攪拌站污泥對混凝土力學性能和耐久性的影響

臨滄華德實業有限公司 677506

摘要：污泥是一種混凝土摻合料。本次研究通過實驗分析攪拌站污泥，對于混凝土力學性能以及耐久性的影響，結果顯示：污泥的活性低，當其取代粉煤灰比例≤30%時，不會對混凝土耐久性以及抗壓強度產生影響。隨著取代比例的增加，坍落度增大，混凝土凝結時間延長。

關鍵詞：混凝土；抗壓強度；耐久性；混凝土；活性

1 實驗方法

1.1 原材料

本次試驗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。試經過MASTERSIZER 2000激光粒度分析儀將A、B兩家攪拌站的污泥進行分析。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。分析檢測結果發現，污泥具有的細度比粉煤灰更高，所以更加適合在混凝土摻合中，作為摻合料使用，而不是作為細集料使用。

1.2 實驗方法

試驗參照GB/T 12957—2005 《用于水泥混合材的工業和廢渣活性試驗方法》。利用水泥膠砂28d抗壓強度比對污泥的活性進行評定。對膠砂進行力學性能測定的時候要參照GB 175—2007 《通用硅酸鹽水泥》進行測定。參照GB/T 1346—2001《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》來進行水泥標準稠度、凝結時間的測定。參照GB/T 50080—2002《混凝土拌合物性能檢驗方法》對混凝土拌合物的凝結時間以及坍落損失進行測定。對混凝土的力學性能測定，要參照GB/T 50081—2002《混凝土物理力學性能檢驗方法》進行，采用100mm×100mm×100mm試件，標準養護至28d齡期[1-2]。

2 實驗結果分析

2.1 污泥對混凝土力學性能的影響分析

2.1.1 污泥活性分析

如果污泥能夠在混凝土拌合的時候，替代粉煤灰成為摻合料，那么在進行混凝土拌合時，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用，對工程和攪拌站的經濟效益，都能夠得到顯著的提升。所以本實驗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。試驗過程中，污泥在105-110℃的溫度下進行烘干，烘干結束之后用80μm的篩子將污泥進行過篩，余留3%，將這些污泥按照P·O 42.5級水泥質量進行取代，取代量在30%，水泥膠砂的流動度為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抗壓強度進行對比分析。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準稠度、用水量以及凝結時間有所影響，并且對污泥的活性進行分析比較，并評價，結果如表1所示。

表1 污泥活性評價結果

污泥樣品標準稠度用水量（%）初凝時間（min）終凝時間（min）28d抗壓強度比（%）

A30.719625067.3

B32.420825662.5

C33.020623866.1

水泥28.2180218100

依照表1的結果可知，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水化，而不具有水化性的則會沉淀在水中，不會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行配置，然后采用污泥代替粉煤灰來進行試驗，試驗結果如下：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%，就會使混凝土的28d抗壓強度有所降低，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%，這時污泥對于混凝土的抗壓強度有著提高的作用，但是也不會對混凝土的28d抗壓強度有所影響，其具有很好的填充作用。由此可知對于低強度等級的混凝土，進行配置時污泥對粉煤灰的取代量達到30%不會對混凝土作用有所影響，而在配置高強度混凝土時，則污泥對粉煤灰的取代量不能超過20%，對混凝土力學性能不會產生不良影響。

試驗對污泥取代粉煤灰20%和30%的取代量時，對混凝土坍落度以及坍落度的損失和保持相同坍落度時減水劑摻量的影響。根據試驗結果可知當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用，所以，在對粉煤灰進行污泥取代時，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方法標準》和ASTM C1202—1997《混凝土氯離子滲透電量快速測定方法》對混凝土進行電通量試驗，由表3可知，混凝土（未添加摻合料）在實際使用過程中沒有對抗氯離子的相關屬性造成明顯作用，但污泥摻入后，混凝土密實度更高，出現明顯的抗氯離子性。同時，污泥會對混凝土產生物理填充作用，提升其密實度，那么混凝土的抗滲能力也隨之提高[3]。

表3 混凝土的氯離子滲透性分析

測試編號通過電量（C）滲透性結果

基準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-等離子會改變CH溶解度，游離CH并轉移，直到破壞硅酸鹽成分，從而，混凝土的機械成分徹底被破壞，就容易出現開裂、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。本次實驗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，同時其抗壓強度也明顯提升；浸泡30天后，其強度有下降趨勢，但污泥摻和量提升后，混凝土的材料級配比優化，因此其密實性更強，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度

3 結論

綜上所述，由以上的試驗分析可知，污泥的活性以及污泥對粉煤灰的取代量對混凝土力學性能、坍落度、抗腐蝕性能均有明顯的作用。對試驗的結果進行比對分析可知，攪拌站可以使用污泥優化混凝土的綜合性能，例如將其作為細集料使用。此外還可以將水泥采用以工業廢渣為原料的摻和料代替使用，確保“以廢治廢”得以落實，其經濟效益顯著，同時還能夠為污泥的回收再利用奠定較好的技術基礎。

參考文獻：

[1]Harun TANYILDIZI.溫度、炭纖維和硅土粉對輕量混凝土力學性能的影響[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性能及耐久性的影響[J].建筑材料學報，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中的應用分析[J].混凝土，2011，（6）：81-83，87.