攪拌站利用回收體系中的循環(huán)水對混凝土性能的影響

2006-06-08 00:00  留言

摘要：在德國，為避免浪費(fèi)和更好地利用廢棄物，剩余混凝土被應(yīng)用到幾乎所有的預(yù)拌混凝土和預(yù)制構(gòu)件中，這已作為一項(xiàng)法令必須執(zhí)行。目前采用的技術(shù)是將剩余混凝土經(jīng)過一系列的處理后再重新回收，這也就構(gòu)成了新拌混凝土回收體系，具體的做法是用水進(jìn)行沖洗剩余混凝土，沖洗得到的沖洗液即為可以回收的循環(huán)水，而沖洗后剩下的集料將會(huì)系統(tǒng)地被回收，用來配制所有規(guī)格的混凝土。這項(xiàng)法令并不允許將循環(huán)水加入到加氣混凝土和高強(qiáng)混凝土中，原因是目前尚不完全清楚循環(huán)水對這些特種混凝土在新拌和硬化后各種性能所造成的影響。但是一些客戶毫無理由地將這些特例擴(kuò)展到普通混凝土上，從而使人們對預(yù)拌混凝土工業(yè)的回收利用產(chǎn)生質(zhì)疑。為此，本文在現(xiàn)場應(yīng)用條件下對循環(huán)水和剩余混凝土的利用進(jìn)行進(jìn)一步研究來證明二者利用的可行性。

研究表明，用循環(huán)水配制的混凝土相比于用飲用水和一般淡水配制的混凝土在耐久性和工作性方面沒什么差別。甚至還可以用循環(huán)水配制加氣混凝土。混凝土攪拌設(shè)計(jì)不僅考慮循環(huán)水的密度即循環(huán)水中懸浮物的數(shù)量，而且應(yīng)考慮循環(huán)水的陳化時(shí)間。

1 引言

在德國，由于法規(guī)及環(huán)保要求，剩余的新拌混凝土和砂漿必須進(jìn)行回收。其中采用的主要技術(shù)就是將未硬化的混凝土或砂漿分離成集料和懸浮物粒徑在0.25mm 以下的水溶液即循環(huán)水。根據(jù)攪拌站的特點(diǎn)，由剩余混凝土和砂漿分離得到的混凝土集料其粒徑在0.25mm 以上^{[1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ]} 。從剩余混凝土中獲得的循環(huán)水在目前的工藝水平下能重新應(yīng)用到幾乎所有的預(yù)拌混凝土和預(yù)制構(gòu)件中，循環(huán)水的回收利用依照“利用循環(huán)水、混凝土殘余物、砂漿殘余物生產(chǎn)混凝土準(zhǔn)則”（循環(huán)水指南）來執(zhí)行，該準(zhǔn)則由德國鋼筋混凝土協(xié)會(huì)（Daf St b）制定^{[ 1 ]} 。

到目前為止，關(guān)于循環(huán)水對新拌和硬化混凝土各種性能的影響方面的研究很少，這就導(dǎo)致了在使用循環(huán)水時(shí)有所顧慮，人們往往沒有任何根據(jù)地將使用循環(huán)水看成是一種冒險(xiǎn)行為，甚至在一些混凝土中拒絕考慮使用。例如，由于缺乏在加氣混凝土和高強(qiáng)混凝土中使用循環(huán)水的實(shí)驗(yàn)，有的規(guī)則中已經(jīng)禁止在這兩類混凝土中使用循環(huán)水^{[1 ，7 ]} 。而由于在加氣混凝土和高強(qiáng)混凝土中禁止使用循環(huán)水，導(dǎo)致一些顧客普遍反對在普通新拌混凝土中使用循環(huán)水。然而，從攪拌站經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，采用循環(huán)水代替攪拌水已成為必不可少的一環(huán)。本文擴(kuò)展了循環(huán)水對新拌或已硬化混凝土的性能影響的研究，這種擴(kuò)展是基于對使用循環(huán)水的普通混凝土、加氣混凝土和高強(qiáng)混凝土進(jìn)行系統(tǒng)的研究的基礎(chǔ)上的，所以該研究對循環(huán)水的使用應(yīng)該會(huì)有所幫助，使它從目前的因?yàn)槟硞€(gè)原因而在混凝土中的限制使用轉(zhuǎn)變成更加全面地回收利用循環(huán)水。

