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

商品混凝土生產企業每天都會產生大量的廢渣廢水，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，就會嚴重污染城市用水。目前，我國商品混凝土企業產生的廢水，基本上能夠得到循環利用，但處理廢水時產生的廢渣沉淀物卻不能得到有效利用。現在普遍的做法是由企業出錢請專業渣運公司處理，這樣的處理方式又增加了成本。若能將廢渣應用于混凝土生產中，不僅能降低成本，還能有效地保護環境。

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性能的影響，為廢渣在混凝土中的推廣應用提供一定的理論依據。

1　試驗原材料

水泥：中聯水泥 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：山東日照電廠生產的Ⅱ級粉煤灰，細度 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，連續級配。砂：天然中砂，細度模數 2.6，含泥量2%；破碎混凝土砂，細度模數 2.2，含泥量 8%；機制砂細度模數 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，符合混凝土用水標準 JGJ 63—2006《混凝土用水標準》中規定的拌合用水要求。

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準》進行，混凝土抗壓強度測試參照 GB/T 50081—2011《普通混凝土力學性能試驗方法》。

3　試驗結果與討論

3.1廢渣處理的辦法

利用專用碾壓機（改進過的），對商品混凝土企業中的廢渣進行碾碎、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進行碾碎處理。

3.2廢渣砂的性能指標

廢渣砂的篩分分析見表 1，其它物理性能指標見表 2。

表1　廢渣砂的顆粒級配

表2　廢渣砂的物理性能指標

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，利用廢渣砂取代河砂，研究其廢渣砂在混凝土達到相同坍落度 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，要達到同基準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調整廢渣砂與機制砂的比例

廢渣砂、河砂、機制砂三者同時應用在生產中極其麻煩，因此調整廢渣砂和機制砂的比例，研究廢渣砂取代機制砂時，對混凝土工作性能的影響，其試驗結果見表 4。

從表 4 可以看出，廢渣砂在用量不大于 126kg/m3時（15% 的摻量），使用廢渣砂取代機制砂時，其混凝土工作性能可以達到河砂與機制砂混凝土基本相同的坍落度和擴展度，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，其試驗結果見表 5。

從表 5 可以看出，廢渣砂取代機制砂制備混凝土時，在滿足混凝土工作性能的情況下，與機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展沒有影響，廢渣砂也沒有顯現出其活性。

從表 5 還可以看出，與機制砂和黃砂搭配制備混凝土相比，利用廢渣砂取代部分機制砂制備混凝土時，其混凝土的倒坍漏空時間更長，流速相應變慢，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，當廢渣砂取代機制砂的摻量不大于 15% 時，可以滿足混凝土的工作性能和力學性能，可用于工程實際生產中。

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[通訊地址] 山東省日照市日照經濟技術開發區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。