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1、利用搅拌站废料浆配制混凝土的工作性能和物理力学性能研究利用搅拌站废料浆配制混凝土的工作性能和物理力学性能研究黄文君，李章建，张毅科，李云明(云南建工混凝土有限公司，云南 昆明 650051)摘 要：试验对搅拌站废弃料浆进行了物理化学试验研究，并将其掺入混凝土中，优化配方，对其进行混凝土工作性，力学性能等进行研究，并进行工程应用试验，实验表明搅拌站废料浆可以用于混凝土配制出C10C50等级的混凝土。关键字：废料浆；混凝土；试验研究 1 引言商品混凝土具有技术质量和环保的优势，在全国大中城市得到了广泛的推广应用。据不完全统计，昆明市2009年生产商品混凝土超过1000万m3。但是，水泥混凝土搅拌站
2、在生产商品混凝土的过程中，产生了废弃的混凝土和清洗搅拌机和运输车的废水。为减少废物排放对环境的影响，混凝土企业通常安装混凝土分离回收设备对废弃的混凝土冲洗后分离出砂石料回收利用，然而废弃的料浆则是沉淀后有待处理。据统计，一个年生产能力为10万立方的混凝土搅拌站，仅清洗混凝土搅拌运输设备（60车次）所形成的浆水每天高达2040立方，其中每清洗一辆混凝土运输车平均需要0.761.1立方的水，由于清洗后的废水里含有胶凝材料强碱性物质，PH值高达1214，且不溶物含量约为30005000mg/L。国内已有研究将搅拌站废料浆回收利用生产混凝土的报道，由于混凝土材料的地域性和生产企业的特点各不相同，研究成
3、果并不能简单地直接引用。本文对云南建工混凝土有限公司混凝土生产过程产生的废料浆进行了物理力学性能分析，研究了利用废料浆配制混凝土的工作性能和抗压强度，并开展了工程应用。2 原材料及试验方法2.1 原材料水泥：云南东骏P.O42.5水泥,主要化学物理力学指标见表1；矿渣：云南昆钢嘉华S75矿渣；粉煤灰：昆明电厂二级粉煤灰，需水量比101%，45m筛余28%；砂、石：云南建工砂石料厂，人工砂，531.5连续级配人工碎石；外加剂：云南建工JG-3型萘系复合外加剂，含固量为29.5%，减水率15%；表1 水泥技术指标80m筛余%比表面积m2/kg安定性试饼法三氧化硫%氧化镁%凝结时间h:min烧失量%
4、混合材掺入量%抗折强度Mpa抗压强度Mpa初凝终凝3天28天3天28天0.6330合格2.401.682：404：162.139.584.89.024.355.32.2 试验方法及配比以下实验，密度测定根据国家标准GB/T2008-1994水泥密度测定方法进行，细度测定根据国家标准GB/T1345-2005水泥细度检验方法进行，净浆流动度根据国家标准GB/T8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法进行，比表面积测定根据国家标准GB/T8074-2008水泥比表面积测定方法（勃氏法）进行，废料浆的密度和含固量实验是采用GB/T8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法中的试验方法进行，亚甲
5、蓝实验是根据行业标准JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准进行，具体性能指标见表4混凝土试配按照表2的配合比进行，废料浆的掺入量分别为0-25 kg/m3（25%含固量）和0-20 kg/m3（35%含固量），保持水胶比不变，扩展度是测试混凝土拌合物的塌落度后的摊开的直径平均值，测试了混凝土新拌以及30分钟、60分钟和90分钟后的塌落度和扩展度。混凝土取样制作、养护和抗压强度检测等按照GB/T50081-普通混凝土力学性能试验方法标准进行。表2 试验配合比强度等级水胶比胶材（kg/m3）水(kg/m3)水泥(kg/m3)煤灰掺量%矿渣掺量%外加剂掺量%C100.8423619
6、811840101.4C200.5833319320030101.6C300.4740819026525101.8C400.4046318732420102.1C500.3551418238615102.42.3 混凝土废料浆的试验分析 使用5L的容量桶，分三次取样（三次取样从废料池中取出，浓度与平时清洗车时所排出的废料浆浓度接近）称重测其密度及烘干称其干料重量。其试验结果如下：测定25%含固的废料浆密度大约在11655 g/L之间，35%含固的废料浆密度在12505 g/L，取样待用。干粉系列试验结果见表3。表3 废料浆干粉实验结果密度g/ml比表面积m2/kg细度%亚甲蓝实验MB值净浆流动
7、度废料浆掺量%水泥掺量%水胶比外加剂掺量%0minmm30minmm2.2670.944.51.015850.351.6260240废料浆进行亚甲蓝试验，MB=1.0，证明废料浆是以石粉含量为主的。3 试验结果及分析3.1 含固量25% 的废料浆配制C30混凝土 表4 列出了用25% 含固量废料浆配制的C30混凝土工作性能情况。随着废料浆从0kg/m3增加到25 kg/m3，初始坍落度在180mm20mm，可以认为废料浆对混凝土的坍落度没有明显的影响。然而，当废料浆从0kg/m3增加到15kg/m3，初始扩展度下降明显，从450mm 可以减小到305mm，显示废料浆的掺量增加主要影响的是扩展度