2 目前的研究情況

循環(huán)水主要由水-水泥-細(xì)小顆粒的混合物構(gòu)成，其中細(xì)小顆粒為分離粗集料后留在水中的固體組分，其直徑一般小于0.25mm。循環(huán)水還包括在對攪拌機(jī)械和混凝土泵進(jìn)行沖、清洗時(shí)的洗液以及混凝土生產(chǎn)地周圍收集的雨水?；厥瘴铮椿厥占霞把h(huán)水）的應(yīng)用要遵循由DafStb 制定的“利用循環(huán)水、混凝土殘余物、砂漿殘余物生產(chǎn)混凝土準(zhǔn)則”（循環(huán)水指南）。

混凝土技術(shù)和工程技術(shù)的綜合研究始于20 世紀(jì)80 年代，所以循環(huán)水的使用可以由施工監(jiān)理部門來授權(quán)執(zhí)行，這樣在大量地使用循環(huán)水上就會(huì)變得有條理，并且能和現(xiàn)場施工一致^{[5 ]} 。通過對試用的效果進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)從施工的角度來看混凝土殘余物是完全可以被加工利用的。實(shí)際試用和試驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明，當(dāng)循環(huán)水中固體物質(zhì)的含量在10kg/ m³ 以下時(shí)將循環(huán)水作為攪拌水配制混凝土，并不會(huì)對混凝土各種性能產(chǎn)生影響。這一研究被DafStb 用來作為1991 年9 月制定的第一版“利用循環(huán)水、混凝土殘余物、砂漿殘余物生產(chǎn)混凝土準(zhǔn)則”的依據(jù)。引文[9 ]中說明為了保證安全可靠，循環(huán)水中固體物質(zhì)的含量應(yīng)盡可能低，并且由循環(huán)水引入到混凝土中的固體物質(zhì)的含量必須有所限制?；谶@點(diǎn)，有關(guān)“利用循環(huán)水、混凝土殘余物、砂漿殘余物生產(chǎn)混凝土準(zhǔn)則”一直被修訂，目前采用為1995 年8 月修訂版，該修訂版一直用到現(xiàn)在。

依照該準(zhǔn)則，回收殘余混凝土集料應(yīng)與粗集料均勻混合以保證其允許偏差值在DIN4226- 1^[10]規(guī)定的范圍內(nèi)；循環(huán)水使用前必須依照EN 206-1^{[11 ]} 檢驗(yàn)其作為攪拌水與其集料的適應(yīng)性。循環(huán)水中的固體物質(zhì)主要由水泥水化產(chǎn)物、摻合料以及直徑在0.25mm 以下的部分的細(xì)砂組成^{[6 ，12 ]} 。該準(zhǔn)則允許在正常條件下循環(huán)水中固體物質(zhì)的含量達(dá)到18kg/ m³，而在一些特殊條件下（例如短期使用的建筑），通過初步試驗(yàn)已證實(shí)混凝土能達(dá)到所需性能，固體物質(zhì)的含量可以達(dá)到35 kg/ m^{3 [1 ]} ，但規(guī)定在加氣混凝土和高強(qiáng)混凝土中禁止使用循環(huán)水。

文獻(xiàn)[2 ]表明，假如循環(huán)水中含有較高濃度的緩凝劑，所配制的混凝土體系將會(huì)是不相容的，但目前并沒有實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和實(shí)際試用研究去探討其相互間的影響因素和內(nèi)部聯(lián)系。研究^{[6 ]} 發(fā)現(xiàn)，減水劑（如木質(zhì)素磺酸鹽）和緩凝劑（如焦磷酸鉀）的活性組分會(huì)完全與水泥粒子結(jié)合而不會(huì)與其他成分發(fā)生任何反應(yīng)。模擬計(jì)算也表明，循環(huán)水中外加劑的活性成分含量并不會(huì)無限量地增加，其存在一個(gè)極限值。在不計(jì)活性組分被水泥吸附的情況下，這個(gè)極限值就已遠(yuǎn)小于外加劑的初始濃度，所以在應(yīng)用中可完全不考慮循環(huán)水中殘余外加劑組分的影響^{[ 6 ]} 。在文獻(xiàn)[13 ] 、[14 ]中對污染物對混凝土中由循環(huán)水所產(chǎn)生的非貫穿孔的侵蝕作了研究，研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)水并沒有給非貫穿孔帶來任何不利影響，故其所引起的混凝土抗壓強(qiáng)度的下降可以忽略。在文獻(xiàn)[ 15 ]中認(rèn)為用含有固體物質(zhì)的循環(huán)水配制的混凝土的流動(dòng)度、和易性和強(qiáng)度只略微下降。循環(huán)水幾乎不影響混凝土的收縮性、抗凍融破壞能力和抗鹽蝕破壞能力。

