摻有工業(yè)回收水及復(fù)合外摻材料的商品混凝土性能及應(yīng)用

2005-01-09 00:00

摘要:本文結(jié)合上海浦蓮商砼拌站的實踐經(jīng)驗,介紹了利用混凝土工廠廢水資源,并在混凝土中大量摻用粉煤灰、高爐礦渣微粉的“環(huán)保型”混凝土的研究和應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞回收水,礦物摻合材料,環(huán)保型混凝土。

    隨著建筑工地混凝土現(xiàn)場攪拌的消失和商品混凝土企業(yè)的大量興起,對環(huán)境的部分污染也從工地轉(zhuǎn)移到了混凝土企業(yè);混凝土企業(yè)普遍不同程度地遭遇著“噪聲”、“粉塵”、“廢水”、“廢渣”的困擾,尤其是廢水,既造成了資源浪費,又污染了環(huán)境。若在保證混凝土質(zhì)量的前提下,將混凝土工廠的生產(chǎn)廢水形成再循環(huán),用于混凝土的拌制中,既可節(jié)約寶貴的淡水資源,又可形成商砼企業(yè)“三廢”處理的一條有效途徑,節(jié)約生產(chǎn)成本,其意義重大。另一方面,目前已有眾多商砼企業(yè)積累了粉煤灰、高爐礦渣微粉等工業(yè)固體廢棄物的應(yīng)用經(jīng)驗,若通過試驗,將混凝土工廠廢水利用與大量摻用工業(yè)廢渣類材料技術(shù)匹配,則可在一定程度上實現(xiàn)商砼混凝土技術(shù)的“環(huán)保性”和“綠色化”。

    本文結(jié)合上海浦蓮商砼拌站的實踐經(jīng)驗,介紹了利用混凝土工廠廢水資源,并在混凝土中大量摻用粉煤灰、高爐礦渣微粉的“環(huán)保型”混凝土的研究和應(yīng)用情況。

1        試驗

1.1試驗用原材料

    試驗用水泥為42.5RP.O水泥(江西亞東水泥有限公司生產(chǎn)、上海聯(lián)合水泥廠生產(chǎn)),S95高爐礦渣微粉(安徽朱家橋生產(chǎn)),I級分選粉煤灰(蘇州望亭電廠生產(chǎn)),中砂(細度模數(shù)2.3~2.4,產(chǎn)地富池),5~25mm連續(xù)級配碎石(產(chǎn)地新開元)。外加劑采用RH561型高效減水劑及P621普通型減水劑。

    混凝土拌和用水采用混凝土工廠的回收水?;厥账菍枵镜母鞣N廢水集中排放,通過靜置、污水處理(德國Stetter廢水裝置)清水稀釋等工序,并按照一定的頻率抽檢,保證水樣指標可達到JGJ63-1989《混凝土拌合用水標準》。典型混凝土工廠回收水的性能指標見表1。

表1  混凝土工廠回收水的主要性能(%)

項目

單位

鋼筋混凝土用水指標

混凝土工廠回收水性能

SO42-   

mg/l

<2700

61

 Cl-   

mg/l

<1200

52

S2-    

mg/l

------

0.25

可溶物

mg/l

<5000

836

不溶物

mg/l

<2000

255

PH值

――

>4

13

 

    據(jù)上表,可見典型的混凝土工廠回收水中SO42-、 Cl- 、S2-、可溶物、不溶物的指標均能滿足混凝土拌合用水要求,PH值為13,呈堿性,這與混凝土工廠堿性環(huán)境有關(guān),也與混凝土的堿性性能無悖。

 

1.2試驗設(shè)計

    本研究著重考察礦物摻合料—礦粉、粉煤灰與混凝土工廠回收用水的匹配效果,在研究結(jié)果可行的前提下,形成商砼拌站典型配合比,并用于指導(dǎo)生產(chǎn)和應(yīng)用實踐。為此,設(shè)計試驗如下:

①水泥、礦渣微粉、粉煤灰的匹配性及摻量范圍試驗;亟以考察以回收水為拌和用水時,礦粉、粉煤灰對混凝土和易性和強度的影響,確定其合理的摻量范圍。

②復(fù)摻有礦粉、粉煤灰,并以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土的坍落度、強度統(tǒng)計試驗,確?;炷僚浜媳鹊谋WC性和重復(fù)性。

③復(fù)摻有礦粉、粉煤灰,并以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土配合比確定,通過大量試配,確定了拌站常用的C20~C60的典型配合比。

④復(fù)摻有礦粉、粉煤灰,并以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土典型性能試驗,以C30為例,考察了該種混凝土的各種性能指標。

