預(yù)拌混凝土回收水與減水劑適應(yīng)性試驗(yàn)

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混凝土生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水指沖洗設(shè)備殘余料及廢料回收時(shí)，篩除一定粒徑的骨料之后所產(chǎn)生的，含有大量懸浮固體顆粒的懸濁混合水。一般情況下，場(chǎng)地清洗用水、雨水等也混合在內(nèi)，本文中同一稱為回收水。回收水再利用的環(huán)保效益顯著，如何在保證混凝土性能的前提下，實(shí)現(xiàn)廢水零排放有著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的多重意義。

一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

回收水的特點(diǎn)是酸堿度及含固量，主要影響減水劑的性能和水膠比，所以試驗(yàn)設(shè)計(jì)將圍繞這兩點(diǎn)展開。

1.原材料

1.1 采用建福P.O42.5水泥、嵩嶼電廠II級(jí)粉煤灰、福建三鋼S95磨細(xì)礦渣、中粗河砂、5-25連續(xù)粒級(jí)反擊破碎石；要求一次性備足材料用量以保持試驗(yàn)可比性。

1.2 采用Mapei(聚羧酸系)、HT-100(萘系)兩種高性能減水劑；

1.3 聚羧酸系配合比設(shè)計(jì)水膠比用0.35、0.40、0.45、0.50系列，固定摻加20%粉煤灰、25%礦渣；萘系配合比設(shè)計(jì)水膠比用0.40、0.45、0.50、0.55系列，固定摻加15%粉煤灰、15%礦渣；（如表1）。

表1 試驗(yàn)用初始配合比

2.試驗(yàn)用水

通過(guò)對(duì)回收水回流管口3個(gè)月期間各不同時(shí)間段的含固量測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，回收水含固量Wh=9.15%±5.0%，因此，設(shè)計(jì)了6組含固量系列：0%、3%、6%、9%、12%、15%。為確保混合比例，使用統(tǒng)一容器采集回收水前、后稱量容器重；按混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)含固量，作為調(diào)整含固量的基準(zhǔn)；在計(jì)算之后適量調(diào)整每個(gè)容器中澄清水的重量并標(biāo)識(shí)比例。

3.混凝土試驗(yàn)方案

在前期的試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，以回收水直接取代拌和用水會(huì)導(dǎo)致單位體積混凝土實(shí)際用水量下降而膠凝材料量上升，即水膠比變小，影響了試驗(yàn)結(jié)果。因此在本次試驗(yàn)中，為了保持水膠比穩(wěn)定，以保證同系列配合比之間的可比性：按回收水含固量計(jì)算實(shí)際用水量；其二為將回收水中含固量從摻和料中等量扣除。

3.1 參照水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了在減水劑作用下保持等同砂漿流動(dòng)度成型的不同含固量回收水對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度影響試驗(yàn)。

3.2 分別用6種含固量、8個(gè)配合比交叉試驗(yàn)（標(biāo)記為類似3C、9d等以示區(qū)別），測(cè)試TL后用減水劑調(diào)整至TL在200±20mm(聚羧酸系)、180±20mm(萘系)范圍。測(cè)試的數(shù)據(jù)包含減水劑調(diào)整量、強(qiáng)度R7、R28；對(duì)B、c配合比（即水膠比0.45）系列測(cè)試TL1h。

二、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.各種含固量下膠砂流動(dòng)度及水泥膠砂強(qiáng)度比較：

表2 水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.混凝土試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3、4。

3.數(shù)據(jù)分析

3.1 保持實(shí)際用水量不變，水泥膠砂流動(dòng)度隨含固量增加明顯下降；調(diào)整至相同流動(dòng)度需增加減水劑用量，且含固量越高，增加的量越大。

3.2 采用保持水膠比不變、控制同等坍落度的試驗(yàn)方案，因此同樣標(biāo)記系列的配合比數(shù)據(jù)有橫向可比性。

3.3 從聚羧酸系試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，隨著回收水含固量增加至6%以上時(shí)，需要增加0.6-1.6kg/m3的減水劑以調(diào)整其和易性，該數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定說(shuō)明影響聚羧酸的表現(xiàn)。R28強(qiáng)度比明顯呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，下降的百分比在含固量3%、6%、9%、12%、15%時(shí)分別約為5%、9%、16%、22%、30%，以及7-28天強(qiáng)度增長(zhǎng)亦有明顯下降趨勢(shì)。對(duì)0.45水膠比下1小時(shí)坍落度損失比較，回收水比清水狀態(tài)下增加30-40mm，這個(gè)值與含固量變化無(wú)明顯關(guān)系。

3.4 從萘系試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，隨著回收水含固量增加至9%以上時(shí)，需要增加1-5kg/m3的減水劑以調(diào)整其和易性，該數(shù)據(jù)隨含固量增加而明顯大比例增加。R28強(qiáng)度比以及7-28天強(qiáng)度增長(zhǎng)無(wú)明顯變化。對(duì)0.45水膠比下1小時(shí)坍落度損失比較，回收水比清水狀態(tài)下無(wú)明顯變化，這個(gè)值與含固量變化無(wú)明顯關(guān)系。

三、結(jié)論

萘系減水劑配合比使用回收水的含固量上限宜為9%，在容許范圍內(nèi)使用回收水，對(duì)混凝土拌和物和易性及強(qiáng)度等常規(guī)性能的影響可以忽略；

聚羧酸系減水劑配合比使用回收水的含固量上限宜為3%，超出容許范圍內(nèi)使用回收水，強(qiáng)度下降的趨勢(shì)顯著加快。從大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看，聚羧酸減水劑使用性能受到超細(xì)顆粒含量的影響程度較大，這與試驗(yàn)結(jié)果相符。

四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與注意事項(xiàng)

要達(dá)到同樣的混凝土質(zhì)量要求下使用回收水，其意義不僅要單純考慮材料成本，還要考慮環(huán)保成本。

對(duì)含固量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，含固量平均值9%左右。一般下午達(dá)到高峰值20%，應(yīng)就此做出預(yù)調(diào)整措施。標(biāo)準(zhǔn)的含固量測(cè)試需耗時(shí)4-5小時(shí)，作為監(jiān)測(cè)手段不合適；回收水為懸濁液體，比重計(jì)測(cè)試相關(guān)性不高；容重試驗(yàn)則相對(duì)簡(jiǎn)單高效。

表3 聚羧酸系減水劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 萘系減水劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)