廢水廢漿摻量對外加劑相容性的影響

尹曉波 戴前天 韓金龍 王文君

（1 珠海市潤豪商品混凝土有限公司；2 珠海春禾新材料研究院有限公司）

1 原材料

⑴水泥：所用水泥為華潤水泥有限公司生產的P.O 42.5 和P.II42.5R 水泥，水泥的基本性能見表1。

表1 華潤水泥基本性能

表2 華潤水泥膠砂力學性能

⑵廢水廢漿：珠海澳砼商品混凝土有限公司，三級沉淀池后懸濁液，基本性能見表3。

表3 廢水廢漿基本性能

混凝土廢水廢漿經分離系統將砂、石去除后，剩余的漿料流入沉淀池中，受天氣、攪拌站沉淀池構造、攪拌設備型號及功率、攪拌車清洗頻次等影響，廢棄漿料的含固量測試結果存在較大差別。

圖1 為廢漿含固量和密度的關系圖，根據長期的廢漿采樣測試結果，廢漿的含固量在5%～30%范圍內波動，含固量和密度呈現y=137.45821x-131.2025 的線性關系，方差值R2=0.79716。為便于分析廢漿對水泥性能的影響，后續試驗中將廢棄漿料的含固量調配固定為10%。

圖1 廢漿含固量和密度關系圖

⑶水：自來水。

⑷外加劑：寶潤低標。外加劑主要性能參數見表4。

表4 外加劑性能參數

2 試驗方案和配合比

混凝土廢水廢漿中含有未水化的水泥、摻合料和水泥水化產生的Ca(OH)2和混凝土外加劑，為提高廢水廢漿中膠凝材料的活性通過化學激發濕法粉磨方式對廢水廢漿進行活性激發[1]。

濕磨是一種在液相環境中細化顆粒的處理方式，水在濕磨工藝中也能作為一種助磨劑在研磨過程中起到細化顆粒粒徑的作用，使研磨效率更高[2]。在球磨機中，多級旋轉葉片帶動研磨球和和漿料進行公轉運動，在公轉運動的過程中，球與球之間、球與漿料之間相互碰撞、剪切所產生的高能運動使研磨腔內形成渦流，并使物料顆粒相互碰撞，進而使顆粒之間產生和剪切和擠壓力，從而使濕磨細化過程更加高效。在濕磨工藝中水的參與加速了研磨腔內的攪拌速度，使研磨球和物料顆粒均勻地分布在整個研磨腔之中，研磨球和物料顆粒之間發生的接觸更加全面，物料可以得到更加有效的研磨。在濕磨過程中，除了物料顆粒粒徑在強機械力的作用下逐漸減小，物料表面的晶格結構也在研磨過程中被破壞，產生晶格錯位、缺陷、重結晶，結晶度和晶格能減小，表面結構趨于非晶態，從而使顆粒內部更容易被水分子進入，加速水化反應的進行[3-4]。

根據《JC/T 1083-2017 水泥相容性試驗方法》測試廢水廢漿與外加劑相容性。Marsh 筒法是一種測定水泥與混凝土外加劑混合物的流變特性的方法，其試驗結果與漿體實際粘度變化的相符性較好，且可定量判斷外加劑摻量的作用效果。

試驗配合比見表5。

表5 廢水廢漿與外加劑相容性配合比

3 結果與分析

3.1 試驗結果

表6 中，PO 表示華潤PO42.5R 水泥，華潤PII 表示PII42.5R，0.4%為外加劑摻量，初始/1h 表示流動度，其中21.55s/128.84s、115mm/115mm，即根據水泥相容性試驗方法Marsh 筒法測試的初始/1h 流動時間為21.55s/128.84s，擴展度為115mm/115mm。表7 采用濕磨三乙醇胺球磨處理，0.03%三乙醇胺表示球磨廢水廢漿固含量的0.03%，球磨轉速和時間分別為400r/min和20min。