2        試驗結(jié)果及分析

2.1混凝土工廠回收水、水泥、礦渣微粉、粉煤灰的匹配性及摻量范圍試驗

    在試驗前,借鑒礦粉、粉煤灰混凝土研究經(jīng)驗。將粉煤灰,礦粉材料預(yù)先復(fù)合(復(fù)合比例一般為1:0.5—1.3),形成混凝土中可用復(fù)合外摻料SF材料。采用混凝土工廠回收水配制混凝土,配制強度等級范圍:C20~C60,坍落度120~220mm(泵送)。試驗結(jié)果見表2。

表2  膠凝物質(zhì)組成與混凝土性能相關(guān)性試驗

編號

膠凝材料

Kg/m3

膠凝材料組成%

外加劑

水膠比

坍  落  度

抗壓強度Mpa

物料性能

PO

SF

RH561

0H

0.5H

1H

R3

R7

R28

1

500

100

0

7.00

0.36

215

185

155

30.9

44.9

63.5

較好

2

500

65

35

7.00

0.36

200

175

155

25.4

39.3

59.7

3

500

55

45

7.00

0.36

190

150

135

24.7

38.6

58.8

4

500

50

50

7.00

0.36

200

110

100

23.2

37.5

57.7

粘度大

5

400

100

0

5.60

0.45

205

185

160

21.4

29.4

46.1

試驗結(jié)果表明:

①隨著SF的增加,混凝土的初始坍落度有所降低,混凝土拌合物的粘度有明顯增大的趨勢,一般應(yīng)控制在35%~45%;當SF摻量大于50%時,坍落度將隨著SF摻量的增加而大幅度下降,物料粘性增大。

②大摻量SF混凝土的早期強度隨著SF摻量增加而降低,但到28天強度趨于接近,說明該混凝土后期強度增長較好。

③在適宜的SF摻量范圍內(nèi), P.042.5水泥與SF材料具有較好的匹配性?;炷凉S回收水無不良影響。

2.2試配混凝土的坍落度和強度統(tǒng)計試驗

    以商砼拌站常用的C30~C50配合比為基準,考察了復(fù)摻以SF材料,并以混凝土工廠回收水為拌和水的混凝土的和易性和強度發(fā)展。結(jié)果見表3。

    表3中每組混凝土經(jīng)過多次試配,結(jié)果發(fā)現(xiàn) ①混凝土工廠回收水無不良影響;②復(fù)摻粉煤灰、礦粉可解決純水泥混凝土或單摻礦粉混凝土的粘性較大,難泵的問題。③統(tǒng)計結(jié)果表明,C30~C50混凝土的28天強度平均值可達設(shè)計值的120%,波動差為5%以內(nèi)。

表3 混凝土工廠回收水與大摻量復(fù)合摻和料(SF)預(yù)拌混凝土的統(tǒng)計性能

回收水

水泥

SF

外加劑

坍落度損失

抗壓強度

R 28

物料性能

F

S

出機

0.5H

1H

R 3

R 7

R 28

R 60

190

350

782

1023

0

0

P621  0.4%

135

130

120

20.4

29.5

39.6

43.2

較粘

190

250

782

1023

0

105

P621  0.4%

140

130

120

15.4

22.4

38.1

45.5

和易性好

190

245

782

1023

0

140

P621  0.4%

145

135

115

13.6

21.8

35.3

43.5

和易性好

190

290

778

1032

90

0

P621  0.4%

130

120

115

18.7

24.5

38.5

46.2

和易性好

190

220

775

1030

90

70

P621  0.4%

140

135

125

12.5

21.3

37.6

48.3

和易性好

190

205

777

1030

85

88

P621  0.4%

145

130

130

11.4

20.5

37.2

49.8

和易性好

180

500

730

970

0

0

RH561  1.4%

210

195

175

30.2

44.7

62.5

66.3

較粘

180

350

730

970

0

150

RH561  1.4%

215

200

185

25.4

39.1

60.2

64.8

和易性好

180

300

730

970

0

200

RH561  1.4%

215

200

190

24.1

36.8

54.4

68.2

和易性好

180

440

718

952

90

0

RH561  1.4%

200

190

180

29.4

40.5

60.7

67.6

較粘

180

330

718

952

90

110

RH561  1.4%

205

200

200

25.1

38.2

58.6

72.2

和易性好

180

308

718

952

90

123

RH561 1.4%

205

200

200

24.5

37.1

57.2

71.5

和易性好

(注:上表中F指粉煤灰、S指礦粉)

2.3典型C20~C60商砼配合比和性能

    在上述試驗的基礎(chǔ)上,確定了以混凝土工廠回收水為拌合用水,大量摻有礦粉、粉煤灰復(fù)合SF材料的典型商品混凝土配合比,混凝土強度等級設(shè)計范圍:C20~C60,坍落度指標120~220mm(泵送)。典型混凝土配合比見表4,其性能見表5。

表4  典型預(yù)拌混凝土級配表

序號

設(shè)計等級

水泥品種

外加劑品種

配合比(Kg/m3)

