廢渣砂在混凝土中的試驗研究

孫成蛟，張秀葉，王孝龍，張啟

（1. 日照魯碧新型建材有限公司，山東　日照 276800；2. 山東華森混凝土有限公司，山東　濟(jì)南 250101；3. 安徽中鐵工程材料科技有限公司，安徽　合肥 230041）

廢渣砂在混凝土中的試驗研究

孫成蛟1，張秀葉1，王孝龍2，張啟3

（1. 日照魯碧新型建材有限公司，山東日照 276800；2. 山東華森混凝土有限公司，山東濟(jì)南 250101；3. 安徽中鐵工程材料科技有限公司，安徽合肥 230041）

本文利用廢渣砂取代河砂配制混凝土，研究廢渣砂對混凝土的工作性及強度的影響。結(jié)果表明：廢渣砂的加入，需要增加混凝土單方用水量，混凝土可泵性略有下降，但不影響混凝土的強度發(fā)展。

廢渣砂；工作性；強度；最少用水量；可泵性

0　前言

商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)每天都會產(chǎn)生大量的廢渣廢水，這些廢水、廢渣都具有強堿性，并含有大量水泥、砂石等不溶物，如果不加以處理任意排放，就會嚴(yán)重污染城市用水。目前，我國商品混凝土企業(yè)產(chǎn)生的廢水，基本上能夠得到循環(huán)利用，但處理廢水時產(chǎn)生的廢渣沉淀物卻不能得到有效利用。現(xiàn)在普遍的做法是由企業(yè)出錢請專業(yè)渣運公司處理，這樣的處理方式又增加了成本。若能將廢渣應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)中，不僅能降低成本，還能有效地保護(hù)環(huán)境。

本文將廢渣碾碎成砂，在混凝土中替代河砂，研究其廢渣對混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響，為廢渣在混凝土中的推廣應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1　試驗原材料

水泥：中聯(lián)水泥 P·O42.5 水泥，密度 3.1g/cm3，比表面積 380kg/m2，28d 抗壓強度 53.6MPa。粉煤灰：山東日照電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度 15.6%，需水量比 101%，燒失量1.45%。礦粉：山東日照鋼鐵股份有限公司生產(chǎn)的 S95 級礦渣粉，比表面積 420kg/m2，流動度比 100%。粗骨料：5～25mm花崗巖，連續(xù)級配。砂：天然中砂，細(xì)度模數(shù) 2.6，含泥量2%；破碎混凝土砂，細(xì)度模數(shù) 2.2，含泥量 8%；機(jī)制砂細(xì)度模數(shù) 3.3，含泥量（石粉含量）12%。減水劑：聚羧酸減水劑，減水率28%，密度 1.067g/cm3。水：生活用水，符合混凝土用水標(biāo)準(zhǔn) JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的拌合用水要求。

2　試驗方法

混凝土拌合物坍落度測試參照 GB/T 50080—2011《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，混凝土抗壓強度測試參照 GB/T 50081—2011《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》。

3　試驗結(jié)果與討論

3.1廢渣處理的辦法

利用專用碾壓機(jī)（改進(jìn)過的），對商品混凝土企業(yè)中的廢渣進(jìn)行碾碎、過篩、分級，得到 4.75mm 以下的廢渣砂，大于 4.75mm 的顆粒再次回到碾壓機(jī)進(jìn)行碾碎處理。

3.2廢渣砂的性能指標(biāo)

廢渣砂的篩分分析見表 1，其它物理性能指標(biāo)見表 2。

表1　廢渣砂的顆粒級配

表2　廢渣砂的物理性能指標(biāo)

3.3廢渣砂配制混凝土的基本性能

3.3.1廢渣砂取代河砂對混凝土單方用水量的影響

以 C30 混凝土配合比為基準(zhǔn)，利用廢渣砂取代河砂，研究其廢渣砂在混凝土達(dá)到相同坍落度 210～220mm 時所需要的單方用水量。

從表 3 可以看出，隨著廢渣砂加入量的不斷增加，要達(dá)到同基準(zhǔn)混凝土相同坍落度時所需要的用水量不斷增加，混凝土的坍落度經(jīng)時損失增大。廢渣砂摻量在 40～80kg/m3時，能基本滿足混凝土的性能要求；但廢渣砂用量超過 120kg/m3混凝土的性能極差。

