攪拌站廢水混凝土性能的影響

朱之恒，王偉

（淮安市建筑工程檢測中心有限公司， 江蘇　淮安　223001）

攪拌站廢水混凝土性能的影響

朱之恒，王偉

（淮安市建筑工程檢測中心有限公司， 江蘇淮安223001）

將攪拌站廢水在 (105±5)℃ 烘干制得干粉，與水泥、礦粉、粉煤灰、石粉的性能進(jìn)行對比，研究了攪拌站廢水對水泥凝結(jié)時(shí)間、混凝土坍落度、抗壓強(qiáng)度、濕容重的影響。結(jié)果表明：干粉具有較高的燒失量，較低的 CaO 含量，密度和粉煤灰與石粉相當(dāng)，28d 活性指數(shù)較低，摻廢水的混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度有所降低，混凝土濕容重有所升高。

攪拌站廢水；混凝土；水泥；性能

0　前言

攪拌站廢漿液主要來源于攪拌站廢料和沖洗攪拌車的廢漿，其 pH 值達(dá) 13 左右堿性高，給攪拌站帶來了較嚴(yán)重的環(huán)境問題，處理這些廢漿液也增大了攪拌站的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。若加以利用，一方面可以改善攪拌站的工作環(huán)境，而且也可以節(jié)約水源降低攪拌站的整體費(fèi)用。

目前已有一些針對攪拌站廢水利用的研究。歐陽孟學(xué)[1]認(rèn)為當(dāng)廢水濃度為 3.5% 時(shí)摻入混凝土中可以制備滿足工作性能和力學(xué)性能的 C20～C40 混凝土。李小玲[2]研究表明，不同摻量攪拌站廢水對中低強(qiáng)度混凝土物理力學(xué)性能影響較小，但會(huì)降低混凝土碳化性能。也有廠家嘗試使用攪拌站廢漿液制磚和生產(chǎn)免燒陶粒[3]，并有一些廠家研發(fā)了混凝土廢料回收利用分離系統(tǒng)[4-5]。本文將攪拌站廢水蒸干制成干粉末，研究了其與水泥、礦粉、粉煤灰、石粉的性能差異，并研究了攪拌站廢水對混凝土性能的影響。

1　原材料

（1）水泥：葡城 P·O42.5 水泥，28d 抗壓強(qiáng)度為48.7MPa。

（2）細(xì)集料：中砂，細(xì)度模數(shù) 2.7，含泥量 1.9%。

（3）粗集料：小石子粒徑 5～10mm，大石子 10～31.5mm。

（4）水：使用自來水。

（5）粉煤灰：使用華能 Ⅱ 級灰。

（6）礦粉：為方正礦粉。

（7）磨細(xì)石粉。

（8）減水劑：使用江蘇博特 JM-10，減水率 18%。

（9）砂：ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂。

（10）攪拌站廢水：性能指標(biāo)見表 1（參考標(biāo)準(zhǔn)JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》），將廢水在 (105±5)℃烘干制得干粉（下簡稱干粉）。

干粉與水泥、粉煤灰、礦粉、石粉具體化學(xué)成分分析見表 2，主要物理性能見表 3。

表1　廢水化學(xué)性質(zhì)

表2　粉料化學(xué)成分分析　　　　　　%

表3　各粉料物理性能對比

2　試驗(yàn)方法

攪拌站廢水性能檢測參考 JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》，膠凝材料（包括攪拌站廢水蒸干粉）性能檢測參照GB/T 176—2008《水泥化學(xué)分析方法》、GB/T 8074—2008《水泥比表面積測定方法 勃氏法》、GB /T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》、GB /T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》和 GB /T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法》等的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

3　結(jié)果與討論

3.1攪拌站廢漿水蒸干粉性能分析

由表 1 可見，攪拌站廢水由于含有水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2及 C-S-H 凝膠等使得廢水具有較高的 pH 值。除上述原因外，廢水較高的固體含量還來源于水泥、粉煤灰、礦粉未水化顆粒和細(xì)砂顆粒，且密度相對自來水略有升高。

由表 2 可見，干粉化學(xué)成分與水泥相比，含有較高的SiO2，這與廢水中含有一定量的細(xì)砂及粉煤灰和礦粉有關(guān)，而 CaO 含量卻明顯低于水泥。燒失量采用 (950±25)℃馬沸爐灼燒（參照 GB/T 176—2008），經(jīng)測定干粉的燒失量 25.8%明顯高于水泥 2.9%，這來源于水化產(chǎn)物中的凝膠水、結(jié)構(gòu)水及粉煤灰中未燃的碳顆粒、未水化的水泥、礦粉等。

由表 3 可見，干粉質(zhì)量較輕，密度與粉煤灰和石粉相當(dāng)，接近硬化水泥石容重。用勃氏法測得比表面積較大，達(dá)到 726m2/kg。按照 GB/T 1596—2005《用于水泥與混凝土中的粉煤灰》測定了干粉的需水量比，即用 30% 的干粉代替水泥做水泥膠砂流動(dòng)度試驗(yàn)達(dá)到相同流動(dòng)度時(shí)所用水量的比值，測試結(jié)果高達(dá) 105%，估計(jì)是由于干粉具有較大的比表面積和已水化產(chǎn)物具有多孔結(jié)構(gòu)造成的。

