預拌混凝土回收水與減水劑適應性試驗

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混凝土生產過程中產生的廢水指沖洗設備殘余料及廢料回收時，篩除一定粒徑的骨料之后所產生的，含有大量懸浮固體顆粒的懸濁混合水。一般情況下，場地清洗用水、雨水等也混合在內，本文中同一稱為回收水。回收水再利用的環保效益顯著，如何在保證混凝土性能的前提下，實現廢水零排放有著技術、經濟、環保的多重意義。

一、試驗設計

回收水的特點是酸堿度及含固量，主要影響減水劑的性能和水膠比，所以試驗設計將圍繞這兩點展開。

1.原材料

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

1.2 采用Mapei(聚羧酸系)、HT-100(萘系)兩種高性能減水劑；

1.3 聚羧酸系配合比設計水膠比用0.35、0.40、0.45、0.50系列，固定摻加20%粉煤灰、25%礦渣；萘系配合比設計水膠比用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 試驗用初始配合比

2.試驗用水

通過對回收水回流管口3個月期間各不同時間段的含固量測試數據統計，回收水含固量Wh=9.15%±5.0%，因此，設計了6組含固量系列：0%、3%、6%、9%、12%、15%。為確保混合比例，使用統一容器采集回收水前、后稱量容器重；按混凝土用水標準檢驗含固量，作為調整含固量的基準；在計算之后適量調整每個容器中澄清水的重量并標識比例。

3.混凝土試驗方案

在前期的試驗過程中發現，以回收水直接取代拌和用水會導致單位體積混凝土實際用水量下降而膠凝材料量上升，即水膠比變小，影響了試驗結果。因此在本次試驗中，為了保持水膠比穩定，以保證同系列配合比之間的可比性：按回收水含固量計算實際用水量；其二為將回收水中含固量從摻和料中等量扣除。

3.1 參照水泥膠砂強度試驗，設計了在減水劑作用下保持等同砂漿流動度成型的不同含固量回收水對水泥膠砂強度影響試驗。

3.2 分別用6種含固量、8個配合比交叉試驗（標記為類似3C、9d等以示區別），測試TL后用減水劑調整至TL在200±20mm(聚羧酸系)、180±20mm(萘系)范圍。測試的數據包含減水劑調整量、強度R7、R28；對B、c配合比（即水膠比0.45）系列測試TL1h。

二、試驗數據分析

1.各種含固量下膠砂流動度及水泥膠砂強度比較：

表2 水泥膠砂強度試驗數據

2.混凝土試驗試驗數據見表3、4。

3.數據分析

3.1 保持實際用水量不變，水泥膠砂流動度隨含固量增加明顯下降；調整至相同流動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方案，因此同樣標記系列的配合比數據有橫向可比性。

3.3 從聚羧酸系試驗數據來看，隨著回收水含固量增加至6%以上時，需要增加0.6-1.6kg/m3的減水劑以調整其和易性，該數據的不穩定說明影響聚羧酸的表現。R28強度比明顯呈現逐步下降的趨勢，下降的百分比在含固量3%、6%、9%、12%、15%時分別約為5%、9%、16%、22%、30%，以及7-28天強度增長亦有明顯下降趨勢。對0.45水膠比下1小時坍落度損失比較，回收水比清水狀態下增加30-40mm，這個值與含固量變化無明顯關系。

3.4 從萘系試驗數據來看，隨著回收水含固量增加至9%以上時，需要增加1-5kg/m3的減水劑以調整其和易性，該數據隨含固量增加而明顯大比例增加。R28強度比以及7-28天強度增長無明顯變化。對0.45水膠比下1小時坍落度損失比較，回收水比清水狀態下無明顯變化，這個值與含固量變化無明顯關系。

三、結論

萘系減水劑配合比使用回收水的含固量上限宜為9%，在容許范圍內使用回收水，對混凝土拌和物和易性及強度等常規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%，超出容許范圍內使用回收水，強度下降的趨勢顯著加快。從大量實踐經驗及相關文獻報道來看，聚羧酸減水劑使用性能受到超細顆粒含量的影響程度較大，這與試驗結果相符。

四、技術經濟分析與注意事項

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

對含固量的監測數據表明，含固量平均值9%左右。一般下午達到高峰值20%，應就此做出預調整措施。標準的含固量測試需耗時4-5小時，作為監測手段不合適；回收水為懸濁液體，比重計測試相關性不高；容重試驗則相對簡單高效。

表3 聚羧酸系減水劑試驗數據

表4 萘系減水劑試驗數據