搅拌站固废复合掺合料在预拌混凝土中的应用研究

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100）

1 搅拌站固废复合掺合料

混凝土搅拌站在生产混凝土的过程中，通常会产生较多的固废，较为常见的有混凝土压碎石块、沉淀池内废渣等，这类固废处理起来具有一定难度。为了降低混凝土生产过程中水泥的用量，可以将搅拌站固废和工业废渣以一定的比例混合配置混凝土用复合掺合料，有效实现发展循环经济的目的。在配置混凝土的过程中，大部分未经过水化作用的水泥只具有一定的填充作用，只有少部分的水泥经过水化作用会生成一定数量的硬化产物，因此在混凝土胶体结构中包含数量较多的未水化颗粒，这也正是搅拌站固废中的水泥大多为没有充分经过水化作用的水泥的原因[1]。应用粉磨设备研磨固废，将其研磨至一定级配的颗粒，生成固废复合掺合料，这个过程很好地实现了未水化的水泥颗粒的循环应用。

2 试验用原材料及检测结果

2.1 水泥

应用到的水泥为P·O42.5R水泥，完成配置的28d，该水泥的抗折强度和抗压强度分别达到7.9MPa、47.5MPa。经过测试，水泥的初凝时间和终凝时间分别为1h59min、3h50min。

2.2 细骨料

细骨料细度模数2.7，级配合格，经过检测，细骨料中的含泥量和泥块含量分别为2.8%、0.7%。

2.3 粗骨料

卵石级配合格，直径在5～40mm范围内，其含泥量和泥块含量分别为1%、0.5%。花岗岩碎石，二级配，将其配置为连续粒级，级配合格，含泥量和泥块含量均为0，压碎指标10%。

2.4 粉煤灰

粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，烧失量1.2%。

2.5 磨细矿渣粉

流动度比91%，含水量0.02%，符合国家相关标准。

2.6 泵送剂

泵送剂状态为液体，经检测证明其符合国家规定的一等品标准。

3 试验方案及混凝土配合比

应用试验分别对9个混凝土配合比进行试验，所得的试验结果如表1所示。

表1 复掺粉煤灰和矿渣粉试验结果

通过对表1数据进行分析，可以得出以下结果：

1）混凝土经过7d养护以及28d养护后的强度分别达到设计强度的60%～94%和110%～140%。经过试验观察发现，混凝土具有较好的保水性、和易性以及粘聚性。

2）和C25以下强度等级的混凝土相比，C30～C45混凝土的固废复合掺合料效果更好，之所以出现这样的情况，主要是等级相对较高的混凝土中应用了数量较多的混凝土胶凝材料。

3）不管是粉煤灰还是矿渣粉，都具有一定的减水作用，因此，和设计用水量相比，实际用水量会有所降低。但是随着掺合料细度的增加，混凝土单位用水量也会发生一定程度的变化，通常来说，细度越细，减水量会越多。

4）试验证明，混凝土中掺入适量的复合掺合料后，其和易性、可泵性都得到了明显的提升。这表明，为了确保混凝土具有更好的和易性和可泵性，必须保证混凝土中具有足量的水泥砂浆。只有这样，在泵送混凝土的过程中，才不会出现离析、堵泵、堵管等现象，进一步保证了混凝土的强度。

4 固废复合掺合料对混凝土性能的影响分析

4.1 固废复合掺合料对混凝土和易性的影响

试验显示，在混凝土中，如果固废掺合料在0～80kg/m3之间，那么随着掺合料数量的增加，混凝土的扩展度明显增加，这表明固废掺合料的掺入量对混凝土的流动度会产生较大的影响。之所以会产生这种现象，主要是因为如果水灰比相同，为了促进固废掺合料充分水化，必须增加实际用水量，提高了混凝土的流动性[2]。另外，经过粉磨的固废复合粉细度较高，在机械搅拌的作用下，很容易被分散到水泥颗粒之间，极大程度地改善了颗粒堆积的现象，改善了混凝土的和易性。

4.2 固废复合掺合料对混凝土力学性能的影响

试验得知，如果粉煤灰的替代比率为0.6，在混凝土的流动性得到明显提高的同时，混凝土的抗压强度也会得到明显改善。之所以会出现这种现象，主要是因为将经过粉磨的固废混合料加入混凝土中促进了颗粒分布更加均匀，同时有效增大了混合体系的堆积密实度，极大程度地改善了硬化后的混凝土孔结构，这对于增强混凝土的力学强度以及流动度具有十分重要的意义。

4.3 固废复合掺合料对混凝土耐久性的影响

钢筋锈蚀、冻融破坏、碳化以及化学侵蚀均为混凝土较为常见的耐久性劣化形式，而产生这类形状变化的主要原因大多是气体、有害物质或者水直接进入混凝土的内部，使得混凝土的密实性受到较大程度的影响。如果将适量的固废掺合料加入混凝土中，会有效降低混凝土的碳化深度，这个现象在C30混凝土更加明显[3]。将经过粉磨的固废混合料加入混凝土后，混凝土集料的截面结构以及孔结构都得到了有效改善，加之孔隙减小，这些小粒径的固废混合料经过水化作用后会填充混凝土的整个体系结构，使得混凝土结构的密实性得到提高，避免了有害物质的侵入，继而改善混凝土的耐久性。

5 生产应用

1）通过试验可以得出以下结论：C20、C25混凝土的强度基本可以达到28～30MPa、30～35MPa；C30混凝土的强度甚至可以超过40MPa。几乎所有混凝土的强度都可以达到设计强度的1.2倍，这足以证明，在混凝土中适当地掺入固废复合掺合料可以有效提高经济效益。

2）固废混合料的加入可以有效降低混凝土内部水泥发生的水化热，因此，该技术更加适合在大体积商品混凝土中应用。

6 结语

综上所述，固废复合掺合料掺入技术的应用可以提高混凝土早期、后期强度，有效提高混凝土的耐久性、可泵性以及抗渗性，还可以促进搅拌站的固废处理向着减量化、无害化以及资源化的方向发展，这不仅实现了资源的良好利用，对于有效保护环境也具有十分积极的意义。