泥餅對混凝土性能影響的研究

沈海琦 劉 樂 宋富健（深圳港創建材股份有限公司）

1 試驗背景

隨著環保意識與可持續發展觀念的普及，現階段泥餅回收利用技術已經較廣泛的應用于混凝土攪拌站中，經由設備清潔或是路面清潔后將達到可回收標準的混凝土泥餅進行回收、利用，這一方式已經被更多的攪拌站加以重視與利用[1]。但想要更好的應用該技術，還需要經由長時間的應用實踐與技術探究，由此實現對泥餅回收利用技術的發展。但一項技術的基礎永遠是相關的技術應用人員，而現階段在混凝土攪拌站中相關人員應用該技術時仍呈現出一定的隨意性，并且由于在應用過程缺乏嚴格的硬性要求，相關的操作往往缺乏規范性，使得現階段廢水、泥餅回收再利用技術的應用不甚合理，相應的技術應用成效也不甚顯著[2]。

在我國大力倡導“綠色、環保、節能、減排”的大背景下，混凝土的綠色生產已經普遍推廣，發展混凝土，不能只注重經濟效益，同樣還要注重發展環境效益，發展循環經濟和建筑節能已經成為建筑業中比較注重的問題，因此在攪拌站生產過程中產生的泥餅要進行全部的回收和再利用，減少其對環境造成的污染和資源的消耗[3]。主要探究泥餅對混凝土的影響規律，提高泥餅的應用效率，提高綜合利用效益，使得混凝土攪拌全過程更具科學性、環保性，還可相應提高混凝土攪拌站的經濟效益[4]。

2 試驗原材料及設備

2.1 試驗原材料

2.1.1 水泥

試驗用水泥為廣東華潤P·O 42.5R 水泥，其物理性質結果見表1。

表1 P.O 42.5 水泥的物理力學性質

水泥的物理性能檢驗指標按照國家標準GB175－2007《通用硅酸鹽水泥》和GB17671－1999《水泥膠砂抗壓強度檢驗方法》（ISO 法）等相關規范執行。

2.1.2 礦渣粉

試驗用礦渣粉來自海星港口建材S95 級礦渣粉，依據GB/T18046－2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》，其理化指標如表2。

表2 礦渣粉理化指標

2.1.3 粉煤灰

試驗用粉煤灰來自媽灣電廠Ⅱ級粉煤灰，依據GB/T1596－2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，其性能見表3。

表3 粉煤灰性能

2.1.4 超細石粉

試驗用超細石粉來自深圳市中通智實業有限公司，細度（45μm 篩篩余）27wt%。

2.1.5 砂

試驗用砂來自東莞，JGJ52－2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》，試驗結果見表4～表7。

表4 天然砂顆粒級配

表5 天然砂物性指標

表6 人工砂顆粒級配

表7 人工砂物性指標

2.1.6 碎石

試驗用石來自深圳市福鑫順建材有限公司，依據JGJ52－2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》，試驗結果見表8、表9。

表8 碎石篩分結果

表9 碎石物性指標

2.1.7 外加劑

試驗用外加劑來自東莞創杰新材料FPC-1000 型聚羧酸減水劑，依據GB8076－2008《混凝土外加劑》和GB/T8077－2012《混凝土外加劑勻質性檢驗方法》試驗結果見表10。

表10 外加劑物性指標

2.1.8 拌合用水

⑴自來水：符合國家標準的普通城市自來水。

⑵漿體：來源于深圳港創建材股份有限公司沉淀池中的勻漿池。

3 試驗結果與分析

3.1 試驗方案

依據JGJ55－2011《普通混凝土配合比設計規程》，以C15、C20 普通混凝土和C25 泵送混凝土的配合比為基礎配合比，泥餅取代超細石粉5wt%、10wt%、15wt%。

試驗所用泥餅取自深圳港創建材股份有限公司壓濾機壓濾出的泥餅，泥餅在兩天之內會不斷水化，并凝結成塊，因此，取回泥餅之后，平鋪晾曬一天，此時泥餅的含水量約為19wt%，并經破碎之后進行配料。

3.2 泥餅摻量對混凝土性能影響

泥餅試驗配合比見表11，泥餅摻量對對混凝土工作性能、抗壓強度、凝結時間影響見表12。

泥餅摻量對混凝土擴展度影響：混凝土拌合物的擴展度在不摻泥餅時，處于最大值，摻入泥餅之后，新拌混凝土拌合物的擴展度總體上隨著泥餅摻量的增加呈下降趨勢，C15、C20 混凝土擴展度下降趨勢較平緩，C25 混凝土在泥餅摻量為15wt%時，擴展度急劇下降。可能是因為泥餅需水量較高，所以在加入泥餅之后，摻量越大，每立方混凝土需水量越多，所以導致新拌混凝土的擴展度降低。

表11 泥餅試驗配合比 （kg/m3）

表12 工作性能、抗壓強度及凝結時間

泥餅摻量對混凝土抗壓強度的影響：泥餅取代超細石粉5wt%、10wt%對混凝土的抗壓強度無較大影響，強度符合混凝土的標號要求，取代15wt%時，強度略有下降。泥餅中的成分主要是泥、未水化的膠凝材料、水化硅酸鈣凝膠與一定的殘留外加劑等。泥餅中的pH 值高達12 呈現為強堿性，并且烘干后其中的主要化學成分有K2O、MgO 等。同時各類型水池中的泥餅往往具有較為接近的化學成分與比例，但與水泥中相關的化學成分對比，泥餅的燒失量往往更小。會在一定程度上降低材料的抗壓強度與抗折強度等。造成這一現象的原因主要是泥餅中的粉料成分多是已水化的膠凝材料，這就使得泥餅活性較低，在應用后會大量吸收攪拌水泥時所加入的水化用水與外加劑，進而降低了材料的膠凝程度[5]。

泥餅摻量對混凝土凝結時間的影響：摻入泥餅的量小于10wt%時，混凝土的凝結時間無太大變化，而摻量大于10wt%時，其凝結時間略微縮短10min～15min。

4 結論

⑴泥餅取代超細石粉5wt%、10wt%、15wt%時，C15、C20 混凝土的抗壓強度、擴展度以及凝結時間變化不明顯；

⑵對于C25 混凝土，泥餅取代超細石粉5wt%、10wt%時，混凝土的擴展度、凝結時間、抗壓強度影響較小，當泥餅取代超細石粉為15wt%時，擴展度以及28d抗壓強度都有所下降，因此在C25 混凝土中，泥餅取代超細石粉的量應低于15wt%；

⑶為了使泥餅能攪拌均勻，需要適當延長攪拌時間。