3.3.2調(diào)整廢渣砂與機(jī)制砂的比例

廢渣砂、河砂、機(jī)制砂三者同時應(yīng)用在生產(chǎn)中極其麻煩，因此調(diào)整廢渣砂和機(jī)制砂的比例，研究廢渣砂取代機(jī)制砂時，對混凝土工作性能的影響，其試驗結(jié)果見表 4。

從表 4 可以看出，廢渣砂在用量不大于 126kg/m3時（15% 的摻量），使用廢渣砂取代機(jī)制砂時，其混凝土工作性能可以達(dá)到河砂與機(jī)制砂混凝土基本相同的坍落度和擴(kuò)展度，且坍落度損失能滿足要求，若廢渣砂的摻量再高，將不能滿足其混凝土工作性能，且增加部分材料成本。

表3　廢渣砂對混凝土單方用水量的影響

表4　廢渣砂和機(jī)制砂搭配對混凝土工作性能的影響

表5　廢渣砂和河砂對混凝土強度、倒坍漏空時間的影響

3.3.3河砂與廢渣砂混凝土強度、倒坍漏空時間的對比

通過廢渣砂取代機(jī)制砂后，對工作性的影響可得，廢渣砂的摻量不宜超過 15%，下面研究其廢渣砂對混凝土強度和倒坍漏空時間的影響，其試驗結(jié)果見表 5。

從表 5 可以看出，廢渣砂取代機(jī)制砂制備混凝土?xí)r，在滿足混凝土工作性能的情況下，與機(jī)制砂和黃砂搭配制備混凝土相比，廢渣砂的加入對混凝土的強度發(fā)展沒有影響，廢渣砂也沒有顯現(xiàn)出其活性。

從表 5 還可以看出，與機(jī)制砂和黃砂搭配制備混凝土相比，利用廢渣砂取代部分機(jī)制砂制備混凝土?xí)r，其混凝土的倒坍漏空時間更長，流速相應(yīng)變慢，且廢渣砂摻量越高越明顯。這是由于廢渣砂的含泥量略高，同時顆粒形狀不規(guī)則，不如河砂的形狀圓滑，但混凝土的粘聚性更好，廢渣砂中的含泥量，相當(dāng)于提高了微集料的含量。而且，廢渣砂的加入不影響混凝土的可泵性。

4　結(jié)語

（1）廢渣砂的加入，明顯增加混凝土的用水量，但不影響混凝土的早期和后期強度增長。

（2）廢渣砂的加入，使混凝土的粘聚性得到改善，可泵送性能略微下降，同時坍落度的保持能力下降，當(dāng)廢渣砂取代機(jī)制砂的摻量不大于 15% 時，可以滿足混凝土的工作性能和力學(xué)性能，可用于工程實際生產(chǎn)中。

[1] 毋雪梅．粉粒狀建筑垃圾在水泥混凝土中的應(yīng)用研究[D].u鄭州：鄭州大學(xué)[A]，2004．

[2] 畢春麗，肖琦，張麗．工業(yè)廢渣在混凝土中的應(yīng)用研究[J].混凝土，2005,12: 71-72．

[3] 劉坤，孫慶華，張?zhí)剑龋疁\談廢棄混凝土回收設(shè)備[J].建筑機(jī)器化，2005(11): 39-40．

[4] 李鋒．商品混凝土攪拌站廢水回收利用[J] ．四川建筑科學(xué)研究，2009,35(3): 203-204．

[5] 吳方貴，湯進(jìn)，黃海濱．淺談商品混凝土廢渣廢水處理應(yīng)用[J]．商品混凝土，2010(9): 57-60．

[6] 魏巍. 建筑廢棄物在瀝青穩(wěn)定碎石基層中的應(yīng)用研究[D]．武漢：武漢理工大學(xué)[A]，2011．

[7] 高松林．回收廢水、砂石料在 C60 混凝土中的應(yīng)用研究[J]. 四川建筑，2012(2): 248-250．

[通訊地址] 山東省日照市日照經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)臨沂路南端日照魯碧新型建材有公司（276800）

孫成蛟（1987—）男，助理工程師，從事混凝土、外加劑、加氣混凝土和新型建材研究。