預(yù)拌混凝土廠回收廢水對(duì)C30混凝土的影響研究

歐陽孟學(xué)，李國(guó)新，任慧超

（1. 西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院，陜西 西安 710055；2. 中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710086）

0 前言

近年來我國(guó)建筑業(yè)飛速發(fā)展，然而我國(guó)水資源卻是相當(dāng)匱乏。在建筑產(chǎn)業(yè)鏈中，混凝土攪拌站是用水大戶，每天需要消耗大量的水資源，但混凝土攪拌站產(chǎn)生的廢水具有堿度高、懸浮顆粒（水泥水化產(chǎn)物及礦粉）多的特點(diǎn)[1]，如何將攪拌站生產(chǎn)廢水回收利用，與自來水進(jìn)行混合作為拌合用水應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)中，成為眾多學(xué)者爭(zhēng)先研究的問題[2]。

程永偉[3]通過掃描污水和普通飲水的微觀結(jié)構(gòu)，比較完善地分析了污水用于拌合水的反應(yīng)機(jī)理以及對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響；李章健、冷發(fā)光、丁威等[4]發(fā)現(xiàn)循環(huán)水混凝土拌合物工作性能與普通自來水混凝土相差不多，但具有一定的緩凝作用。何廷樹、李小玲、王福川等[5]通過試驗(yàn)表明，隨著混凝土拌合用水中廢水摻量的增大，水泥凈漿的流動(dòng)度相對(duì)變差，試樣的早期抗壓強(qiáng)度提高，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)慢，其對(duì)于強(qiáng)度的影響不大。俞黎明[6]對(duì)預(yù)拌混凝土“三廢”進(jìn)行回收綜合利用，將分離出的廢漿、沉渣、分離水重新利用，達(dá)到了零排放的標(biāo)準(zhǔn)。

本文主要通過不同濃度廢水按不同摻量與自來水混合作為拌合用水，研究其對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響，為混凝土試配以及最終的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)保證與技術(shù)依據(jù)。

1 試驗(yàn)原材料、配合比

1.1 試驗(yàn)原材料

（1）水泥：陜西冀東水泥生產(chǎn)的冀東牌 P·O42.5級(jí)水泥，其性能指標(biāo)見表1。

（2）骨料：細(xì)骨料，西安渭河中砂，細(xì)度模數(shù)2.1，含泥量為 2.9%；粗骨料，5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配卵石，含泥量 1.3%，針片狀含量 2%，壓碎指標(biāo) 5.0%。

（3）礦物摻合料：陜西渭南電廠，Ⅱ級(jí)粉煤灰，其 45μm 方孔篩余量為 15.4%；陜西韓城電廠，德龍牌S95 級(jí)礦渣粉，其比表面積為 455m2/kg。

（4）外加劑：西安某外加劑廠生產(chǎn)的聚羧酸減水劑，含固量 18.5%。

（5）拌合水：自來水，pH 值 7.0；廢水，西安某商混站沖地、沖洗攪拌車、攪拌機(jī)和報(bào)廢混凝土分離廢水，經(jīng) 2 級(jí)沉淀池沉淀后，取得濃度為 1.0%。

表1 所用水泥的物理性能

1.2 試驗(yàn)配合比

試驗(yàn)開展選用西安某公司 C30 商品泵送混凝土配比，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一定調(diào)整，具體配比見表2。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 廢水—水泥膠砂試驗(yàn)研究

流動(dòng)度試驗(yàn)、膠砂抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)參照 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》及 GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。通過不同摻量（0%、20%、40%、60%、80%、100%）廢水替代試驗(yàn)用水，觀察廢水對(duì)整個(gè)膠凝體系流動(dòng)性、膠砂抗壓強(qiáng)度（3d、28d）的影響規(guī)律及變化情況。

表2 試驗(yàn)配合比 kg/m3

2.2 廢水對(duì)混凝土工作性能及力學(xué)性能影響的試驗(yàn)研究

試驗(yàn)參考 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范，通過不同摻量（0%、20%、40%、60%、80%、100%）廢水替代試驗(yàn)用水，觀察廢水對(duì)混凝土工作性能及抗壓性能的影響。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 廢水—水泥膠砂試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1.1 水泥凈漿流動(dòng)度

通過試驗(yàn)，不同廢水摻量對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響如表3 所示。

表3 不同廢水摻量下水泥凈漿流動(dòng)度

從表3 數(shù)值來看，摻入廢水的水泥凈漿流動(dòng)度均小于基準(zhǔn)試樣，但隨廢水摻量的增加，水泥凈漿流動(dòng)度減小程度呈現(xiàn)出先大后小的變化趨勢(shì)，分析原因可能是摻量較少時(shí)廢水中含有的水泥、粉煤灰等活性成分，變相增加了膠凝材料用量，而實(shí)際用水量卻有所減少，故引起凈漿流動(dòng)度減小的情況；隨廢水摻量的增加，其內(nèi)部引入的外加劑（主要為聚羧酸減水劑）含量也在增加，有效減少了用水量，從而引起流動(dòng)度的增大。

