廢漿固渣引入量對混凝土性能的影響

彭孟啟 張橋 孫國彬

（深圳市為海建材有限公司，廣東 深圳 518114）

1 前言

預拌混凝土綠色生產是指以節能、降耗、減排為目標,以技術和管理為手段,實現混凝土生產全過程的“四節一環保”基本要求的綜合活動。如何實現“三廢”零排放是預拌混凝土綠色生產急需解決的問題[1]。而預拌混凝土生產過程排放量最大的廢漿——清洗混凝土運輸車、泵車、攪拌機而產生的廢水[2]，能否實現零排放顯得尤為重要。

近年來，國內外許多學者及企業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中低強度混凝土工作性能和強度的影響，結果表明廢水濃度3.5%時，對于中低強度混凝土，廢水最大摻量不宜超過50%；而對于超過C50等級的混凝土，廢水最大摻量不宜超過30%。華潤混凝土（惠州）有限公司的賴志標等[8]，采用正交試驗研究了廢水對不同強度等級混凝土性能的影響，指出廢水對新拌低標號混凝土工作性能的影響程度要大于高標號混凝土，高標號混凝土的坍損增大幅度要大于低標號混凝土。但其所使用的廢漿濃度都較低（小于10%），這將嚴重制約廢漿的再利用；攪拌站如果出現退料，廢漿濃度會出現急劇增大，廢漿濃度甚至超過40%。

本論文研究了廢漿固渣引入量對不同強度等級的預拌混凝土初始坍落度、1h坍損、擴展度及抗壓強度的影響，優化廢漿回收利用方案，在不影響混凝土性能的前提下，實現廢漿利用率最大化。

2 原材料及試驗方法

2.1 原材料

1）水泥：光大P·O42.5R水泥，3d齡期的抗折強度為5.7MPa，抗壓強度為28.5MPa；28d齡期的抗折強度為7.7MPa，抗壓強度為48.5MPa；其他技術性能指標符合現行規范要求。

2）細骨料：惠州產河砂（中砂），細度模數為2.5，含泥量為0.9%，其他技術性能指標符合現行規范要求。

3）粗骨料：5～31.5mm，含泥量0.2%，針片狀含量為3.8%；其他技術性能指標符合現行規范要求。

4）礦物摻合料：電廠灰，細度為20.5%，含水率0.8%；其他技術性能指標符合現行規范要求。

5）礦粉：密度為2.89g/cm3，流動度比為100%，28d活性指數為104%；其他技術性能指標符合現行規范要求。

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%）；其他技術性能指標符合現行規范要求。

2.2 試驗方案

采用單因素試驗探討分析廢漿引入不同質量固渣對不同強度等級混凝土性能的影響。試驗廢漿中的固渣按等質量替代基礎配合比中的粉煤灰。具體試驗方案以C30混凝土為例（如表1）。不同強度等級混凝土的基礎配合比如表2所示。混凝土拌合物性能試驗和力學性能試驗分別按照國家標準《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）進行。

表1 固渣引入量試驗方案（kg/m3）

表2 不同強度等級混凝土的基準配合比（kg/m3）

3 試驗結果與分析

試驗結果如表3。

表3 不同強度等級混凝土的試驗結果

3.1 固渣含量對不同強度等級混凝土工作性能的影響

1）固渣含量對不同強度等級混凝土初始坍落度影響

固渣含量對不同強度等級混凝土初始坍落度的影響見圖1。由圖1可知，對于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，但是對于C25在廢漿固渣引入量大于6kg/m3時，出現了初始坍落度驟降；對于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，出現一個最大值，C35和C50混凝土初始坍落度的最大值分別出現在固渣引入量為2kg/m3和5kg/m3處，但變化的幅度也較小，在30mm內。

從圖1還可看出，強度等級越低，初始坍落度隨固渣含量變化而變化的趨勢越大。強度等級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，而導致初始坍落度隨固渣含量變化而變化的趨勢越大。

圖1 廢漿固渣引入量對不同強度等級混凝土初始坍落度的影響

2）固渣含量對不同強度等級混凝土1h坍損的影響

由圖2可知，廢漿固渣引入量對不同強度等級混凝土的坍落度影響不一樣。對于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時出現坍損最大值，如圖2（a）；綜合考慮固渣對初始坍落度的影響，建議對于C25混凝土廢漿固渣引入量應控制在4kg/m3內。對于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）；綜合考慮固渣對初始坍落度的影響，建議對于C30混凝土廢漿固渣引入量應控制在4kg/m3內。對于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）；綜合考慮固渣對初始坍落度的影響，對于C35和C50混凝土廢漿固渣引入量應控制在4kg/m3內。

綜上所述，綜合考慮廢漿固渣引入量對混凝土的初始坍落度和1h坍損的影響，對于C25、C30、C35、C50四個標號的混凝土其廢漿固渣引入量應控制在4kg/m3內。

圖2 廢漿固渣引入量對不同強度等級混凝土1h坍損的影響

3.2 固渣含量對不同強度等級混凝土力學性能的影響

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

圖3 廢漿固渣引入量對不同強度等級混凝土力學性能的影響

3.3 綜合分析

不考慮強度等級，對不同強度等級混凝土所做試驗的各個指標加權平均后再取平均值，試驗結果如圖4～9。

1）工作性能

廢漿固渣引入量對混凝土的初始坍落度、1h坍損和初始擴展度影響呈現出不同的變化規律，具體表現為：隨著廢漿固渣引入量的增大，混凝土的1h坍損逐漸增大，并呈現出較好的線性關系見圖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，混凝土的初始擴展度急劇減小，如圖6。

圖4 固渣含量與1h坍損的關系

圖5 固渣含量與初始坍落度的關系

圖6 固渣含量與初始擴展度的關系

圖7 固渣含量與3d強度的關系

圖8 固渣含量與7d強度的關系

圖9 固渣含量與28d強度的關系

3）綜合分析對比

表4 綜合對比分析

不考慮強度等級對所做試驗的各個指標加權平均后再取平均值得到表4試驗結果。由表4可知，在固渣引入量不大于4kg/m3的情況下，對混凝土的工作性和抗壓強度的影響都較小。

4 結論

1）混凝土強度等級越高，一定的廢漿固渣引入量對混凝土的工作性影響越小。

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

3）綜合考慮廢漿固渣引入量對混凝土的工作性能和抗壓強度的影響，對于C25、C30、C35、C50四個強度等級的混凝土其廢漿固渣引入量宜控制在4kg/m3內。