縱上所述，通過查閱文獻(xiàn)，到目前為止還幾乎沒有對在現(xiàn)場應(yīng)用條件下的循環(huán)水對新拌混凝土和硬化混凝土相關(guān)性能的影響進(jìn)行系統(tǒng)地研究，此外在大多數(shù)情況下并沒有考慮循環(huán)水的各種性能會(huì)因貯存時(shí)間而發(fā)生急劇的改變。

3 研究的范圍和目標(biāo)

在文獻(xiàn)[6 ]研究的基礎(chǔ)上，本研究的目標(biāo)是進(jìn)一步探討循環(huán)水對普通混凝土性能的影響，進(jìn)一步闡述準(zhǔn)則[ 1 ]中對循環(huán)水的限制使用是否有技術(shù)依據(jù)（見第2 部分）。

本實(shí)驗(yàn)對普通混凝土、高強(qiáng)混凝土和加氣混凝土均做了研究（見表1），此外還做了循環(huán)水對新拌混凝土的初始稠度和硬化性能的影響研究。在實(shí)驗(yàn)中觀察了硬化混凝土的2 、7 、28 、91 天強(qiáng)度和28 天靜彈性模量，實(shí)驗(yàn)還研究了試塊B1a 、B1b 的收縮、徐變特性和抗凍融、抗碳化性能以及在加入去離子水時(shí)的萃取特性。加氣混凝土試塊B2 在加入去冰鹽情況下的抗凍融能力和試塊B2 的孔隙率也在本實(shí)驗(yàn)中作了研究。

正如文獻(xiàn)[ 6 ]所示，循環(huán)水的化學(xué)、物理和化學(xué)礦物學(xué)特性會(huì)因貯存期內(nèi)發(fā)生吸附作用和水泥水化而改變，所以從新拌混凝土樣中獲得具有確定組成的循環(huán)水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究是不現(xiàn)實(shí)的。為此有必要在實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)適當(dāng)?shù)难h(huán)水，這樣就能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用設(shè)定確切組成和陳化時(shí)間的循環(huán)水配制出混凝土試樣。文獻(xiàn)[ 6 ]中的結(jié)論可用于此。

4 　實(shí)驗(yàn)

4. 1 實(shí)驗(yàn)室條件下生產(chǎn)混凝土循環(huán)水

在本實(shí)驗(yàn)中用來作為攪拌水的循環(huán)水是在實(shí)驗(yàn)室條件下從單獨(dú)配制“殘余混凝土”中獲得的，在表2 中對最初的材料、水泥的名稱、集料、摻合料進(jìn)行了表述，實(shí)驗(yàn)中所用材料的數(shù)量往往是不變的。所用水泥由50 %的CEM Ⅰ32.5R 和50 %CEM Ⅱ32.5R 混合而成，這樣可以更好地與預(yù)拌混凝土樣中混凝土殘余物的種類匹配。水泥的總含量為270kg/ m³ ，水泥的質(zhì)量滿足EN197 - 1^{[16 ]} 或DIN1164^{[17 ]} 的要求，并且依照DIN EN 196^{[18 ]} 進(jìn)行測試。集料由萊茵砂組成，其顆粒分布曲線為A32/B32 顆粒等級(jí)曲線，符合DIN 4226^{[10 ]} 的要求。為使計(jì)算時(shí)有相等的水灰比，混凝土中還摻入60kg/ m³的粉煤灰，用來保持0.4 的水灰比。

在殘余混凝土中加入不同種類的外加劑，這樣來研究不同類外加劑作用組分對循環(huán)水的影響。其中用來生產(chǎn)循環(huán)水（a）的所有混凝土中不含有任何外加劑；生產(chǎn)循環(huán)水（ b）的混凝土中均含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %的木質(zhì)素磺酸鹽（塑化劑中的作用組分）；生產(chǎn)循環(huán)水（c）的混凝土中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0 %的磺酸萘（超塑化劑中的作用組分）；而生產(chǎn)循環(huán)水（d）的混凝土中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2 %的焦磷酸鉀（緩凝劑中的作用組分）。加入的數(shù)量依照水泥的成分而定。

