泥饼对混凝土性能影响的研究

沈海琦 刘 乐 宋富健（深圳港创建材股份有限公司）

1 试验背景

随着环保意识与可持续发展观念的普及，现阶段泥饼回收利用技术已经较广泛的应用于混凝土搅拌站中，经由设备清洁或是路面清洁后将达到可回收标准的混凝土泥饼进行回收、利用，这一方式已经被更多的搅拌站加以重视与利用[1]。但想要更好的应用该技术，还需要经由长时间的应用实践与技术探究，由此实现对泥饼回收利用技术的发展。但一项技术的基础永远是相关的技术应用人员，而现阶段在混凝土搅拌站中相关人员应用该技术时仍呈现出一定的随意性，并且由于在应用过程缺乏严格的硬性要求，相关的操作往往缺乏规范性，使得现阶段废水、泥饼回收再利用技术的应用不甚合理，相应的技术应用成效也不甚显著[2]。

在我国大力倡导“绿色、环保、节能、减排”的大背景下，混凝土的绿色生产已经普遍推广，发展混凝土，不能只注重经济效益，同样还要注重发展环境效益，发展循环经济和建筑节能已经成为建筑业中比较注重的问题，因此在搅拌站生产过程中产生的泥饼要进行全部的回收和再利用，减少其对环境造成的污染和资源的消耗[3]。主要探究泥饼对混凝土的影响规律，提高泥饼的应用效率，提高综合利用效益，使得混凝土搅拌全过程更具科学性、环保性，还可相应提高混凝土搅拌站的经济效益[4]。

2 试验原材料及设备

2.1 试验原材料

2.1.1 水泥

试验用水泥为广东华润P·O 42.5R 水泥，其物理性质结果见表1。

表1 P.O 42.5 水泥的物理力学性质

水泥的物理性能检验指标按照国家标准GB175－2007《通用硅酸盐水泥》和GB17671－1999《水泥胶砂抗压强度检验方法》（ISO 法）等相关规范执行。

2.1.2 矿渣粉

试验用矿渣粉来自海星港口建材S95 级矿渣粉，依据GB/T18046－2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，其理化指标如表2。

表2 矿渣粉理化指标

2.1.3 粉煤灰

试验用粉煤灰来自妈湾电厂Ⅱ级粉煤灰，依据GB/T1596－2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，其性能见表3。

表3 粉煤灰性能

2.1.4 超细石粉

试验用超细石粉来自深圳市中通智实业有限公司，细度（45μm 筛筛余）27wt%。

2.1.5 砂

试验用砂来自东莞，JGJ52－2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，试验结果见表4～表7。

表4 天然砂颗粒级配

表5 天然砂物性指标

表6 人工砂颗粒级配

表7 人工砂物性指标

2.1.6 碎石

试验用石来自深圳市福鑫顺建材有限公司，依据JGJ52－2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，试验结果见表8、表9。

表8 碎石筛分结果

表9 碎石物性指标

2.1.7 外加剂

试验用外加剂来自东莞创杰新材料FPC-1000 型聚羧酸减水剂，依据GB8076－2008《混凝土外加剂》和GB/T8077－2012《混凝土外加剂匀质性检验方法》试验结果见表10。

表10 外加剂物性指标

2.1.8 拌合用水

⑴自来水：符合国家标准的普通城市自来水。

⑵浆体：来源于深圳港创建材股份有限公司沉淀池中的匀浆池。

3 试验结果与分析

3.1 试验方案

依据JGJ55－2011《普通混凝土配合比设计规程》，以C15、C20 普通混凝土和C25 泵送混凝土的配合比为基础配合比，泥饼取代超细石粉5wt%、10wt%、15wt%。

试验所用泥饼取自深圳港创建材股份有限公司压滤机压滤出的泥饼，泥饼在两天之内会不断水化，并凝结成块，因此，取回泥饼之后，平铺晾晒一天，此时泥饼的含水量约为19wt%，并经破碎之后进行配料。

3.2 泥饼掺量对混凝土性能影响

泥饼试验配合比见表11，泥饼掺量对对混凝土工作性能、抗压强度、凝结时间影响见表12。

泥饼掺量对混凝土扩展度影响：混凝土拌合物的扩展度在不掺泥饼时，处于最大值，掺入泥饼之后，新拌混凝土拌合物的扩展度总体上随着泥饼掺量的增加呈下降趋势，C15、C20 混凝土扩展度下降趋势较平缓，C25 混凝土在泥饼掺量为15wt%时，扩展度急剧下降。可能是因为泥饼需水量较高，所以在加入泥饼之后，掺量越大，每立方混凝土需水量越多，所以导致新拌混凝土的扩展度降低。

表11 泥饼试验配合比 （kg/m3）

表12 工作性能、抗压强度及凝结时间

泥饼掺量对混凝土抗压强度的影响：泥饼取代超细石粉5wt%、10wt%对混凝土的抗压强度无较大影响，强度符合混凝土的标号要求，取代15wt%时，强度略有下降。泥饼中的成分主要是泥、未水化的胶凝材料、水化硅酸钙凝胶与一定的残留外加剂等。泥饼中的pH 值高达12 呈现为强碱性，并且烘干后其中的主要化学成分有K2O、MgO 等。同时各类型水池中的泥饼往往具有较为接近的化学成分与比例，但与水泥中相关的化学成分对比，泥饼的烧失量往往更小。会在一定程度上降低材料的抗压强度与抗折强度等。造成这一现象的原因主要是泥饼中的粉料成分多是已水化的胶凝材料，这就使得泥饼活性较低，在应用后会大量吸收搅拌水泥时所加入的水化用水与外加剂，进而降低了材料的胶凝程度[5]。

泥饼掺量对混凝土凝结时间的影响：掺入泥饼的量小于10wt%时，混凝土的凝结时间无太大变化，而掺量大于10wt%时，其凝结时间略微缩短10min～15min。

4 结论

⑴泥饼取代超细石粉5wt%、10wt%、15wt%时，C15、C20 混凝土的抗压强度、扩展度以及凝结时间变化不明显；

⑵对于C25 混凝土，泥饼取代超细石粉5wt%、10wt%时，混凝土的扩展度、凝结时间、抗压强度影响较小，当泥饼取代超细石粉为15wt%时，扩展度以及28d抗压强度都有所下降，因此在C25 混凝土中，泥饼取代超细石粉的量应低于15wt%；

⑶为了使泥饼能搅拌均匀，需要适当延长搅拌时间。