養(yǎng)護(hù)用水在混凝土制品生產(chǎn)中再利用的試驗(yàn)研究

摘要：軌道板生產(chǎn)工藝要求脫模后進(jìn)行水養(yǎng)，養(yǎng)護(hù)水長(zhǎng)時(shí)間使用后不溶物、硫酸鹽等有害離子含量增大，對(duì)軌道板外觀質(zhì)量造成影響，而定期更換造成資源浪費(fèi)。試驗(yàn)通過(guò)分析軌道板養(yǎng)護(hù)水成分，采用制備混凝土和清洗碎石兩種方式對(duì)養(yǎng)護(hù)水進(jìn)行重復(fù)利用，并對(duì)制備的混凝土性能進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明，養(yǎng)護(hù)水做拌合用水或用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制的混凝土初始坍落度降低，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失增大，影響混凝土工作狀態(tài)和工作時(shí)間，這就需要調(diào)整減水劑配方和摻量，保障現(xiàn)場(chǎng)混凝土和易性；養(yǎng)護(hù)水做拌合用水或用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制的混凝土脫模抗壓強(qiáng)度有所降低，當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水拌制混凝土?xí)r，其較基準(zhǔn)混凝土降低11.6%，當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制混凝土?xí)r，其較基準(zhǔn)混凝土最大降低8.7%；混凝土養(yǎng)護(hù)水做拌合用水和用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石對(duì)混凝土有害離子含量、后期強(qiáng)度、耐久性無(wú)明顯影響。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)護(hù)水；混凝土；坍落度；抗壓強(qiáng)度；耐久性

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）06-000-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.06.001

Experimental Study on the Reuse of Curing Water in the Production of Concrete Products

MA Yutao， MA Yuanqing， FAN Zhenqing， SUN Chengxiao， LI Ning

（Shanghai Railway Wuhu Rail Board Co.， Ltd.， Wuhu 241000， China）

Abstract： The production process of rail boards requires water curing after demolding， after long-term use of the curing water， the content of insoluble substances， sulfate and other harmful ions increases， which affects the appearance quality of rail boards， and regular replacement causes resource waste. The experiment analyzes the composition of curing water for rail boards， reuses the curing water through two methods of preparing concrete and cleaning crushed stones， and tests the performance of the prepared concrete. The experimental results indicate that the initial slump of concrete mixed with curing water or crushed stones washed with curing water decreases， the increase in concrete slump loss over time affects the working state and duration of concrete， which requires adjusting the formula and dosage of water reducing agents to ensure the workability of on-site concrete; the compressive strength of concrete demolding mixed with curing water or crushed stones washed with curing water decreases， when using curing water to mix concrete， it decreases by 11.6% compared to the benchmark concrete， when using crushed stone washed with curing water to mix concrete， it decreases by a maximum of 8.7% compared to the benchmark concrete; the use of concrete curing water as mixing water and the crushed stones washed with curing water have no significant impact on the harmful ion content， later strength， and durability of concrete.

Keywords： curing water; concrete; slump; compressive strength; durability

軌道板生產(chǎn)工藝要求脫模后進(jìn)行水中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)水長(zhǎng)時(shí)間使用后不溶物、硫酸鹽等有害離子含量增大，影響軌道板外觀質(zhì)量。為延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)水的使用周期，通常會(huì)在養(yǎng)護(hù)水中添加絮凝劑，降低水中不溶物含量，但養(yǎng)護(hù)水仍需要定期更換，造成水資源浪費(fèi)。本著節(jié)支降耗、節(jié)約用水的原則，本研究通過(guò)采用養(yǎng)護(hù)水制備混凝土和清洗碎石兩種方式對(duì)養(yǎng)護(hù)水進(jìn)行重復(fù)利用，并對(duì)混凝土拌合物性能、抗壓強(qiáng)度及耐久性能進(jìn)行測(cè)試[1-3]，以期探索不同的解決方式，減少混凝土養(yǎng)護(hù)用水的浪費(fèi)，提高其利用價(jià)值。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料主要有5種。一是水泥。采用海螺P.O 42.5硅酸鹽水泥，比表面積為335 m2/kg，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為27.0%，28 d抗壓強(qiáng)度為53.1 MPa。二是減水劑。采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能減水劑（標(biāo)準(zhǔn)型），減水率為31%，泌水率為10%，28 d抗壓強(qiáng)度比為165%，含固量為24.16%，推薦摻量為1.0%。三是摻合料。采用北京鐵科首鋼軌道技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的復(fù)合摻合料，需水量比為100%，28 d活性指數(shù)為103%。四是集料。細(xì)骨料采用鄱陽(yáng)湖中砂，細(xì)度模數(shù)為2.8，含泥量為1.1%；粗骨料采用5～20 mm連續(xù)級(jí)配，含泥量為0.3%，針片狀含量為3%。五是拌合水。它分為自來(lái)水和養(yǎng)護(hù)水。自來(lái)水及養(yǎng)護(hù)水技術(shù)要求及檢測(cè)結(jié)果如表1所示。原材料其他指標(biāo)均符合《高速鐵路CRTS Ⅲ型板式無(wú)砟軌道先張法預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板》（Q/CR 567—2017）的要求[4]。