殘余混凝土在自由落體式攪拌機(jī)中進(jìn)行生產(chǎn)，其攪拌時(shí)間為3 小時(shí)。在這3 個(gè)小時(shí)內(nèi)，每隔10min 攪拌1min ，其目的是為了模擬“預(yù)拌混凝土”被重新回收到預(yù)拌混凝土?xí)r的時(shí)間。攪拌過后，將殘余混凝土用水（杜塞爾多夫地區(qū)主要的飲水）反復(fù)沖洗，直到洗液經(jīng)過孔徑為0.25mm 的篩子后，其密度為1.07kg/ dm³ （循環(huán)水Ⅰ）和密度為1.15kg/dm3 （循環(huán)水Ⅱ），洗液存放入容器。其中“沖洗水”和混凝土中所含的攪拌水的比例分別為20∶1 和10∶1 左右。密度為1.07 kg/ dm³ 的洗液代表了準(zhǔn)則^{[1 ]} 中所規(guī)定的在正常使用條件下的高限，而密度為1.15kg/ dm³ 的洗液代表了通過循環(huán)水加入固體時(shí)異常使用情況的高限。

新制的循環(huán)水代表了一種極限情況，其中含有大量未水化并具有反應(yīng)活性的水泥和大量外加劑殘留物的活性組分，還含有高濃度的已溶的固體物質(zhì)，如硫酸鹽。由加入外加劑的混凝土生產(chǎn)的循環(huán)水（循環(huán)水b 、c 、d）將會(huì)在其沖洗后直接加入，用來作為相應(yīng)測試的混凝土的攪拌水，此時(shí)加入的循環(huán)水相對于第一次加入已經(jīng)達(dá)到3 小時(shí)的陳化時(shí)間。容器中的循環(huán)水la72 、lla72 將要養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)，這樣可以觀察養(yǎng)護(hù)時(shí)間對循環(huán)水及生產(chǎn)循環(huán)水的混凝土性能的影響。在循環(huán)水被重新利用之前，所有的循環(huán)水在同步攪拌器下不斷攪拌以使其中的固體物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。

4. 2 　循環(huán)水的物理、化學(xué)和化學(xué)礦物化分析

在循環(huán)水使用之前還應(yīng)做其物理、化學(xué)和化學(xué)礦物學(xué)性能分析，具體操作流程見文獻(xiàn)[6 ] 。為便于用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察，在達(dá)到相應(yīng)的觀察時(shí)間后先將循環(huán)水樣過濾，再將過濾后得到的固體物質(zhì)用液氮直接冷凍。然后再將冷凍物冷凍干燥至恒重，在進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀測之前這些樣品將進(jìn)行鍍電處理。

4. 3 　混凝土實(shí)驗(yàn)

4.3.1 　參照混凝土和實(shí)驗(yàn)混凝土的生產(chǎn)

作為普通混凝土（B1a 、B1b）的補(bǔ)充在實(shí)驗(yàn)中做了加氣混凝土（B2）和高強(qiáng)混凝土（B3）實(shí)驗(yàn)（見表1） ?！皡⒄栈炷痢比坑枚湃麪柖喾虻貐^(qū)的飲用水按設(shè)定目標(biāo)配制而成，每一種實(shí)驗(yàn)混凝土樣的攪拌水組成為2/3 的循環(huán)水（見表2）和1/ 3 的飲用水。加飲用水的目的是為模擬集料的實(shí)際天然濕度。為使循環(huán)水配制的實(shí)驗(yàn)混凝土的水灰比和飲用水配制的參照混凝土的水灰比一致，循環(huán)水所含的固體物質(zhì)是作為外加物被計(jì)算的。為避免出現(xiàn)不合適的情況循環(huán)水中的固體物質(zhì)并沒有作為集料計(jì)算，故含有18kg/ m³（加入循環(huán)水I）或35 kg/ m³ （加入循環(huán)水II）細(xì)顆粒的實(shí)驗(yàn)混凝土比參照混凝土含有更多的細(xì)顆粒。參照混凝土、實(shí)驗(yàn)混凝土和用來生產(chǎn)循環(huán)水混凝土的原材料均相同。其中每一立方米的普通混凝土樣中均含有260 kg CEM Ⅰ32.5 R 水泥（B1a）或CEM Ⅲ/ B 32.5 NW/ HS/ NA 水泥（B1b）和50kg 粉煤灰，并且按水灰比0.6 生產(chǎn)；其中加氣混凝土由330 kg 的CEM Ⅰ32.5 R 水泥按水灰比0.48 配制而成，且加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04 %的松香作為引氣劑；高強(qiáng)混凝土中含有400 kg CEM Ⅰ42.5R 水泥、50kg 粉煤灰、25kg 微晶石英粉和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0 %（相對于水泥）的磺酸萘做超塑化劑，其水灰比為0.35 。所有混凝土的細(xì)集料均為按A32/B32 顆粒級(jí)配曲線分布的萊茵砂。

