1试验背景
目前中国水泥的年产量超过了世界水泥年产量的一半,超过了7亿吨,混凝土生产企业每年拌制的水泥混凝土将耗费数亿吨水,如果直接将饮用水作为混凝土拌合用水,则需要非常庞大的数量,这将会对水资源造成极大的浪费。搅拌站废水处理不当会引起很多的问题,一方面,沉淀池的固体颗粒的填埋会占用大量的土地资源,直接排入下水道的话会产生新的废渣,必须不断地花费大量的人力物力清理下水道,另一方面,废水中的Ca2+、Na+、SO42-等离子的直接排放会污染环境,搅拌站每年都要为处理废水泥浆而支付高额的费用。
因此,如何科学合理的利用搅拌站的废浆体,是混凝土节能减排的重要课题。本文针对搅拌站C15、C20、C25低标号混凝土配合比,来探究浆体对混凝土的工作性能、抗压强度、凝结时间的影响规律,提高浆体的应用效率,提高综合利用效益。
2试验原材料及设备
2.1.水泥
试验用水泥为广东华润P.O42.5R水泥,其28d抗压强度为49.5MPa。水泥的物理性能检验指标按照国家标准GB-《通用硅酸盐水泥》和GB-《水泥胶砂抗压强度检验方法》(ISO法)等相关规范执行。
2.2矿渣粉
试验用矿渣粉来自海星港口建材S95级矿渣粉,28d活性指数%。试验依据GB/T-《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》。
2.3超细石粉
试验用超细石粉来自深圳市中通智实业有限公司,细度(45μm筛筛余)27%。
2.4砂
试验用砂来自东莞河砂,细度模数2.5,含泥量0.8%;人工砂细度模数2.9,含泥量1.2%。试验依据JGJ52-《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》。
2.5碎石
试验用石来自深圳市福鑫顺建材有限公司,5mm~25mm连续级配碎石,压碎指标9.8%。试验依据JGJ52-《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》。
2.6外加剂
试验用外加剂来自东莞创杰新材料FPC-型聚羧酸减水剂,减水率25.5%。试验依据GB-《混凝土外加剂》和GB/T-《混凝土外加剂匀质性检验方法。
2.7拌合用水
⑴自来水:符合国家标准的普通城市自来水。
⑵浆体:来源于深圳港创建材股份有限公司蛇口分公司沉淀池中的匀浆池。
3试验结果与分析
3.1试验方案
以生产常用C15、C20、C25混凝土配合比为基础配合比(即对照试样),采用浓度为5%、10%、15%的浆体,且每种浓度的浆体掺加量为每立方米混凝土(kg/m3)50kg、60kg、70kg、80kg(试验组)。
每组试验的第一组为对照试样,对照试样的实际用水量和外加剂掺量在试验过程中按照混凝土坍落度要求调整。在试验组中尽量保持清水量+浆体量(浆体中的固含量忽略不计)的总量与对照试样用水量相同,若加入浆体的混凝土拌合物状态较差,微调外加剂和水的用量,达到与对照试样坍落度大致相同。
3.2试验配合比
试验基础配合比见表1。
3.3结果与分析
⑴浆体浓度及掺量对C15混凝土性能影响。
C15普通混凝土配合比见表2,浆体的浓度及掺量对混凝土工作性能、抗压强度、凝结时间影响见表3。
浆体掺量及浓度对C15混凝土扩展度影响:浆体浓度为5%时,随着浆体掺量的增加,扩展度没有明显的下降。浆体浓度为10%掺量50kg即WS-6,扩展度略低于对照试样WS-1,随着浆体掺量的增加,扩展度减小,较对照试样减少40mm。浆体浓度为15%时,扩展度随浆体掺量的增加而减小,较对照试样减小50mm。浆体浓度及掺量对C15混凝土抗压强度影响:掺入浆体后,混凝土的3d、7d、28d抗压强度均高于对照试样WS-1,一是因为浆体碱性较高,加速了辅助性胶凝材料的水化,二是因为浆体中含有部分未水化的水泥颗粒,在养护过程中继续水化,以及活性矿粉、粉煤灰颗粒,作为微集料填充在空隙中,使结构更加致密。在浆体的掺量不变时,浆体的浓度为5%、10%抗压强度差异较小,因C15普通混凝土用水量较大,浆体浓度为5%、10%时,与清水混合后,浆体的碱度降低,两者差异较小,故强度差别较小。