按照 GB/T 1596—2005《用于水泥與混凝土中的粉煤灰》測定了干粉的活性指數(shù)，即用 5%的廢水干粉代替水泥，28d 水泥膠砂強(qiáng)度僅為純水泥的 66%，略低于粉煤灰活性，跟石粉活性相當(dāng)。干粉在水泥膠砂中由于細(xì)度較細(xì)，主要起填充作用，其活性組分較少，主要來源于未水化膠凝材料及水化產(chǎn)物的二次水化，活性較低。

3.2廢水對水泥凝結(jié)時(shí)間的影響

廢水對水泥凝結(jié)時(shí)間的影響結(jié)果見表 4。

表4　廢水對水泥凝結(jié)時(shí)間的影響

由表 4 可見，摻攪拌站廢水縮短了水泥凝結(jié)時(shí)間，且廢水摻量越大水泥凝結(jié)時(shí)間越短。究其原因，一方面是由于廢水含有 6.6% 的固含量（參照表 1）降低了水泥漿體實(shí)際水灰比，使水泥凝結(jié)時(shí)間縮短；另一方面，攪拌站廢水較高的堿含量是影響水泥凝結(jié)時(shí)間縮短的更主要的因素，廢水中較高的 pH 值加速了水泥水化。

3.3廢水對混凝土坍落度的影響

摻廢水的 C30 混凝土配合比見表 5。廢水摻量對混凝土坍落度的影響見圖 1。

表5　混凝土配合比kg/m3

圖1　廢水摻量對混凝土坍落度影響

由圖 1 可知，廢水摻量分別為 0%、30%、50%、70%、100%，隨著廢水摻量的增加，混凝土坍落度有所降低。這是因?yàn)閺U水含有大量的未水化、水化膠凝材料顆粒及少量細(xì)砂顆粒，其顆粒表面及顆粒內(nèi)部均會(huì)吸附大量的水，另外由于廢水中固含量較大，也降低了混凝土實(shí)際水灰比。

3.4廢水對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

圖 2 為廢水摻量對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響圖。由圖 2 可知，廢水對混凝土早期 3d 混凝土強(qiáng)度影響較小，而后期 28d抗壓強(qiáng)度略有降低。

3.5廢水對混凝土濕容重的影響

圖 3 為廢水對混凝土濕容重的影響圖。由圖 3 可知，隨著廢水摻量的增加，混凝土濕容重增加，這與廢水的密度較大（見表 1，廢水密度為 1.03g/cm3）有關(guān)，但濕容重增加對混凝土性能影響較小。

圖2　廢水摻量對混凝土強(qiáng)度的影響

圖3　廢水摻量對混凝土濕容重的影響

4　結(jié)論

（1）與水泥相比，攪拌站廢水蒸干粉具有較高的燒失量、較低的 CaO 含量。密度小與粉煤灰與石粉相當(dāng)，細(xì)度較細(xì)，需水量大，28d 活性指數(shù)低。

（2）摻攪拌站廢水可縮短水泥凝結(jié)時(shí)間。

（3）隨攪拌站廢水摻量增加，混凝土坍落度、混凝土抗壓強(qiáng)度降低，混凝土濕容重略有升高。

[1] 歐陽孟學(xué)，李永鵬，張凱峰，等．利用攪拌站生產(chǎn)廢水制備 C20～C40 混凝土的試驗(yàn)研究[J].混凝土，2013(11)：124-125.

[2] 李小玲．?dāng)嚢枵緩U水對不同強(qiáng)度等級的泵送混凝土性能影響研究[D]．西安建筑科技大學(xué)，2011．

[3] 范建鋒，左文鑾，魏勇，等．一種利用混凝土攪拌站廢棄灰漿制備免燒陶粒的方法；中國，201410432978.5 [P]，2014：12-10．

[4] 梁錫武．混凝土廢料回收分離再利用設(shè)備；中國，201410202828.5 [P]，2014-10-08．

[5] 王艷梅，李紅，張國強(qiáng)．廢棄灰漿循環(huán)再利用系統(tǒng)在混凝土攪拌站中的應(yīng)用[J]．混凝土，2008(4)：123- 125．

［通訊地址］江蘇省 淮安市青年路 14 號 淮安市建筑工程檢測中心有限公司（223001）

Effect of sludge water from ready-mixed concrete plant on properties of cement and concrete

Zhu Zhiheng, Wang Wei
( Huai’an Testing Center For Construction Engineering Co.,Ltd., Huai'an 223001)

Compared to portland cement, fly ash, slag, ground limestone, this paper investigated the utilization and recycling of the sludge water evaporation residues as mineral admixture for cement and concrete. The effect of waste wash water on the resulting concrete performance were studied. The results show that, The sludge powder has a higher LOI, lower CaO content compared to Portland cement. the strength activity index at the ages of 28 days are equal to 66%, like fly ash and ground limestone. With the content of sudge water replacing tap water increasing ,unit weight of fresh concrete become higher, however, the slump and the compressive strength of concrete become lower.

sludge water from ready-mixed concrete plant; concrete; cement; properties

朱之恒（1966—），男，江蘇淮安人，大專，工民建專業(yè)，工程師。主要從事工程檢測及研究。