废渣砂在混凝土中的试验研究

孙成蛟，张秀叶，王孝龙，张启

（1. 日照鲁碧新型建材有限公司，山东　日照 276800；2. 山东华森混凝土有限公司，山东　济南 250101；3. 安徽中铁工程材料科技有限公司，安徽　合肥 230041）

废渣砂在混凝土中的试验研究

孙成蛟1，张秀叶1，王孝龙2，张启3

（1. 日照鲁碧新型建材有限公司，山东日照 276800；2. 山东华森混凝土有限公司，山东济南 250101；3. 安徽中铁工程材料科技有限公司，安徽合肥 230041）

本文利用废渣砂取代河砂配制混凝土，研究废渣砂对混凝土的工作性及强度的影响。结果表明：废渣砂的加入，需要增加混凝土单方用水量，混凝土可泵性略有下降，但不影响混凝土的强度发展。

废渣砂；工作性；强度；最少用水量；可泵性

0　前言

商品混凝土生产企业每天都会产生大量的废渣废水，这些废水、废渣都具有强碱性，并含有大量水泥、砂石等不溶物，如果不加以处理任意排放，就会严重污染城市用水。目前，我国商品混凝土企业产生的废水，基本上能够得到循环利用，但处理废水时产生的废渣沉淀物却不能得到有效利用。现在普遍的做法是由企业出钱请专业渣运公司处理，这样的处理方式又增加了成本。若能将废渣应用于混凝土生产中，不仅能降低成本，还能有效地保护环境。

本文将废渣碾碎成砂，在混凝土中替代河砂，研究其废渣对混凝土工作性能和力学性能的影响，为废渣在混凝土中的推广应用提供一定的理论依据。

1　试验原材料

水泥：中联水泥 P·O42.5 水泥，密度 3.1g/cm3，比表面积 380kg/m2，28d 抗压强度 53.6MPa。粉煤灰：山东日照电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，细度 15.6%，需水量比 101%，烧失量1.45%。矿粉：山东日照钢铁股份有限公司生产的 S95 级矿渣粉，比表面积 420kg/m2，流动度比 100%。粗骨料：5～25mm花岗岩，连续级配。砂：天然中砂，细度模数 2.6，含泥量2%；破碎混凝土砂，细度模数 2.2，含泥量 8%；机制砂细度模数 3.3，含泥量（石粉含量）12%。减水剂：聚羧酸减水剂，减水率28%，密度 1.067g/cm3。水：生活用水，符合混凝土用水标准 JGJ 63—2006《混凝土用水标准》中规定的拌合用水要求。

2　试验方法

混凝土拌合物坍落度测试参照 GB/T 50080—2011《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行，混凝土抗压强度测试参照 GB/T 50081—2011《普通混凝土力学性能试验方法》。

3　试验结果与讨论

3.1废渣处理的办法

利用专用碾压机（改进过的），对商品混凝土企业中的废渣进行碾碎、过筛、分级，得到 4.75mm 以下的废渣砂，大于 4.75mm 的颗粒再次回到碾压机进行碾碎处理。

3.2废渣砂的性能指标

废渣砂的筛分分析见表 1，其它物理性能指标见表 2。

表1　废渣砂的颗粒级配

表2　废渣砂的物理性能指标

3.3废渣砂配制混凝土的基本性能

3.3.1废渣砂取代河砂对混凝土单方用水量的影响

以 C30 混凝土配合比为基准，利用废渣砂取代河砂，研究其废渣砂在混凝土达到相同坍落度 210～220mm 时所需要的单方用水量。

从表 3 可以看出，随着废渣砂加入量的不断增加，要达到同基准混凝土相同坍落度时所需要的用水量不断增加，混凝土的坍落度经时损失增大。废渣砂掺量在 40～80kg/m3时，能基本满足混凝土的性能要求；但废渣砂用量超过 120kg/m3混凝土的性能极差。

3.3.2调整废渣砂与机制砂的比例

废渣砂、河砂、机制砂三者同时应用在生产中极其麻烦，因此调整废渣砂和机制砂的比例，研究废渣砂取代机制砂时，对混凝土工作性能的影响，其试验结果见表 4。

从表 4 可以看出，废渣砂在用量不大于 126kg/m3时（15% 的掺量），使用废渣砂取代机制砂时，其混凝土工作性能可以达到河砂与机制砂混凝土基本相同的坍落度和扩展度，且坍落度损失能满足要求，若废渣砂的掺量再高，将不能满足其混凝土工作性能，且增加部分材料成本。

表3　废渣砂对混凝土单方用水量的影响

表4　废渣砂和机制砂搭配对混凝土工作性能的影响

表5　废渣砂和河砂对混凝土强度、倒坍漏空时间的影响

3.3.3河砂与废渣砂混凝土强度、倒坍漏空时间的对比

通过废渣砂取代机制砂后，对工作性的影响可得，废渣砂的掺量不宜超过 15%，下面研究其废渣砂对混凝土强度和倒坍漏空时间的影响，其试验结果见表 5。

从表 5 可以看出，废渣砂取代机制砂制备混凝土时，在满足混凝土工作性能的情况下，与机制砂和黄砂搭配制备混凝土相比，废渣砂的加入对混凝土的强度发展没有影响，废渣砂也没有显现出其活性。

从表 5 还可以看出，与机制砂和黄砂搭配制备混凝土相比，利用废渣砂取代部分机制砂制备混凝土时，其混凝土的倒坍漏空时间更长，流速相应变慢，且废渣砂掺量越高越明显。这是由于废渣砂的含泥量略高，同时颗粒形状不规则，不如河砂的形状圆滑，但混凝土的粘聚性更好，废渣砂中的含泥量，相当于提高了微集料的含量。而且，废渣砂的加入不影响混凝土的可泵性。

4　结语

（1）废渣砂的加入，明显增加混凝土的用水量，但不影响混凝土的早期和后期强度增长。

（2）废渣砂的加入，使混凝土的粘聚性得到改善，可泵送性能略微下降，同时坍落度的保持能力下降，当废渣砂取代机制砂的掺量不大于 15% 时，可以满足混凝土的工作性能和力学性能，可用于工程实际生产中。

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[通讯地址] 山东省日照市日照经济技术开发区临沂路南端日照鲁碧新型建材有公司（276800）

孙成蛟（1987—）男，助理工程师，从事混凝土、外加剂、加气混凝土和新型建材研究。