SF取代水泥量

回收水

水泥

大摻量復(fù)合SF

外加劑

礦粉

粉煤灰

1

C20

聯(lián)合 亞東

P621

190

168

850

1017

55

70

1.01

37%

2

C25

聯(lián)合 亞東

P621

190

175

820

1020

75

80

1.12

42%

3

C30

聯(lián)合 亞東

P621

195

205

777

1030

88

85

1.31

41%

4

C40

聯(lián)合 亞東

P621

195

262

710

1020

113

80

1.68

39%

5

C50

聯(lián)合 亞東

RH561

175

288

684

1030

123

80

5.76

38%

6

C60

聯(lián)合 亞東

RH561

175

350

610

1020

145

80

7.00

36%

表5  采用混凝土工廠回收水,復(fù)摻SF材料的的典型混凝土性能

序號

設(shè)計等級

新拌砼性能

砼凝結(jié)時間

抗壓強度MPa

和易性

坍落度損失(mm)

初凝

終凝

R7

R28

出機

0.5H

1H

1

C20

較好

145

120

100

9:05

11:30

15.2

28.7

2

C25

140

125

110

8:55

11:55

18.3

32.5

3

C30

150

120

115

9:30

12:45

22.4

38.7

4

C40

145

110

95

9:25

12:50

30.1

48.1

5

C50

185

165

155

11:45

14:30

38.4

60.1

6

C60

200

190

180

12:20

14:40

54.1

69.4

2.4典型C30復(fù)摻礦粉、粉煤灰,以混凝土工廠回收水為拌合水混凝土的性能

    表6給出了以表4中C30商砼配比的一些力學性能和耐久性能數(shù)據(jù),可見,在大量摻用礦粉、粉煤灰復(fù)合SF材料時,以混凝土工廠回收水為拌合水的混凝土性能也在正常范圍內(nèi),與常規(guī)C30混凝土無異??捎糜谏a(chǎn)和工程建設(shè)。

表6  采用混凝土工廠回收水,復(fù)摻SF材料的的典型C30混凝土性能

編號

項目

單位

結(jié)果

力學性能

劈裂抗拉強度

MPa

2.55

軸心抗壓強度

Mpa

34.0

彈性模量

GPa

30.8

收縮變形值ⅹ10E-6

齡期

1d

3d

7d

14d

28d

45d

60d

90d

120d

結(jié)果

10

30

50

112

128

146

172

214

222

耐久性能

碳化深度(mm)

齡期

3d

7d

14d

28d

56d

結(jié)果

8.3

11.0

15.2

19.0

24.9

混凝土凍融循環(huán)100次動彈性模量損失率

7%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3        應(yīng)用情況

     以上海浦蓮拌站為例,從2000年以來,以混凝土工廠回收水為拌合水,采用大摻量礦粉、粉煤灰復(fù)合SF材料的技術(shù)路線,生產(chǎn)不同強度等級的預(yù)拌混凝土數(shù)萬立方米,主要涉及的工程有磁懸浮示范線主體工程、盧浦大橋主橋工程、世茂濱江花園地下車庫、東方城市花園一期工程、明珠二期西藏南路地鐵車站、世茂湖濱花園等工程,混凝土各項性能指標完全合格,符合國家標準和企業(yè)標準,取得了滿意的技術(shù)和經(jīng)濟效果。幾個主要工程近期應(yīng)用情況如表7。

表7  工程應(yīng)用情況表

日期

工程名稱

強度等級

坍落度mm

R7

MPa

R28

Mpa

2002/05/09

盧浦大橋浦東段

C40

155

33.7

50.2

2002/05/09

東方城市花園

C30

145

22.4

39.4

2002/05/19

明珠二期西藏南路地鐵車站

C30P8

150

23.5

40.2

2002/06/09

世茂濱江花園

C40

155

30.4

50.2

4        結(jié)論

①利用混凝土工廠回收水為混凝土拌合水,生產(chǎn)大量摻有復(fù)合粉煤灰、礦粉材料的預(yù)拌混凝土可滿足生產(chǎn)和工程要求。

②經(jīng)過處理的混凝土工廠回收水不會對混凝土的性能產(chǎn)生副作用,可以作為混凝土拌合水。

③合理復(fù)摻礦粉、粉煤灰組成的外摻材料,取代35%~45%水泥,可滿足常用的C20~C60商砼和易性和強度要求,并可改善混凝土的粘性問題。

④以混凝土工廠回收水為混凝土拌合水,復(fù)以大量粉煤灰、礦粉等外摻材料技術(shù)路線為混凝土預(yù)拌工廠實現(xiàn)工業(yè)廢水零排放,綜合利用固體工業(yè)廢料和液體工業(yè)廢料創(chuàng)出一條新路。經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益明顯。

 

編輯:

監(jiān)督:0571-85871667

投稿:news@ccement.com

本文內(nèi)容為作者個人觀點,不代表水泥網(wǎng)立場。如有任何疑問,請聯(lián)系news@ccement.com。(轉(zhuǎn)載說明
2024-10-31 05:27:22