水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度比對污泥的活性進(jìn)行評定。對膠砂進(jìn)行力學(xué)性能測定的時(shí)候要參照GB 175—2007 《通用硅酸鹽水泥》進(jìn)行測定。參照GB/T 1346—2001《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》來進(jìn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間的測定。參照GB/T 50080—2002《混凝土拌合物性能檢驗(yàn)方法》對混凝土拌合物的凝結(jié)時(shí)間以及坍落損失進(jìn)行測定。對混凝土的力學(xué)性能測定，要參照GB/T 50081—2002《混凝土物理力學(xué)性能檢驗(yàn)方法》進(jìn)行，采用100mm×100mm×100mm試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28d齡期[1-2]。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 污泥對混凝土力學(xué)性能的影響分析

2.1.1 污泥活性分析

如果污泥能夠在混凝土拌合的時(shí)候，替代粉煤灰成為摻合料，那么在進(jìn)行混凝土拌合時(shí)，不僅能夠省去部分粉煤灰的開銷和用量，也可以減少污泥清理所需要的費(fèi)用，對工程和攪拌站的經(jīng)濟(jì)效益，都能夠得到顯著的提升。所以本實(shí)驗(yàn)的目的就是為了研究污泥的活性，以確定污泥是否可以用作混凝土的摻合料。試驗(yàn)過程中，污泥在105-110℃的溫度下進(jìn)行烘干，烘干結(jié)束之后用80μm的篩子將污泥進(jìn)行過篩，余留3%，將這些污泥按照P·O 42.5級水泥質(zhì)量進(jìn)行取代，取代量在30%，水泥膠砂的流動(dòng)度為180mm。然后對摻加了30%污泥的水泥膠砂試件與沒有摻加污泥的水泥膠砂試件的28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比分析。最后取A、B、C三家攪拌站的污泥，測試這些污泥是否對水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度、用水量以及凝結(jié)時(shí)間有所影響，并且對污泥的活性進(jìn)行分析比較，并評價(jià)，結(jié)果如表1所示。

表1 污泥活性評價(jià)結(jié)果

污泥樣品標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（%）初凝時(shí)間（min）終凝時(shí)間（min）28d抗壓強(qiáng)度比（%）

A30.719625067.3

B32.420825662.5

C33.020623866.1

水泥28.2180218100

依照表1的結(jié)果可知，將30%的水泥用污泥取代之后，水泥膠砂試件的28d抗壓強(qiáng)度比為60%-70%，這說明污泥沒有太高的活性。污泥顆粒中，具有一定水化性的，在摻合到水泥中后會(huì)水化，而不具有水化性的則會(huì)沉淀在水中，不會(huì)有未水化的顆粒摻雜在水泥中，從而使水泥顆粒不能夠水化。污泥中的Ca（OH）2 的焊料較少，且含有少量的可溶性硫酸鹽，所以污泥雖然活性較低，但是也具有活性，同樣在混凝土中能夠起到比較好的填充作用。

2.1.2 污泥對于混凝土坍落度影響

利用基本配合比對混凝土進(jìn)行配置，然后采用污泥代替粉煤灰來進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下：由于污泥具有比較低的活性，所以如果污泥取代粉煤灰的比例超過30%，就會(huì)使混凝土的28d抗壓強(qiáng)度有所降低，雖然C20和C30混凝土的降低程度比較小，但是C60混凝土的降低程度則比較大，但是如果污泥取代粉煤灰的取代量小于20%，這時(shí)污泥對于混凝土的抗壓強(qiáng)度有著提高的作用，但是也不會(huì)對混凝土的28d抗壓強(qiáng)度有所影響，其具有很好的填充作用。由此可知對于低強(qiáng)度等級的混凝土，進(jìn)行配置時(shí)污泥對粉煤灰的取代量達(dá)到30%不會(huì)對混凝土作用有所影響，而在配置高強(qiáng)度混凝土?xí)r，則污泥對粉煤灰的取代量不能超過20%，對混凝土力學(xué)性能不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

