曲新業(yè)

(中鐵十局集團(tuán)第一工程有限公司，濟(jì)南 250001)

混凝土拌和站在混凝土生產(chǎn)中清洗攪拌機(jī)及混凝土罐車會(huì)產(chǎn)生大量的廢水及含固廢漿，造成大量資源浪費(fèi)的同時(shí)還造成大量的環(huán)境污染。減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為拌和站可持續(xù)發(fā)展的必由之路。如若能科學(xué)、合理地利用混凝土廢漿可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，也會(huì)對(duì)環(huán)境污染有明顯改善。

該項(xiàng)目在新建邯濟(jì)鐵路至膠濟(jì)鐵路聯(lián)絡(luò)線工程黃河特大橋項(xiàng)目上成功應(yīng)用。新建邯濟(jì)鐵路至膠濟(jì)鐵路聯(lián)絡(luò)線工程黃河特大橋起訖里程為DK3+908.51-DK16+179.53，總長(zhǎng)10 475 m,其中黃河前段位于天橋區(qū)大橋鎮(zhèn)及濟(jì)陽(yáng)縣(濟(jì)陽(yáng)縣長(zhǎng)約300 m)在鵲山水庫(kù)北側(cè)下穿石濟(jì)客專后在石濟(jì)客專北側(cè)(左側(cè))并行于石濟(jì)客專。其中鉆孔樁2 941顆，墩臺(tái)身325個(gè)連續(xù)梁5座，混凝土約25萬(wàn)立方。

1 試驗(yàn)研究方法

1.1 原材料

1)水泥：采用P.O42.5水泥，比表面積325 m2/kg，28 d抗壓強(qiáng)度49.5 MPa。

2)粉煤灰：鄒城魯源新型建材有限公司F類Ⅰ級(jí)粉煤灰，細(xì)度4.1%，需水量比92%，燒失量2.86%。

3)礦渣粉：唐山行龍建材有限公司S95礦渣粉，比表面積426 m2/kg，燒失量0.48%，流動(dòng)度比99%。

4)細(xì)骨料：大汶河河沙，細(xì)度模數(shù)3.0。

5)粗骨料：濟(jì)南三合石料有限公司，5～31.5 mm連續(xù)級(jí)配碎石(5～10 mm和10～20 mm和16～31.5 mm配制)，5～20 mm連續(xù)級(jí)配碎石(5～10 mm和10～20 mm配制)。

6)外加劑：聚羧酸系高效減水劑，減水率28%。

7)水：地下水。

1.2 廢漿、廢水、分離后粗細(xì)骨料性能指標(biāo)檢驗(yàn)

原材料及廢水、廢漿、分離后粗細(xì)骨料檢驗(yàn)方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)均按照《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB 10424—2010執(zhí)行[1]。

1)廢漿取樣制備

在廢漿沉淀池中部取樣，保證取樣時(shí)廢漿處于攪拌狀態(tài)，取樣容量50 L,取樣到檢測(cè)完成不超過(guò)3 d。

2)廢漿、廢水、分離后粗細(xì)骨料的檢測(cè)方法

檢測(cè)時(shí)分為上層澄清液、下層漿體及漿體烘干后的粉體，主要成分如表1所示。

試驗(yàn)檢驗(yàn)方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)：《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB 1596—2005、《水泥化學(xué)分析方法》GB/T176—2008、《水泥密度測(cè)定方法》GB/T208—2014、《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》GB/T17671—1999。

表1 漿體烘干后主要成分檢測(cè)報(bào)告

3)經(jīng)過(guò)砂石分離器前后砂石比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果如表2、表3所示。

表2細(xì)骨料檢驗(yàn)報(bào)告

檢驗(yàn)項(xiàng)目顆粒級(jí)配含泥量/%泥塊含量/%云母含量/%輕物質(zhì)含量/%有機(jī)物含量吸水率/%堅(jiān)固性/%硫化物及硫酸鹽含量/%分離前3．02．80．20．30．3淺于標(biāo)準(zhǔn)溶液顏色140．1分離后3．31．20．10．30．1淺于標(biāo)準(zhǔn)溶液顏色260．5

表3 粗骨料檢驗(yàn)報(bào)告

由上述檢驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)粗細(xì)骨料中的含泥量、泥塊含量明顯降低，顆粒級(jí)配良好，其他物理指標(biāo)有了明顯提升。堅(jiān)固性、硫化物及硫酸鹽含量下降明顯，對(duì)耐久性不利。

2 廢粉水泥膠砂強(qiáng)度比對(duì)

由表4可知：用廢水代替純凈水，水泥膠砂強(qiáng)度有明顯的降低。廢粉幾乎沒(méi)有強(qiáng)度，經(jīng)計(jì)算廢粉中殘余水泥量為0.4%。跟標(biāo)準(zhǔn)水泥膠砂強(qiáng)度進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：當(dāng)廢粉內(nèi)摻法代替水泥10%、20%、30%、50%時(shí)水泥膠砂強(qiáng)度有了明顯的下降，用水量明顯提高，建議廢粉代替水泥在10%的范圍內(nèi)。