浆体浓度及掺量对C15混凝土凝结时间影响:在浆体浓度为5%时,新拌混凝土试样的凝结时间先增加后减小,因浆体中含有少量的外加剂,起缓凝作用,当掺量大于60kg时,凝结时间略有延长。当浆体浓度为10%、15%时,凝结时间随着浆体掺量的增加逐渐减小,浆体中的碱性物质加速辅助性胶凝材料的水化,加速硬化,浆体浓度越高掺量越大时,浆体中的碱性物质越多,所以浆体的凝结时间逐渐缩短,当浆体浓度为15%掺量为80kg时,凝结时间缩短了1小时35分钟。
⑵浆体的浓度及掺量对C20混凝土性能影响。
C20普通混凝土配合比见表4,浆体的浓度及掺量对混凝土工作性能、抗压强度、凝结时间影响见表5。
浆体浓度及掺量对C20混凝土扩展度影响:掺入浆体后,在浆体浓度为5%时,混凝土拌合物的扩展度略低于对照试样WS-14。在浓度为10%即WS-19,混凝土拌合物的扩展度相比对照试样WS-14相差较大,并随浆体掺量的增加逐渐减小,较对照试样相差mm。在浓度为15%即WS-23,增加外加剂0.1%,扩展度并未明显改善,且随浆体掺量增加逐渐减小,较对照试样相差mm。
浆体浓度及掺量对C20混凝土抗压强度影响:掺入浆体后,混凝土的3d、7d、28d抗压强度均高于对照试样WS-14,在浆体浓度不变时,抗压强度随浆体掺量的增加呈上升趋势,在浆体的掺量不变时,浆体的浓度越大,抗压强度越高,一是因为浆体碱性较高,加速了掺合料的水化过程,二是因为浆体中含有部分未水化完全的水泥,在养护过程中继续水化,以及活性矿粉、粉煤灰颗粒被激发,使结构更加致密,因此抗压强度越高。
浆体浓度及掺量对C20混凝土凝结时间影响:在浆体浓度为5%时,凝结时间先增加后减小,因浆体中含有少量的外加剂,起缓凝作用,当浆体掺量增加到80kg时,新拌混凝土试样的凝结时间略小于对照试样WS-14。当浆体浓度为10%、15%时,凝结时间随着浆体掺量的增加逐渐减小,但在掺量为50kg时与对照试样持平。浆体浓度越高掺量越大时,浆体中的碱性物质越多,所以浆体的凝结时间逐渐缩短。
⑶浆体的浓度及掺量对C25混凝土性能影响。
C25混凝土配合比见表6,浆体的浓度及掺量对混凝土工作性能、抗压强度、凝结时间影响见表7。
浆体的浓度及掺量对C25混凝土的扩展度影响:掺入浆体后,在浓度为5%,掺入50kg浆体即WS-28,混凝土拌合物的扩展度略低于对照试样WS-27,并且随浆体掺量增加逐渐减小,与对照试样相比降低了55mm,在浓度为10%,混凝土拌合物的扩展度随浆体掺量的增加持续减小,在掺量为70kg即WS-34比对照试样WS-27增加外加剂0.2%,清水5kg,WS-34扩展度比WS-33增加了70mm,但比对照试样WS-27小30mm,浆体掺量增加扩展度降低。在浓度为15%时,扩展度随浆体掺量增加逐渐减小,远小于对照试样WS-27。
浆体的浓度及掺量对C25混凝土抗压强度影响:掺入浆体后,混凝土的3d、7d、28d抗压强度均高于对照试样WS-27。在浆体的浓度不变时,随浆体掺量的增加,抗压强度呈上升趋势,在浆体的掺量不变时,浆体的浓度越大,抗压强度越高,一是因为浆体碱性较高,加速了掺合料的水化,浆体浓度越大,碱性越强,水化反应越快,二是因为浆体中含有矿粉、粉煤灰颗粒及部分未完全水化的水泥颗粒,在养护过程中继续水化,作为微集料填充在空隙中,使结构更加致密,浆体浓度越高,浆体中的固体颗粒越多,因此抗压强度越高。在浆体浓度为10%掺量为70kg即WS-34,虽然增加5kg清水,因浆体浓度及掺量高,浆体中所含的固体颗粒较多,因此强度并未下降。
浆体的浓度及掺量对C25混凝土凝结时间影响:在浆体浓度为5%时,新拌混凝土拌合物的凝结时间先增加后减小,但变化波动较小,与对照试样基本持平。当浆体浓度为10%掺量50kg即WS-32,新拌混凝土试样的凝结时间略大于对照试样WS-27,因掺量为70kg、80kg的拌合物状态较差,外加剂增加0.2%,所以凝结时间稍长,随着浆体掺量增加,凝结时间持续减少。浆体浓度为15%时,凝结时间随着浆体掺量的增加逐渐减小,当掺量为80kg时,凝结时间缩短了80分钟。
4结论
⑴浆体浓度在5%以内时,对于C15、C20普通混凝土和C25泵送混凝土,每立方米混凝土中可用浆体取代50kg的清水;
⑵在浆体浓度为10%以内时,50kg、60kg的浆体取代清水,外加剂需增加0.1%~0.2%,以保证混凝土的性能;
⑶浆体浓度为15%时,浆体浓度过大,混凝土工作性能急剧下降,凝结时间缩短(即使增加0.2%的外加剂,仍难于满足扩展度的要求)。(来源:《广东建材》.12)