試驗(yàn)對污泥取代粉煤灰20%和30%的取代量時(shí)，對混凝土坍落度以及坍落度的損失和保持相同坍落度時(shí)減水劑摻量的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知當(dāng)污泥取代粉煤灰的取代量超過30%之后，則需要用比較多的減水劑，才能夠使混凝土的初始坍落度保持的比較高，而由于減水劑具有比較高的成本費(fèi)用，所以，在對粉煤灰進(jìn)行污泥取代時(shí)，取代量不宜超過30%，如表2所示。

表2 污泥摻量與混凝土坍落的關(guān)系

2.2 污泥對混凝耐久性的影響分析

2.2.1 混凝土抗氯離子滲透性分析

通過參照GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和ASTM C1202—1997《混凝土氯離子滲透電量快速測定方法》對混凝土進(jìn)行電通量試驗(yàn)，由表3可知，混凝土（未添加摻合料）在實(shí)際使用過程中沒有對抗氯離子的相關(guān)屬性造成明顯作用，但污泥摻入后，混凝土密實(shí)度更高，出現(xiàn)明顯的抗氯離子性。同時(shí)，污泥會(huì)對混凝土產(chǎn)生物理填充作用，提升其密實(shí)度，那么混凝土的抗?jié)B能力也隨之提高[3]。

表3 混凝土的氯離子滲透性分析

測試編號通過電量（C）滲透性結(jié)果

基準(zhǔn)1855.11低

N212205.15中

N221766.88低

N231677.89低

PP11088.99低

PP4905.68很低

PP71003.92很低

2.2.2混凝土抗侵蝕性研究

由于混凝土本身特性，其與腐蝕性成分接觸后，腐蝕性成分中的K+、Na+、SO42-等離子會(huì)改變CH溶解度，游離CH并轉(zhuǎn)移，直到破壞硅酸鹽成分，從而，混凝土的機(jī)械成分徹底被破壞，就容易出現(xiàn)開裂、碎裂等問題，因此可知，研究抗腐蝕性，能夠了解污泥對混凝土耐久性的影響。本次實(shí)驗(yàn)將混凝土置于硫酸鹽中浸泡30天后可知，加入摻合料后，混凝土的抗侵蝕效果更好，同時(shí)其抗壓強(qiáng)度也明顯提升；浸泡30天后，其強(qiáng)度有下降趨勢，但污泥摻和量提升后，混凝土的材料級配比優(yōu)化，因此其密實(shí)性更強(qiáng)，抗侵蝕效果提升，硫酸根離子侵蝕幾率下降，混凝土本身的抗硫酸鹽侵蝕效果有明顯提升。

表4 混凝土在硫酸鹽中浸泡的抗壓強(qiáng)度

3 結(jié)論

綜上所述，由以上的試驗(yàn)分析可知，污泥的活性以及污泥對粉煤灰的取代量對混凝土力學(xué)性能、坍落度、抗腐蝕性能均有明顯的作用。對試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比對分析可知，攪拌站可以使用污泥優(yōu)化混凝土的綜合性能，例如將其作為細(xì)集料使用。此外還可以將水泥采用以工業(yè)廢渣為原料的摻和料代替使用，確保“以廢治廢”得以落實(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)還能夠?yàn)槲勰嗟幕厥赵倮玫於ㄝ^好的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Harun TANYILDIZI.溫度、炭纖維和硅土粉對輕量混凝土力學(xué)性能的影響[J].新型炭材料，2008，23（4）：339-344.

[2]郭育霞，貢金鑫，李晶等.石粉摻量對混凝土力學(xué)性能及耐久性的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2009，12（3）：266-271.

[3]歐陽小偉，歐陽東，易承波等.污泥在水泥混凝土工業(yè)中的應(yīng)用分析[J].混凝土，2011，（6）：81-83，87.