表4 廢粉水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)

3 廢漿代替水泥的膠砂強(qiáng)度

由表5可知，廢漿強(qiáng)度極低，跟標(biāo)準(zhǔn)水泥膠砂強(qiáng)度進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：當(dāng)廢漿內(nèi)摻法代替水泥10%、20%、30%、50%時(shí)水泥膠砂強(qiáng)度有了明顯的下降，建議廢漿代替水泥在10%的范圍內(nèi)。

表5 廢漿水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)(含固量33.3%的廢漿)

4 廢漿配制混凝土性能研究

配制混凝土的檢驗(yàn)方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)均按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55—2011執(zhí)行[2]。

4.1 廢漿配制混凝土研究

為了驗(yàn)證廢漿中由于少量的有害物質(zhì)以及固體物質(zhì)的存在導(dǎo)致用水量減少對(duì)混凝土的工作性能、力學(xué)性能造成的影響，采用含固量為33.3%的廢漿分別以0、10%、15%、20%內(nèi)摻法代替水泥，按質(zhì)量計(jì)算(kg)，結(jié)果見表6。采用含固量為33.3%的廢漿分別以0、10%、15%、20%內(nèi)摻法代替粉料(水泥+粉煤灰)，按質(zhì)量計(jì)算(kg)，試拌混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30見表7。采用含固量為14.5%的廢漿分別以0、10%、15%、20%內(nèi)摻法代替水，按質(zhì)量計(jì)算(kg)，試拌混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40見表8。

表6 C20廢漿水泥混凝土強(qiáng)度結(jié)果

表7 試拌C30混凝土強(qiáng)度對(duì)比

表8 試拌C40混凝土強(qiáng)度對(duì)比

由表6～表8可知：隨著廢漿摻量的提高，混凝土3 d、7 d、28 d、56 d強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，混凝土強(qiáng)度在摻量10%時(shí)強(qiáng)度與原配比強(qiáng)度無(wú)明顯變化，可以證明在廢漿摻量10%時(shí)C30、C40混凝土已經(jīng)可以滿足普通混凝土的和易性及強(qiáng)度的要求，建議廢漿代替水泥在10%的范圍內(nèi)。

4.2 廢漿代替水配劑C30混凝土研究

為了驗(yàn)證廢漿中由于少量的有害物質(zhì)以及固體物質(zhì)的存在導(dǎo)致用水量減少混凝土的工作性能、力學(xué)性能造成的影響，采用含固量為14.5%的廢漿分別以0、10%、20%、30%內(nèi)摻法代替水，按質(zhì)量計(jì)算(kg),結(jié)果見表9。

表9 廢漿代替水配劑C30混凝土

由混凝土7 d、28 d強(qiáng)度，可以發(fā)現(xiàn)在0～30%摻量范圍內(nèi)，隨著廢漿摻量的提高，對(duì)混凝土工作性能無(wú)不利影響，其中C30工作性能及強(qiáng)度隨著廢漿摻量的提高而改善或提高。廢漿摻量大于30%時(shí)強(qiáng)度隨著摻量的提高而降低，建議廢漿代替水泥在30%的范圍內(nèi)。

5 結(jié) 論

a.經(jīng)過(guò)砂石分離器分離后的廢漿活性指數(shù)等有效成分非常低，未水化的水泥含量?jī)H為0.4%。廢漿應(yīng)用前應(yīng)分別檢驗(yàn)漿體、粉體的性能指標(biāo)，經(jīng)檢驗(yàn)符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB 10424—2010粉煤。

b.廢水為強(qiáng)堿性液體，對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度影響比較大，不建議使用。

c.通過(guò)水泥膠砂強(qiáng)度、混凝土配合比試驗(yàn)可以驗(yàn)證，廢漿雖然已經(jīng)強(qiáng)度極低但可以作為混凝土的填充，含固量為33.3%時(shí)采用內(nèi)摻法,摻量在10%范圍內(nèi)可以代替水泥或粉料正常使用，需水量比正?；炷疗螅瑢?duì)和易性、流動(dòng)性及強(qiáng)度無(wú)明顯影響。

d.含固量為14.5%廢漿代替水時(shí)，摻量在0～30%，對(duì)混凝土的工作性及強(qiáng)度有著明顯的改善，>30%時(shí)混凝土的強(qiáng)度和工作性能下降，不建議采用摻量超過(guò)30%的廢漿[3]。

[1] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(TB10424—2010)[S].北京：中國(guó)鐵路出版社，2011.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程(JGJ55—2011)[S].北京：中國(guó)建筑出版社，2011.

[3] 彭孟啟,楊根宏,陳文耀,等.廢漿澄清液對(duì)混凝土性能的影響[J].江西建材,2015(12):23-27.