2 試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)主要研究養(yǎng)護(hù)水能否直接用作混凝土拌合用水或用于清洗碎石，以自來(lái)水、養(yǎng)護(hù)水設(shè)計(jì)

6個(gè)試驗(yàn)配比，碎石區(qū)分干濕狀態(tài)能更好地符合實(shí)際情況，試驗(yàn)采用強(qiáng)度等級(jí)C60的混凝土，混凝土配合比如表2所示。按照試驗(yàn)方案，分別以養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水、用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制混凝土，對(duì)比分析其對(duì)混凝土拌合物性能、力學(xué)性能、耐久性能（抗凍性能、電通量、碳化性能）的影響。按照試驗(yàn)方案拌制混凝土，保持水灰比不變，調(diào)整減水劑摻量來(lái)控制坍落度滿足生產(chǎn)需求。

2.2 試驗(yàn)方法

混凝土坍落度試驗(yàn)執(zhí)行《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50080—2016）；混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)執(zhí)行《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2019）；混凝土抗凍試驗(yàn)、碳化試驗(yàn)和電通量試驗(yàn)執(zhí)行《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009）；混凝土有害離子含量計(jì)算執(zhí)行《鐵路混凝土》（TB/T 3275—2018）。

3 結(jié)果與分析

3.1 混凝土有害離子含量計(jì)算

模擬現(xiàn)場(chǎng)條件，用養(yǎng)護(hù)水浸泡碎石4 d，然后檢測(cè)碎石堿活性、氯化物含量、硫化物及硫酸鹽含量，依據(jù)《鐵路混凝土》（TB/T 3275—2018）計(jì)算混凝土有害離子含量。養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石與自來(lái)水清洗的碎石檢測(cè)結(jié)果如表3所示，混凝土有害離子含量計(jì)算結(jié)果如表4所示。

從表3數(shù)據(jù)可以看出，用養(yǎng)護(hù)水清洗碎石，其堿活性、氯化物含量有所增大，對(duì)硫化物及硫酸鹽含量影響不大，但從標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)看，使用自來(lái)水和養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石各指標(biāo)均符合技術(shù)要求。從表4可知，采用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石配制混凝土，其總堿含量、總?cè)趸蚝俊⒖偮入x子含量相比采用自來(lái)水清洗的碎石制備的混凝土略有增加，但均符合技術(shù)要求。

3.2 養(yǎng)護(hù)水對(duì)混凝土拌合物性能的影響

從表5數(shù)據(jù)可知，將養(yǎng)護(hù)水用作拌合用水時(shí)，混凝土初始坍落度和經(jīng)時(shí)坍落度較自來(lái)水均有所降低，對(duì)比試驗(yàn)組A1和A2，混凝土采用養(yǎng)護(hù)水的初始坍落度減小30 mm，經(jīng)時(shí)15 min坍落度減小60 mm。當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水清洗過(guò)的碎石拌制混凝土?xí)r，對(duì)比試驗(yàn)組A1、A3和A5，混凝土坍落度均減小20 mm，經(jīng)時(shí)

15 min坍落度均減小30 mm。當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水和用養(yǎng)護(hù)水清洗過(guò)的碎石拌制混凝土?xí)r，對(duì)比試驗(yàn)組A1、A4和A6，混凝土坍落度較A1均減小30 mm，經(jīng)時(shí)15 min坍落度損失分別減小50 mm和55 mm。當(dāng)采用自來(lái)水和養(yǎng)護(hù)水清洗過(guò)的碎石拌制混凝土?xí)r，對(duì)比試驗(yàn)組A3、A4、A5和A6，A4、A5混凝土初始坍落度均減小10 mm，經(jīng)時(shí)15 min坍落度損失分別降低20 mm、25 mm。對(duì)于混凝土初始坍落度減小和經(jīng)時(shí)損失增大的原因，經(jīng)分析，由于養(yǎng)護(hù)水中硫酸鹽含量較高，SO42-與Ca（OH）2快速生成鈣礬石和次生石膏，促進(jìn)硅酸鹽組分的水化，并促使水化產(chǎn)物水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠提前生成，次生石膏極易與鋁酸三鈣（C3A）反應(yīng)生成鈣礬石晶體，迅速生成的水化產(chǎn)物交織在一起，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土迅速凝結(jié)，造成混凝土初始坍落度、經(jīng)時(shí)坍落度增大[5-6]。