表6 描述了基于PO42.5R 和PII42.5R 水泥，不同外加劑摻量下，廢漿摻量30%、50%和70%廢水廢漿的初始/1h 流動度影響。表7 描述了三乙醇胺濕法球磨工藝下，基于PO42.5R 和PII42.5R 水泥，不同外加劑摻量下，廢漿摻量30%、50%和70%廢水廢漿的初始/1h 流動度影響。

表8 為表8 試驗的28d 抗壓強度；表9 為表7 試驗的28d 抗壓強度。

表8 廢水廢漿與外加劑相容性試驗28d 抗壓強度

表9 濕磨廢水廢漿與外加劑相容性試驗28d 抗壓強度

3.2 結果分析

不同球徑ZrO2球的最佳質量比為10mm:8mm:5mm:3mm=1:3:6:2；最佳球磨轉速和時間分別為400r/min 和20min；最佳料球比（球磨機內滯留礦量/介質填充量）和介質填充率（磨礦介質靜止時松散容積/筒體有效容積）分別為0.6 和0.3。

三乙醇胺可加速體系中C2A、C3S 水化，提高水化產物中Ca(OH)2的生成量。并且在Ca(OH)2的作用下，體系中Al2O3和SiO2能夠進行二次水化。三乙醇胺不僅有助磨的作用，在水泥水化過程中還具有增溶作用，具有良好的活性激發效果。醇胺類有機物以0.03%的摻量對粉料活性激發效果較好，試驗采用0.03%和0.05%[5]。

根據文獻可知[6]，存在四種相容性：①外加劑摻量較低時達到飽和，飽和點明顯，1h 后損失小，意味著水泥與減水劑的相容性好；②對應飽和點外加劑摻量較大，相應靜漿的粘度較高，且隨時間迅速增長；③初始相容性較好，但1h 后流動度損失明顯；④初始相容性不好，但不隨時間變。由表6 和表7 可知，濕磨前P.O（30、50、70）飽和摻量點分別為0.6%、1.0%、1.2%和1.4%，P.II（30、50、70）飽和摻量點分別為0.8%、1.2%、1.4%和1.8%；三乙醇胺濕磨后P.O（30、50、70）飽和摻量點分別為1.0%、1.2%和1.4%，P.II（30、50、70）飽和摻量點分別為1.0%、1.2%和1.4%，三乙醇胺濕磨明顯降低了廢漿在P.II 中的飽和摻量點，0.03%和0.05%三乙醇胺對飽和摻量影響大致相同。

表6 廢水廢漿與外加劑相容性試驗結果

表7 濕磨廢水廢漿與外加劑相容性試驗結果

P.O 水泥組強度隨著摻量的增大先增大后降低但始終大于基準組；P.II 水泥組強度隨著廢漿摻量的增大而降低且始終低于基準注；相同外加劑摻量條件下，三乙醇胺球磨能夠增大28d 抗壓強度，總體上來看0.05%三乙醇胺球磨效果好于0.03%組。

4 結論

圖2 不同廢漿處理方式的28d 抗壓強度

⑴濕磨前P.O（30、50、70）飽和摻量點分別為0.6%、1.0%、1.2%和1.4%，P·II（30、50、70）飽和摻量點分別為0.8%、1.2%、1.4%和1.8%；三乙醇胺濕磨后P·O（30、50、70）飽和摻量點分別為1.0%、1.2%和1.4%，P·II（30、50、70）飽和摻量點分別為1.0%、1.2%和1.4%。

⑵三乙醇胺濕磨降低了廢漿在P.II 中的飽和摻量點，0.03%和0.05%三乙醇胺對飽和摻量影響大致相同。

⑶P.O 水泥組強度隨著摻量的增大先增大后降低但始終大于基準組；P.II 水泥組強度隨著廢漿摻量的增大而降低且始終低于基準注。

⑷相同外加劑摻量條件下，三乙醇胺球磨能夠增大28d 抗壓強度，總體上來看0.05%三乙醇胺球磨效果好于0.03%組。