所有混凝土均采用機(jī)械力攪拌機(jī)攪拌，總攪拌時(shí)間為2min 。為獲得合格的混凝土，超塑化劑和引氣劑均隨攪拌水一同加入，并為使其粘度波動(dòng)小，混凝土塑化劑（木質(zhì)硫酸鈣）加入的較遲（見表1）。超塑化劑所含有的水計(jì)入攪拌水，外加劑加入后將在其中攪拌約20min 。

4.3.2 新拌混凝土研究

參照混凝土B1 和B3 被設(shè)計(jì)為在45min 以后仍然具有可塑性（粘度級(jí)別為DIN 1045 中所定義的KR 級(jí)或EN 206 - 1 所定義的F3），新拌加氣混凝土的引氣量為放置時(shí)體積分?jǐn)?shù)的5.0 %（見表1）。所需加入引氣劑的數(shù)量由事先所做的小型適應(yīng)性輔助實(shí)驗(yàn)決定。所有新拌混凝土的溫度和堆積密度由DIN 1048 - 1^{[20 ]} 決定，其中含氣量由空隙率測定儀按壓力補(bǔ)償法測定，坍展度在攪拌過后直接按照DIN 1048 - 1^{[20 ]} 定義的流動(dòng)度實(shí)驗(yàn)測定。實(shí)驗(yàn)混凝土的粘度和其對應(yīng)的參照混凝土的粘度相同。循環(huán)水對新拌混凝土粘度的直接影響可由坍展度a5 決定。在攪拌后兩小時(shí)之內(nèi)測定其流化性能，測定每個(gè)混凝土樣的5 、10 、30 、45 、90 、120min 時(shí)的坍展度。新拌混凝土在能防止水分散失的自動(dòng)沉降式攪拌機(jī)內(nèi)養(yǎng)護(hù)，并在其輸送之前直接攪拌10 秒鐘。

4.3.3 硬化混凝土研究

所有混凝土的2 天、7 天、28 天和91 天抗壓強(qiáng)度均用邊長為150mm 的立方體試塊來測定，而混凝土的28 天靜彈性模量用直徑為150mm 和高為300mm 混凝土柱測定。試塊的成型、養(yǎng)護(hù)、測試均遵照DIN 1048 - 5^{[ 21 ]} 。

混凝土的收縮和徐變特性通過直徑為150mm和高為600mm 混凝土柱依照文獻(xiàn)[ 22 ]所指定的方法進(jìn)行測試，樣品按照DIN 1048 - 5 規(guī)定的方法制作，試塊在制作后進(jìn)行7 天時(shí)間的濕養(yǎng)護(hù)再移走。進(jìn)一步的研究在溫度為20 ℃、相對濕度為65 %和不通風(fēng)的氣候條件下進(jìn)行。為進(jìn)行徐變特性研究，混凝土柱在養(yǎng)護(hù)28 天后被夾緊在徐變儀上，加上大約為1/ 3 抗壓強(qiáng)度的恒定的徐變壓強(qiáng)，在超過365 天后用壓探變形測定儀測定其變形度。

抗凍融實(shí)驗(yàn)采用立方體實(shí)驗(yàn)法在邊長為100mm 的立方體試塊上于28 天后進(jìn)行。立方體試塊每天將被暴露在凍融循環(huán)中兩次，總共進(jìn)行100次凍融循環(huán)。加氣混凝土加去冰鹽后抗凍融性通過^{[22 ]}所描述的100mm 立方體實(shí)驗(yàn)法在28 天后于3 %的氯化鈉溶液中進(jìn)行，立方體試塊每天暴露在凍融循環(huán)中兩次總共進(jìn)行100 次凍融循環(huán)。空氣的含量、L300 的孔隙率和氣孔間距因數(shù)通過切割150mm ×100mm ×40mm 的菱形混凝土柱進(jìn)行。

混凝土抗碳化實(shí)驗(yàn)在100mm ×100mm ×500mm 的混凝土梁上進(jìn)行，按照文獻(xiàn)[22 ]所指定的實(shí)驗(yàn)流程于365 天以后進(jìn)行。