8、。可是，当废料浆增加到25 kg/m3时，坍落度和扩展度和基准混凝土基本一致，而且和易性较好，表明废料浆掺量的进一步增加，可能并不降低混凝土拌合物的工作性，这可能是料浆增加到一定程度时，对混凝土工作性的改善得到明显体现，同样经时损失的坍落度和扩展度和初始的损失规律基本一致，说明C30等级混凝土掺入25kg25%含固的废料浆对混凝土工作性基本无影响。表4 C30混凝土25%含固料浆试验编号外加剂种类%外加剂掺量%掺入料浆量kg坍落度/mm扩展度/mm和易性/mm30分钟坍落度损失/mm30分钟扩展度/mm60分钟坍落度损失/mm60分钟扩展度/mm90分钟坍落度损失/mm90分钟扩展度/mm12
9、0分钟坍落度损失/mm扩展度/mmV30-1JG-32.00%0180450轻微离析170450190365185375200410V30-25175360良好150320145300120280100220V30-310170340良好170310150320150200135150V30-415185305良好170280155260140240130200V30-520200380良好175310160275120260110190V30-625190450良好180420170400165380160370图1 混凝土工作性损失表3.2 含固量35% 的废料浆配制C30混凝土 掺入35
10、%含固的料浆，共试配6盘混凝土，试配情况如下图所示：图2 C30混凝土35%含固料浆工作性由上图可以看出，随着废料浆从0kg/m3增加到25 kg/m3，同样初始坍落度在180mm20mm，可以认为废料浆对混凝土的坍落度没有明显的影响。然而，当废料浆从0kg/m3增加到5kg/m3，初始扩展度有所增加，但当废料浆从5kg/m3增加到25kg/m3，扩展度下降明显，从510mm 减小到340mm，显示废料浆的掺量增加主要影响的是扩展度。说明C30等级混凝土掺入25kg35%含固废料浆对混凝土工作性影响不大。对两次试配的混凝土进行总体比较，除了少量的试验误差外，比较容易发现，一般掺入25%含固料浆
11、量在25KG的时候混凝土的工作性最好，混凝土的坍落度损失也不大，之前的差异性不太明显，35%含固料浆量在15KG的时候混凝土的工作性最好，混凝土的坍落度损失也不大，之前的差异性不太明显，之后的坍落度随料浆的增加而变差；坍落度的延时损失方面，随着料浆的加入及料浆量的增加，坍落度延时损失越来越大，越来越明显。通过计算可知，2者带入的料浆干粉量差异不大，即C30混凝土加入57公斤料浆干粉对混凝土工作性影响最小。下面是两次试配的混凝土强度强度分析图： 图3 C30混凝土25%含固强度及掺量图4 C30混凝土35%含固强度及掺量分析上图，3天强度均在15MPa以上，7天强度均在26MPa以上，含固量为2
12、5%的混凝土强度普遍高于含固量为35%的混凝土，随着料浆量的增加对早期强度的影响并不明显，28天强度掺入料浆后，无论掺量及稠度，对28天强度影响极小。两次试配都有一个共同的特点即加入料浆的混凝土强度都高于基准配方拌制的混凝土强度，并且强度有随料浆掺量增加而升高趋势。总的来看，随着料浆的增加，混凝土的早期强度及28天强度影响极小，甚至有所增加，和易性也有明显的改善，粘聚性更好，但坍落度变小，且损失大。分析导致此种结果的原因是料浆中的粉末增加了混凝土中各种材料的总比表面积，导致用水量的增大；料浆中含有水泥、煤灰、矿渣未水化完的活性成分，对混凝土的强度有增加。3.3 固含量35%的废料浆配制C10-
13、C50五个等级的混凝土本次试配将料浆掺入C10C50等级混凝土进行试配。每方混凝土中掺入15kg料浆，同时考虑生产废料浆每天的排放量及用水量计算，每天可用的料浆稠度35%，为了在今后生产中更有利于保证质量，这次试配料浆固含量取上限35%。在以前试配的基础上进行废料浆的二次试配，试配对C10、C20、C30、C40、C50五个等级的混凝土基准配方及外掺料浆15kg固含量35%的混凝土做对比。图5 新拌混凝土工作性能对比图图6 混凝土强度对比图从上图来看，掺入料浆后都对坍落度产生不同程度的影响，除C20外，可以看出等级越低影响越大。从和易性看，粘聚性更好，但坍落度变小，且损失大。加入料浆后，混凝土
14、粉末含量增大，比表面积增大，增加了混凝土的需水量，从而对坍落度及扩散度产生影响。早期强度及和易性来看，由于外加剂与水泥适应性不好，坍落度无论加入料浆配方还是基准配方总体太小，虽然加入料浆的混凝土和易性较基准的小，但强度较为理想。只要外加剂与水泥的适应性足够好的话，拌制的混凝土就能满足施工性能。从28天强度方面来看，前三次试配的配方相同，强度变化不大，基本上在2Mpa之间变化，最后一次的是基准配方，强度基本上与掺废料浆的持平或稍微高一点。4 工程应用试配C30混凝土，工程试用了60方混凝土，试配方法是用固含量35%的泥浆以每方混凝土10KG的量搅拌，到工地后混凝土工作性良好；28天后到工地跟踪察看，所浇结构良好。同时对强度进行试压，每方加入十公斤湿料浆对强度无影响，和易性也和基准配方差异不大，加湿料浆的混凝土比基准混凝土强度稍好些。由以上分析得出初步结论：废料浆配制混凝土，加入废料浆固含量可控制在（305）%范围内，由早期强度和和易性，混凝土坍落度损失可比较得出废料浆掺量在每方混凝土1015KG时混凝土的综合性能最好。同时对如何
