摻有工業(yè)回收水及復合外摻材料的商品混凝土性能及應用

摘要：本文結(jié)合上海浦蓮商砼拌站的實踐經(jīng)驗，介紹了利用混凝土工廠廢水資源，并在混凝土中大量摻用粉煤灰、高爐礦渣微粉的“環(huán)保型”混凝土的研究和應用情況。

關(guān)鍵詞：回收水，礦物摻合材料，環(huán)保型混凝土。

    隨著建筑工地混凝土現(xiàn)場攪拌的消失和商品混凝土企業(yè)的大量興起，對環(huán)境的部分污染也從工地轉(zhuǎn)移到了混凝土企業(yè)；混凝土企業(yè)普遍不同程度地遭遇著“噪聲”、“粉塵”、“廢水”、“廢渣”的困擾，尤其是廢水，既造成了資源浪費，又污染了環(huán)境。若在保證混凝土質(zhì)量的前提下，將混凝土工廠的生產(chǎn)廢水形成再循環(huán)，用于混凝土的拌制中，既可節(jié)約寶貴的淡水資源，又可形成商砼企業(yè)“三廢”處理的一條有效途徑，節(jié)約生產(chǎn)成本，其意義重大。另一方面，目前已有眾多商砼企業(yè)積累了粉煤灰、高爐礦渣微粉等工業(yè)固體廢棄物的應用經(jīng)驗，若通過試驗，將混凝土工廠廢水利用與大量摻用工業(yè)廢渣類材料技術(shù)匹配，則可在一定程度上實現(xiàn)商砼混凝土技術(shù)的“環(huán)保性”和“綠色化”。

    本文結(jié)合上海浦蓮商砼拌站的實踐經(jīng)驗，介紹了利用混凝土工廠廢水資源，并在混凝土中大量摻用粉煤灰、高爐礦渣微粉的“環(huán)保型”混凝土的研究和應用情況。

1        試驗

1.1試驗用原材料

    試驗用水泥為42.5RP.O水泥（江西亞東水泥有限公司生產(chǎn)、上海聯(lián)合水泥廠生產(chǎn)），S95高爐礦渣微粉（安徽朱家橋生產(chǎn)），I級分選粉煤灰（蘇州望亭電廠生產(chǎn)），中砂（細度模數(shù)2.3～2.4，產(chǎn)地富池），5～25mm連續(xù)級配碎石（產(chǎn)地新開元）。外加劑采用RH561型高效減水劑及P621普通型減水劑。

    混凝土拌和用水采用混凝土工廠的回收水?；厥账菍枵镜母鞣N廢水集中排放，通過靜置、污水處理（德國Stetter廢水裝置）清水稀釋等工序，并按照一定的頻率抽檢，保證水樣指標可達到JGJ63－1989《混凝土拌合用水標準》。典型混凝土工廠回收水的性能指標見表1。

表1  混凝土工廠回收水的主要性能(%)

    據(jù)上表，可見典型的混凝土工廠回收水中SO₄^2-、 Cl^- 、S^2-、可溶物、不溶物的指標均能滿足混凝土拌合用水要求，PH值為13，呈堿性，這與混凝土工廠堿性環(huán)境有關(guān)，也與混凝土的堿性性能無悖。

1.2試驗設(shè)計

    本研究著重考察礦物摻合料—礦粉、粉煤灰與混凝土工廠回收用水的匹配效果，在研究結(jié)果可行的前提下，形成商砼拌站典型配合比，并用于指導生產(chǎn)和應用實踐。為此，設(shè)計試驗如下：

①水泥、礦渣微粉、粉煤灰的匹配性及摻量范圍試驗；亟以考察以回收水為拌和用水時，礦粉、粉煤灰對混凝土和易性和強度的影響，確定其合理的摻量范圍。

②復摻有礦粉、粉煤灰，并以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土的坍落度、強度統(tǒng)計試驗，確保混凝土配合比的保證性和重復性。

③復摻有礦粉、粉煤灰，并以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土配合比確定，通過大量試配，確定了拌站常用的C20～C60的典型配合比。

④復摻有礦粉、粉煤灰，并以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土典型性能試驗，以C30為例，考察了該種混凝土的各種性能指標。

2        試驗結(jié)果及分析

2.1混凝土工廠回收水、水泥、礦渣微粉、粉煤灰的匹配性及摻量范圍試驗

    在試驗前，借鑒礦粉、粉煤灰混凝土研究經(jīng)驗。將粉煤灰，礦粉材料預先復合（復合比例一般為1：0.5—1.3)，形成混凝土中可用復合外摻料SF材料。采用混凝土工廠回收水配制混凝土，配制強度等級范圍：C20～C60，坍落度120～220mm(泵送)。試驗結(jié)果見表2。