加去離子水混凝土的萃取特性采用100mm 的立方體試塊養(yǎng)護(hù)28 天后按照文獻(xiàn)[ 23 ]所定義的槽浸法實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行，試塊的表面積和去離子水的體積比為1∶12 ，在測試過后，試快將被暴露24 小時(shí)以測定其中的As、Cd、Cr 、Pb 、Zn 、Cl 、Ca 、K、NaNO3和SO^{2 -}₄ 的含量。

5 　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

5.1 　循環(huán)水的分析

5.1.1 　循環(huán)水的物理、化學(xué)和化學(xué)礦物學(xué)特性

懸浮液Ⅰ、Ⅱ的密度將被分別調(diào)為1.07kg/ dm³和1.15kg/ dm³ ，所以通過計(jì)算可得出其中固體物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為12 %和24 % ，而用實(shí)驗(yàn)方法在實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)的循環(huán)水Ⅰ的固體物質(zhì)的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 % ，循環(huán)水Ⅱ?yàn)?1 %。陳化3 小時(shí)的循環(huán)水也就是新制循環(huán)水的密度為2.4kg/ m³ ，而養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)以后的循環(huán)水由于水泥的持續(xù)水化其密度降為2.3kg/ m³ ，更高的固體密度在1 天或2 天的循環(huán)水中存在，由于在新拌混凝土中加入緩凝組分焦磷酸鉀，所以其固體密度可以達(dá)2.5kg/ m³，作為一個(gè)整體考慮假如按照循環(huán)水準(zhǔn)則[ 1 ]中的計(jì)算方法，混凝土試塊的固體密度一般要高于2.1kg/ m³ 的循環(huán)水平均固體密度。

正像所預(yù)想的那樣，由于水泥的持續(xù)水化，養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)循環(huán)水中化學(xué)結(jié)合水的百分?jǐn)?shù)要比養(yǎng)護(hù)3小時(shí)的高，加入緩凝劑混凝土生產(chǎn)的循環(huán)水的固體物質(zhì)所帶的化學(xué)結(jié)合水最少。研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)結(jié)合水的數(shù)量只與所研究的固體物質(zhì)的密度有關(guān)。表1 反映了循環(huán)水懸浮液中化學(xué)結(jié)合水的含量與循環(huán)水中水泥占固體物質(zhì)百分?jǐn)?shù)的關(guān)系。當(dāng)殘余混凝土已拌制3 小時(shí)時(shí)，循環(huán)水中的水泥組成大約為5 %的水結(jié)合，并達(dá)到20 %的水化程度，曲線的連續(xù)上升證明了水泥在循環(huán)水中的持續(xù)水化。養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)的循環(huán)水中水泥組分所含有化學(xué)結(jié)合水是養(yǎng)護(hù)3 小時(shí)的2 倍。水泥顆粒的比表面積也依照形態(tài)學(xué)隨水泥水化產(chǎn)物（如C - S - H 凝膠）不斷成形而發(fā)生改變，這一點(diǎn)可以通過循環(huán)水的固體相在3 小時(shí)和72小時(shí)的掃描電子顯微鏡圖得出（見圖2），養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)的循環(huán)水的固體顆粒比養(yǎng)護(hù)3 小時(shí)的顯然具有更大的比表面。

5.1.2 　循環(huán)水的化學(xué)特性（不含固體物質(zhì)的循環(huán)水）

表3 列出了不含固體物質(zhì)的循環(huán)水化學(xué)分析的結(jié)果，分析的時(shí)間分別為陳化3 、24 和72 小時(shí)。

循環(huán)水中硫酸鹽的含量遠(yuǎn)低于2000mg/ l 的極限含量，該極限含量的定義為石膏或回收硬石膏灰泥不含固體物質(zhì)時(shí)沖洗液中溶解硫酸鹽的最大含量。硫酸鹽最大的溶解量1200mg/ l 出現(xiàn)在新制的循環(huán)水Ⅱ中，硫酸鹽的溶解量與是否有固體物質(zhì)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間有關(guān)，其溶解的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最多為在固體中的2 %，這意味著大多數(shù)硫酸鹽含在固體物質(zhì)中，在循環(huán)水的陳化期間其溶解的硫酸鹽百分?jǐn)?shù)像所預(yù)料的那樣急劇下降，且固體物質(zhì)中硫酸鹽的含量上升。

