廢漿固渣引入量對(duì)混凝土性能的影響

彭孟啟 張橋 孫國(guó)彬

（深圳市為海建材有限公司，廣東 深圳 518114）

1 前言

預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)是指以節(jié)能、降耗、減排為目標(biāo),以技術(shù)和管理為手段,實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)全過程的“四節(jié)一環(huán)保”基本要求的綜合活動(dòng)。如何實(shí)現(xiàn)“三廢”零排放是預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)急需解決的問題[1]。而預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過程排放量最大的廢漿——清洗混凝土運(yùn)輸車、泵車、攪拌機(jī)而產(chǎn)生的廢水[2]，能否實(shí)現(xiàn)零排放顯得尤為重要。

近年來，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者及企業(yè)都在開展廢漿回收利用的研究[3～6]。湖北中建亞東混凝土有限公司的何正斌等[7]以濃度3.5%的廢水來作為混凝土拌合用水，通過改變廢水的摻量來研究不同摻量對(duì)中低強(qiáng)度混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明廢水濃度3.5%時(shí)，對(duì)于中低強(qiáng)度混凝土，廢水最大摻量不宜超過50%；而對(duì)于超過C50等級(jí)的混凝土，廢水最大摻量不宜超過30%。華潤(rùn)混凝土（惠州）有限公司的賴志標(biāo)等[8]，采用正交試驗(yàn)研究了廢水對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的影響，指出廢水對(duì)新拌低標(biāo)號(hào)混凝土工作性能的影響程度要大于高標(biāo)號(hào)混凝土，高標(biāo)號(hào)混凝土的坍損增大幅度要大于低標(biāo)號(hào)混凝土。但其所使用的廢漿濃度都較低（小于10%），這將嚴(yán)重制約廢漿的再利用；攪拌站如果出現(xiàn)退料，廢漿濃度會(huì)出現(xiàn)急劇增大，廢漿濃度甚至超過40%。

本論文研究了廢漿固渣引入量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)的預(yù)拌混凝土初始坍落度、1h坍損、擴(kuò)展度及抗壓強(qiáng)度的影響，優(yōu)化廢漿回收利用方案，在不影響混凝土性能的前提下，實(shí)現(xiàn)廢漿利用率最大化。

2 原材料及試驗(yàn)方法

2.1 原材料

1）水泥：光大P·O42.5R水泥，3d齡期的抗折強(qiáng)度為5.7MPa，抗壓強(qiáng)度為28.5MPa；28d齡期的抗折強(qiáng)度為7.7MPa，抗壓強(qiáng)度為48.5MPa；其他技術(shù)性能指標(biāo)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

2）細(xì)骨料：惠州產(chǎn)河砂（中砂），細(xì)度模數(shù)為2.5，含泥量為0.9%，其他技術(shù)性能指標(biāo)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

3）粗骨料：5～31.5mm，含泥量0.2%，針片狀含量為3.8%；其他技術(shù)性能指標(biāo)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

4）礦物摻合料：電廠灰，細(xì)度為20.5%，含水率0.8%；其他技術(shù)性能指標(biāo)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

5）礦粉：密度為2.89g/cm3，流動(dòng)度比為100%，28d活性指數(shù)為104%；其他技術(shù)性能指標(biāo)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

6）外加劑：深圳市SL-D萘系緩凝高效減水劑（水劑，含固量30%±1.5%，減少率≥14%，氯離子含量≤1%）；其他技術(shù)性能指標(biāo)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

2.2 試驗(yàn)方案

采用單因素試驗(yàn)探討分析廢漿引入不同質(zhì)量固渣對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的影響。試驗(yàn)廢漿中的固渣按等質(zhì)量替代基礎(chǔ)配合比中的粉煤灰。具體試驗(yàn)方案以C30混凝土為例（如表1）。不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的基礎(chǔ)配合比如表2所示?；炷涟韬衔镄阅茉囼?yàn)和力學(xué)性能試驗(yàn)分別按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）進(jìn)行。

表1 固渣引入量試驗(yàn)方案（kg/m3）

表2 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的基準(zhǔn)配合比（kg/m3）

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的試驗(yàn)結(jié)果

3.1 固渣含量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土工作性能的影響

1）固渣含量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土初始坍落度影響

固渣含量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土初始坍落度的影響見圖1。由圖1可知，對(duì)于C25和C30混凝土，其初始坍落度隨著廢漿固渣引入量的增大而減小，但減小的幅度較小，在30mm內(nèi)，但是對(duì)于C25在廢漿固渣引入量大于6kg/m3時(shí)，出現(xiàn)了初始坍落度驟降；對(duì)于C35和C50混凝土，其初始坍落度隨著廢漿固渣引入量的增大而先增大后減小，出現(xiàn)一個(gè)最大值，C35和C50混凝土初始坍落度的最大值分別出現(xiàn)在固渣引入量為2kg/m3和5kg/m3處，但變化的幅度也較小，在30mm內(nèi)。

從圖1還可看出，強(qiáng)度等級(jí)越低，初始坍落度隨固渣含量變化而變化的趨勢(shì)越大。強(qiáng)度等級(jí)越低的混凝土其膠材用量越少，在廢漿固渣引入量一定的情況下，廢漿固渣引入量占膠材的比重越大，而導(dǎo)致初始坍落度隨固渣含量變化而變化的趨勢(shì)越大。