表2  膠凝物質(zhì)組成與混凝土性能相關(guān)性試驗

試驗結(jié)果表明：

①隨著SF的增加，混凝土的初始坍落度有所降低，混凝土拌合物的粘度有明顯增大的趨勢，一般應控制在35％～45％；當SF摻量大于50％時，坍落度將隨著SF摻量的增加而大幅度下降，物料粘性增大。

②大摻量SF混凝土的早期強度隨著SF摻量增加而降低，但到28天強度趨于接近，說明該混凝土后期強度增長較好。

③在適宜的SF摻量范圍內(nèi)， P.042.5水泥與SF材料具有較好的匹配性。混凝土工廠回收水無不良影響。

2.2試配混凝土的坍落度和強度統(tǒng)計試驗

    以商砼拌站常用的C30～C50配合比為基準，考察了復摻以SF材料，并以混凝土工廠回收水為拌和水的混凝土的和易性和強度發(fā)展。結(jié)果見表3。

    表3中每組混凝土經(jīng)過多次試配，結(jié)果發(fā)現(xiàn) ①混凝土工廠回收水無不良影響；②復摻粉煤灰、礦粉可解決純水泥混凝土或單摻礦粉混凝土的粘性較大，難泵的問題。③統(tǒng)計結(jié)果表明，C30～C50混凝土的28天強度平均值可達設(shè)計值的120%，波動差為5％以內(nèi)。

表3　混凝土工廠回收水與大摻量復合摻和料（SF）預拌混凝土的統(tǒng)計性能

(注:上表中F指粉煤灰、S指礦粉)

2.3典型C20～C60商砼配合比和性能

    在上述試驗的基礎(chǔ)上，確定了以混凝土工廠回收水為拌合用水，大量摻有礦粉、粉煤灰復合SF材料的典型商品混凝土配合比，混凝土強度等級設(shè)計范圍：C20～C60，坍落度指標120～220mm(泵送)。典型混凝土配合比見表4，其性能見表5。

表4  典型預拌混凝土級配表

表5  采用混凝土工廠回收水，復摻SF材料的的典型混凝土性能

2.4典型C30復摻礦粉、粉煤灰，以混凝土工廠回收水為拌合水混凝土的性能

    表6給出了以表4中C30商砼配比的一些力學性能和耐久性能數(shù)據(jù)，可見，在大量摻用礦粉、粉煤灰復合SF材料時，以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土性能也在正常范圍內(nèi)，與常規(guī)C30混凝土無異?？捎糜谏a(chǎn)和工程建設(shè)。

表6  采用混凝土工廠回收水，復摻SF材料的的典型C30混凝土性能

3        應用情況

     以上海浦蓮拌站為例，從2000年以來，以混凝土工廠回收水為拌合水，采用大摻量礦粉、粉煤灰復合SF材料的技術(shù)路線，生產(chǎn)不同強度等級的預拌混凝土數(shù)萬立方米，主要涉及的工程有磁懸浮示范線主體工程、盧浦大橋主橋工程、世茂濱江花園地下車庫、東方城市花園一期工程、明珠二期西藏南路地鐵車站、世茂湖濱花園等工程，混凝土各項性能指標完全合格，符合國家標準和企業(yè)標準，取得了滿意的技術(shù)和經(jīng)濟效果。幾個主要工程近期應用情況如表7。

表7  工程應用情況表

4        結(jié)論

①利用混凝土工廠回收水為混凝土拌合水，生產(chǎn)大量摻有復合粉煤灰、礦粉材料的預拌混凝土可滿足生產(chǎn)和工程要求。

②經(jīng)過處理的混凝土工廠回收水不會對混凝土的性能產(chǎn)生副作用，可以作為混凝土拌合水。

③合理復摻礦粉、粉煤灰組成的外摻材料，取代35％～45％水泥，可滿足常用的C20～C60商砼和易性和強度要求，并可改善混凝土的粘性問題。

④以混凝土工廠回收水為混凝土拌合水，復以大量粉煤灰、礦粉等外摻材料技術(shù)路線為混凝土預拌工廠實現(xiàn)工業(yè)廢水零排放，綜合利用固體工業(yè)廢料和液體工業(yè)廢料創(chuàng)出一條新路。經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益明顯。