5.2 新拌混凝土研究

通過對用循環(huán)水配制的混凝土的硬化行為進(jìn)行大范圍的研究，發(fā)現(xiàn)密度為1.07kg/ dm³ 循環(huán)水（循環(huán)水Ⅰ）對混凝土的初始粘度和硬化行為沒有大的不利的影響，見表1 。在圖4 中可以看到超過45min后混凝土試樣B1a 的流動(dòng)度發(fā)生改變，即使加入塑化劑也不能復(fù)原。研究發(fā)現(xiàn)將沖洗后（3 小時(shí)）富含固體物質(zhì)的新制循環(huán)水Ⅱ直接快速使用可以使相對標(biāo)準(zhǔn)的混凝土的工作性大大改善，也就是說，陳化72 小時(shí)的循環(huán)水其粘度有了實(shí)質(zhì)性的增加，其曲線陡降，這說明相對于陳化時(shí)間更短的循環(huán)水發(fā)生了進(jìn)一步硬化，這也說明在剛開始養(yǎng)護(hù)的一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了水化凝膠，還說明配制時(shí)需要更多的陳化72小時(shí)的循環(huán)水———見圖2 。研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)水中固體物質(zhì)的體積在攪拌設(shè)計(jì)時(shí)是應(yīng)該包括在內(nèi)的，尤其是含有較多固體物質(zhì)的循環(huán)水，這一點(diǎn)在Daf St b 準(zhǔn)則上也有要求。研究還發(fā)現(xiàn)不含固體物質(zhì)的循環(huán)水其中的溶解物的含量對新制混凝土的粘度和硬化行為沒有多大的影響。

5.2 硬化混凝土研究

從圖5 可以知道用CEM Ⅰ32.5 R 水泥和循環(huán)水Ⅰ或循環(huán)水Ⅱ或二者不同配合的混合物配制的普通強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度。循環(huán)水的密度、陳化時(shí)間和循環(huán)水中所溶解的微量外加劑的活性組分對混凝土的2 、7 、28 、91 天強(qiáng)度及實(shí)驗(yàn)混凝土的28 天靜彈性模量并沒有多大影響，這一點(diǎn)也可以應(yīng)用到用高爐礦渣配制的普通強(qiáng)度的混凝土上，研究發(fā)現(xiàn)用循環(huán)水配制的高強(qiáng)混凝土其強(qiáng)度只有很小的降低。

圖7 可以知道循環(huán)水對混凝土的一般性的收縮行為只有少許的影響，用養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)富含固體物質(zhì)的循環(huán)水Ⅱ（ρRW = 1.15kg/ dm³ ）配制的混凝土其收縮相對于參照混凝土只有少許的增加。循環(huán)水對徐變性能幾乎沒有影響。

從圖8 可以看出，可以放心地用循環(huán)水Ⅱ（ρRW = 11.5kg/ dm3 ）配制加氣混凝土，并且所有可能的研究都證明，低固體含量的循環(huán)水對加氣混凝土的性能沒有任何不良影響。循環(huán)水并沒有影響加氣混凝土的微氣孔結(jié)構(gòu)體系，L300 氣孔的含量以及AF 間隔系數(shù)符合“加氣混凝土生產(chǎn)和澆注法則”的要求[25 ] ，因氣候引起的質(zhì)量損失< 1 % ，所有的加氣混凝土有很強(qiáng)的抗鹽蝕能力。所有的測試結(jié)果與文獻(xiàn)[26 ]中的結(jié)果一致，文獻(xiàn)[ 26 ]中所有的加氣混凝土的組成和B2 一樣且用預(yù)拌混凝土樣中的循環(huán)水配制。用循環(huán)水配制的加氣混凝土也合乎文獻(xiàn)[25 ]對孔隙率的要求，且通過立方體的CDF 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所有混凝土表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗鹽蝕能力。

研究發(fā)現(xiàn)，混凝土的抗凍融循環(huán)性、抗碳化能力和實(shí)驗(yàn)混凝土去離子水萃取特性并沒有因循環(huán)水而改變。

5 總結(jié)