圖1 廢漿固渣引入量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土初始坍落度的影響

2）固渣含量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土1h坍損的影響

由圖2可知，廢漿固渣引入量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的坍落度影響不一樣。對(duì)于C25混凝土，其1h坍損隨著廢漿固渣引入量的增大先增大后減小，并在廢漿固渣引入量為5kg/m3時(shí)出現(xiàn)坍損最大值，如圖2（a）；綜合考慮固渣對(duì)初始坍落度的影響，建議對(duì)于C25混凝土廢漿固渣引入量應(yīng)控制在4kg/m3內(nèi)。對(duì)于C30混凝土，其1h坍損隨廢漿固渣引入量的增大而增大，如圖2（b）；綜合考慮固渣對(duì)初始坍落度的影響，建議對(duì)于C30混凝土廢漿固渣引入量應(yīng)控制在4kg/m3內(nèi)。對(duì)于C35和C50混凝土，其1h坍損隨著廢漿固渣引入量的增大而先增大，并在廢漿固渣引入量大于5kg/m3后趨于平緩，如圖2（c）、（d）；綜合考慮固渣對(duì)初始坍落度的影響，對(duì)于C35和C50混凝土廢漿固渣引入量應(yīng)控制在4kg/m3內(nèi)。

綜上所述，綜合考慮廢漿固渣引入量對(duì)混凝土的初始坍落度和1h坍損的影響，對(duì)于C25、C30、C35、C50四個(gè)標(biāo)號(hào)的混凝土其廢漿固渣引入量應(yīng)控制在4kg/m3內(nèi)。

圖2 廢漿固渣引入量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土1h坍損的影響

3.2 固渣含量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土力學(xué)性能的影響

固渣含量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土力學(xué)性能的影響見圖3。由圖3可知，對(duì)于C25混凝土廢漿固渣的引入使混凝土的強(qiáng)度有所降低，如圖3（a），因此對(duì)于C25混凝土需要考慮廢漿固渣引入對(duì)強(qiáng)度的影響；對(duì)于C30混凝土和C35混凝土廢漿固渣的引入使混凝土的強(qiáng)度有一定影響，但整體來看強(qiáng)度降低的幅度都比較小，如圖3（b）、（c）；而對(duì)于C50混凝土，廢漿固渣的引入對(duì)其強(qiáng)度的影響很小，幾乎可以忽略，如圖3（d）。

圖3 廢漿固渣引入量對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土力學(xué)性能的影響

3.3 綜合分析

不考慮強(qiáng)度等級(jí)，對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土所做試驗(yàn)的各個(gè)指標(biāo)加權(quán)平均后再取平均值，試驗(yàn)結(jié)果如圖4～9。

1）工作性能

廢漿固渣引入量對(duì)混凝土的初始坍落度、1h坍損和初始擴(kuò)展度影響呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，具體表現(xiàn)為：隨著廢漿固渣引入量的增大，混凝土的1h坍損逐漸增大，并呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系見圖4；混凝土的初始坍落度隨廢漿固渣引入量的增大變化不大，如圖5；混凝土的初始擴(kuò)展度隨著廢漿固渣引入量的增大變小，特別是在固渣含量大于2kg/m3時(shí)，混凝土的初始擴(kuò)展度急劇減小，如圖6。

圖4 固渣含量與1h坍損的關(guān)系

圖5 固渣含量與初始坍落度的關(guān)系

圖6 固渣含量與初始擴(kuò)展度的關(guān)系

圖7 固渣含量與3d強(qiáng)度的關(guān)系

圖8 固渣含量與7d強(qiáng)度的關(guān)系

圖9 固渣含量與28d強(qiáng)度的關(guān)系

3）綜合分析對(duì)比

表4 綜合對(duì)比分析

不考慮強(qiáng)度等級(jí)對(duì)所做試驗(yàn)的各個(gè)指標(biāo)加權(quán)平均后再取平均值得到表4試驗(yàn)結(jié)果。由表4可知，在固渣引入量不大于4kg/m3的情況下，對(duì)混凝土的工作性和抗壓強(qiáng)度的影響都較小。

4 結(jié)論

1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，一定的廢漿固渣引入量對(duì)混凝土的工作性影響越小。

2）對(duì)于C25、C30、C35三個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，廢漿固渣的引入使混凝土的28d抗壓強(qiáng)度有一定的降低，對(duì)于C50混凝土，廢漿固渣的引入使得其28d抗壓強(qiáng)度有一定的提高。C25混凝土在廢漿固渣引入量為7kg/m3時(shí)，其強(qiáng)度下降1.3MPa；C30混凝土在廢漿固渣引入量為8kg/m3時(shí)，其強(qiáng)度下降3.4MPa；C35混凝土在廢漿固渣引入量為6kg/m3時(shí)，其強(qiáng)度下降2MPa；C50混凝土在廢漿固渣引入量為5kg/m3時(shí)，其強(qiáng)度提高5.8MPa。

3）綜合考慮廢漿固渣引入量對(duì)混凝土的工作性能和抗壓強(qiáng)度的影響，對(duì)于C25、C30、C35、C50四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土其廢漿固渣引入量宜控制在4kg/m3內(nèi)。