經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，混凝土采用養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水或者使用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石作為骨料，均會(huì)降低混凝土初始坍落度，且增大混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失，影響混凝土工作狀態(tài)和工作時(shí)間。若現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)提前做好混凝土試配試驗(yàn)，調(diào)整減水劑配方和摻量，保障現(xiàn)場(chǎng)混凝土和易性。

3.3 養(yǎng)護(hù)水對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

混凝土的強(qiáng)度是關(guān)乎工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，按照試驗(yàn)方案拌制混凝土，成型混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓試件。試件成型后放置于養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸汽養(yǎng)護(hù)分為靜置、升溫、恒溫和降溫四個(gè)階段，具體養(yǎng)護(hù)工藝參數(shù)為：靜置3 h+升溫2 h+恒溫8 h+降溫2 h，恒溫養(yǎng)護(hù)溫度為37 ℃。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，測(cè)試脫模抗壓強(qiáng)度，然后將剩余混凝土試件移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后取出，測(cè)試抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)測(cè)試齡期分別為28 d、56 d、90 d、120 d。通過(guò)抗壓強(qiáng)度測(cè)試，研究養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水、用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律的影響。試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)如表6所示。

從表6數(shù)據(jù)可以看出，隨著齡期的延長(zhǎng)，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸增大。采用養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水和清洗碎石對(duì)混凝土脫模抗壓強(qiáng)度影響較大，對(duì)其他齡期混凝土抗壓強(qiáng)度影響較小。當(dāng)將養(yǎng)護(hù)水用作拌合用水時(shí)，對(duì)比試驗(yàn)組A1和A2，試驗(yàn)組A2混凝土脫模抗壓強(qiáng)度較試驗(yàn)組A1降低11.6%；當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水清洗過(guò)的碎石拌制混凝土?xí)r，對(duì)比試驗(yàn)組A1、A3和A5，試驗(yàn)組A3和A5混凝土脫模抗壓強(qiáng)度較試驗(yàn)組A1分別降低8.7%和3.6%；當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水和用養(yǎng)護(hù)水清洗過(guò)的碎石拌制混凝土?xí)r，對(duì)比試驗(yàn)組A1、A4和A6，試驗(yàn)組A4和A6混凝土脫模抗壓強(qiáng)度較試驗(yàn)組A1分別降低17.9%和12.6%。采用養(yǎng)護(hù)水、養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制混凝土導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度的降低，這是由于養(yǎng)護(hù)水中硫酸鹽含量較高，SO42-在攪拌過(guò)程中與水泥水化產(chǎn)物較快生成鈣礬石，在拌合成型過(guò)程中破壞它的凝聚結(jié)構(gòu)[5]。

3.4 養(yǎng)護(hù)水對(duì)混凝土耐久性能的影響

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能是決定建筑構(gòu)件使用壽命的關(guān)鍵因素，按照試驗(yàn)方案，依據(jù)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009）對(duì)成型試件進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比研究養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水或用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制的混凝土耐久性能的變化規(guī)律，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表7所示。從表7可知，用養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水或用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制的混凝土抗凍性能、電通量、碳化深度均滿足技術(shù)要求，說(shuō)明養(yǎng)護(hù)水作為拌合用水或用于清洗碎石對(duì)混凝土耐久性能的影響不大。

4 結(jié)論

混凝土養(yǎng)護(hù)水做拌合用水或用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制的混凝土初始坍落度降低，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失增大，影響混凝土工作狀態(tài)和工作時(shí)間。若現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)提前做好混凝土試配試驗(yàn)，調(diào)整減水劑配方和摻量，保障現(xiàn)場(chǎng)混凝土和易性。養(yǎng)護(hù)水做拌合用水或用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制的混凝土脫模抗壓強(qiáng)度有所降低，當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水直接拌制混凝土?xí)r，其較基準(zhǔn)混凝土降低11.6%，當(dāng)用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石直接拌制混凝土?xí)r，其較基準(zhǔn)混凝土最大降低8.7%。混凝土養(yǎng)護(hù)水做拌合用水或用養(yǎng)護(hù)水清洗的碎石拌制的混凝土對(duì)混凝土有害離子含量、后期強(qiáng)度、耐久性能無(wú)明顯影響。

參考文獻(xiàn)

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