本文就循環(huán)水對普通新拌和硬化混凝土的各重要性能的影響進(jìn)行了研究。在研究中用循環(huán)水作為攪拌水配制了普通強(qiáng)度混凝土（已將其內(nèi)部組成列出）、加氣混凝土和高強(qiáng)混凝土，其中循環(huán)水Ⅰ的懸浮密度為1.07kg/ m³ ，循環(huán)水Ⅱ的懸浮密度為1.15kg/ m³。此外還用加入木質(zhì)素磺酸鈣（BV）或磺酸萘（ FM）或焦磷酸鉀（VZ）的混凝土制得循環(huán)水，用來觀察溶解在循環(huán)水中的外加劑的活性組分對新拌和硬化混凝土各性能的任何可能的影響。為了觀察循環(huán)水陳化時(shí)間對新拌和硬化混凝土性能的影響，實(shí)驗(yàn)中將一些循環(huán)水先放入陳化池中養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)，再作攪拌水使用。

（1）循環(huán)水的各項(xiàng)分析證明，所使用的循環(huán)水符合Daf St b“利用循環(huán)水、混凝土殘余物、砂漿殘余物生產(chǎn)混凝土準(zhǔn)則”的要求。

（2）一般說來，隨著循環(huán)水陳化時(shí)間的增長，其中水泥會(huì)進(jìn)一步的水化，而導(dǎo)致固體物質(zhì)的密度減少和化學(xué)結(jié)合水的增加。相比于陳化3 小時(shí)的循環(huán)水，陳化72 小時(shí)的循環(huán)水的化學(xué)結(jié)合水有了成倍的增加。隨著水泥的進(jìn)一步水化，水化體逐漸成形，水泥顆粒的表面區(qū)域也依照形態(tài)而改變。例如，陳化72 小時(shí)循環(huán)水相比與陳化3 小時(shí)循環(huán)水其固體顆粒表面區(qū)域有了明顯的增大。

（3）在這里所用到的外加劑活性組分，如塑性劑木質(zhì)素磺酸鈣或磺酸萘和緩凝劑焦磷酸鉀，實(shí)際上在短時(shí)間內(nèi)已完全與水泥顆粒發(fā)生不可逆的結(jié)合而不能發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)。

（4）懸浮密度為1.07 kg/ m³ 的循環(huán)水Ⅰ對實(shí)驗(yàn)混凝土的最初粘度和硬化行為幾乎沒有影響。與用飲用水配制的參照混凝土在流動(dòng)度上輕微差別可以通過少量木質(zhì)素磺酸鈣（BV）予以抵消。

（5）對沖洗作業(yè)后的富含固體物質(zhì)的循環(huán)水Ⅱ予以快速使用，能改善新拌混凝土的粘度而對其硬化行為沒有任何不利影響。并隨著循環(huán)水陳化時(shí)間的增加這項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)消失，在養(yǎng)護(hù)72 小時(shí)后循環(huán)水的粘度將會(huì)顯著增加且在使用時(shí)會(huì)更進(jìn)一步的增加。這是因?yàn)檠h(huán)水中固體顆粒在水化過程中比表面積的增加而有更高的膠結(jié)水的要求。應(yīng)該禁止密度為1.15 kg/ m3 循環(huán)水Ⅱ的直接使用，應(yīng)該規(guī)定使用陳化72 小時(shí)的循環(huán)水時(shí)為達(dá)到所需的粘度必須加入塑性劑。

    （6）循環(huán)水中的可溶物（如Ca ， K，Na ，SO₂ ^-4 ）對新拌混凝土的粘度和硬化行為并沒有大的影響。

    （7）普通強(qiáng)度混凝土的2 、7 、28 、91 天抗壓強(qiáng)度和28 天的靜彈性模量并沒有因使用循環(huán)水Ⅰ或Ⅱ而有大的不良改變。高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度因循環(huán)水的使用只有微乎其微的降低。

    （8）循環(huán)水Ⅰ和Ⅱ?qū)?shí)驗(yàn)混凝土的收縮和徐變沒有任何大的不良影響。

    （9）混凝土的抗凍融循環(huán)性、抗碳化能力和實(shí)驗(yàn)混凝土去離子水萃取特性并沒有因循環(huán)水的加入而變壞。

    （10）可以用密度為1.15 kg/ m³ 的循環(huán)水Ⅱ安全配制加氣混凝土，加氣混凝土中穩(wěn)定的微氣孔結(jié)構(gòu)和其抗鹽蝕能力并沒有因循環(huán)水的加入而變壞。

    （11）所有加氣混凝土均有很強(qiáng)的抗鹽凍能力。總的來說，循環(huán)水配制的混凝土耐久性良好，且和用飲用水或淡水配制的混凝土相比其工作性相同。該研究將改變目前在循環(huán)水使用方面的保守態(tài)度。

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