3.1.2 水泥膠砂強(qiáng)度

膠砂試件養(yǎng)護(hù)到達(dá)相應(yīng)齡期時(shí)取出擦拭晾干，采用電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗折測(cè)試，抗折做完后用進(jìn)行抗壓測(cè)試，各摻量廢水膠砂試塊強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)如表4、圖1所示。

表4 各摻量廢水膠砂試塊抗壓強(qiáng)度表

圖1 不同摻量廢水膠砂試件抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖

由圖1 可知，3d、28d 齡期時(shí)，試件強(qiáng)度均隨廢水摻量的增加呈現(xiàn)出先減后增的變化趨勢(shì)，在廢水摻量為20% 時(shí)，試件各齡期強(qiáng)度最低，其 3d、28d 抗壓強(qiáng)度分別為 24.9MPa 及 47.3MPa；廢水摻量為 100% 時(shí)，試件 3d、28d 齡期抗壓強(qiáng)度分別為 30.1MPa 及 53.0MPa，且 28d 齡期強(qiáng)度高于基準(zhǔn)。分析原因可能是廢水中含有水泥、粉煤灰、外加劑等活性成分，由于強(qiáng)度主要決定于骨料漿體界面之間的過渡區(qū)及漿體內(nèi)部的毛細(xì)孔缺陷等，而廢水中水泥漿體比較細(xì)，剛好填充空隙，提高密實(shí)度，可以提高強(qiáng)度。因此，在水灰比相同情況下，摻入比例較高的廢水后水泥膠砂試樣的抗壓強(qiáng)度有一定的增加。

3.2 C30 混凝土工作性能及抗壓強(qiáng)度

通過混凝土試配，可以得到不同廢水摻量的 C30 混凝土工作性能及抗壓強(qiáng)度的變化，結(jié)果如表5 所示。

表5 不同廢水摻量下混凝土工作性能及抗壓強(qiáng)度

在試配過程中發(fā)現(xiàn)，隨廢水摻量的增加，混凝土工作性能波動(dòng)較大，且混凝土黏性較大；不同齡期時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度均隨廢水摻量的增加先增后減。3d、7d 齡期時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度在 40% 廢水摻量時(shí)達(dá)到峰值，28d 齡期時(shí)，混凝土強(qiáng)度在 20% 廢水摻量下最高，達(dá)到了 41.4MPa；商混站廢水中含有水泥、粉煤灰、礦粉、外加劑等活性成分，因此在水灰比相同的情況下，混凝土的強(qiáng)度會(huì)有一定程度的增加。但是，廢水中也會(huì)含有一些懸浮顆粒以及活性不高的成分，這些成分的存在會(huì)增加用水量，更重要的是會(huì)降低強(qiáng)度。因此，廢水中活性成分與惰性成分比重的高低，會(huì)影響廢水對(duì)于混凝土強(qiáng)度的影響。

4 結(jié)論

（1）隨 1.0% 濃度廢水摻量的增加，水泥凈漿流動(dòng)度先減后增，100% 摻量時(shí)水泥凈漿流動(dòng)度為 215mm，但仍低于基準(zhǔn)值。

（2）水泥膠砂試件抗壓強(qiáng)度隨廢水摻量的增加先減后增，100% 廢水摻量 28d 齡期試件抗壓強(qiáng)度達(dá)到53.0MPa，相比基準(zhǔn)值提高了 6%。

（3）隨廢水摻量的增加，混凝土工作性能波動(dòng)較大，且混凝土黏性變大。

（4）28d 齡期時(shí)，混凝土強(qiáng)度在 20% 廢水摻量下最高，達(dá)到 41.4MPa。

[1]曾光，張玉平，湯天明，等．?dāng)嚢枵旧a(chǎn)廢水在混凝土中的應(yīng)用研究[J]．建筑設(shè)計(jì)管理，2009(3): 61-63．

[2]李小玲，何廷樹．?dāng)嚢枵旧a(chǎn)廢水對(duì)水泥性能的影響[J]．混凝土，2011(3): 139 -141．

[3]程永偉．污水回用于混凝土拌合用水方面的應(yīng)用研究[D]．昆明：昆明理工大學(xué)，2007．

[4]李章建，冷發(fā)光，丁威，等．?dāng)嚢枵狙h(huán)水在混凝土中應(yīng)用研究[J]．建筑設(shè)計(jì)管理，2008，17(3): 13-16．

[5]李小玲，何廷樹，王福川，等．?dāng)嚢枵緩U水對(duì)不同摻合料配制的 C80 高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的影響[J]．硅酸鹽通報(bào)，2011(4): 385-388．

[6]俞黎明．預(yù)拌混凝土“三廢”回收綜合利用技術(shù)[J]．施工技術(shù)，2016,45(3): 53-55．