魯碧公司在混凝土廢漿利用方面的實踐

殷學(xué)宇 孫 健 崔 博 苗桂坤 趙春雨 李 云

（1.山東魯碧建材有限公司，山東 濟南 271100；2.萊蕪魯碧商品混凝土有限公司，山東 濟南 271100；3.山東易和環(huán)保科技有限公司，山東 濟南 271100）

預(yù)拌混凝土在生產(chǎn)過程中無論是混凝土攪拌機、運輸車、還是泵車每次清洗會產(chǎn)生大量的廢水廢漿，如果直接排放會對周邊環(huán)境造成污染，如果不排放，影響企業(yè)正常運轉(zhuǎn)。山東魯碧建材有限公司（以下簡稱魯碧公司） 堅持循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，是山東省建材工業(yè)節(jié)能減排資源綜合利用十佳典范企業(yè)，魯碧公司將如何利用廢水廢漿，保護周邊環(huán)境實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，當(dāng)作旗下混凝土板塊企業(yè)急需解決的重要課題。

1 廢水廢漿應(yīng)用文獻檢索

為科學(xué)有效的利用好混凝土廢水廢漿，考慮對混凝土拌合物性能、力學(xué)性能及耐久性能產(chǎn)生的影響，通過有關(guān)文獻和研究[1]對50 篇關(guān)于廢水廢漿的文獻資料檢索總結(jié)，尋找理論依據(jù)。其中廢水摻入對混凝土力學(xué)性能影響的結(jié)論總結(jié)為：廢水不同含固量及不同摻量，對不同強度等級混凝土力學(xué)性能的影響不同，有50%左右的學(xué)者認為廢水 摻入對中低強度等級混凝土的力學(xué)性能影響不大；有25%左右的學(xué)者認為廢水的摻入能提高混凝土強度，且存在最佳摻量；有25%左右的學(xué)者認為廢水的摻入會降低混凝土強度，具體降低程度及條件應(yīng)根據(jù)實際情況來確定。廢水摻入對混凝土拌合物性能影響的結(jié)論總結(jié)為：廢水不同含固量及不同摻量，對不同強度等級混凝土拌合物性能的影響不同，有60%-70%的學(xué)者認為廢水摻入會降低中低強度等級混凝土的工作性，但工作性降低問題可以通過其他手段來解決的；有20%-30%學(xué)者認為廢水的摻入對中低強度等級混凝土的工作性影響不大。對混凝土耐久性方面的研究主要分為混凝土抗?jié)B性能、混凝土抗碳化性能和混凝土抗凍融性能。攪拌站廢水對混凝土耐久性的影響的結(jié)論總結(jié)為：100%學(xué)者認為合理摻入攪拌站廢水對混凝土的耐久性能基本沒有影響。在廢漿摻入量方面，有的學(xué)者認為混凝土中摻加污泥取代粉煤灰比例不超過30%時，不會對混凝土的抗?jié)B性能和抗碳化性能產(chǎn)生顯著的不利影響。

總的來看，由于各個攪拌站的廢漿中化學(xué)成分的差異、新鮮度的不同，以及廢漿的濃度的差異，導(dǎo)致學(xué)者專家就混凝土攪拌站廢漿的摻入對混凝土性能影響研究結(jié)果有所不同。但整體來看，只要采取一定的措施，保證混凝土的工作性能，廢漿在混凝土中應(yīng)用是完全可行的。

2 漿水使用的準(zhǔn)備工作

2.1 廢水廢漿使用的設(shè)備情況

魯碧公司為真正達到環(huán)保零排放綠色攪拌站，安裝了一套預(yù)拌混凝土零排放全自動回收設(shè)備。設(shè)備主要作用是用水或分離后的廢漿水稀釋廢棄混凝土，然后經(jīng)過一系列分解，得到的砂石骨料表面光潔，含水率極低，對于后期用于生產(chǎn)無任何影響，可以直接全部用于混凝土生產(chǎn)。經(jīng)過砂石處理后的水漿通過旋風(fēng)分離器進行二次細沙分離，使得水漿細微顆粒物含量低于1%，將水漿存于大型漿水罐。利用定時攪拌器攪拌以保證水漿不同水位的濃度均勻，然后將水漿用于混凝土的生產(chǎn)。設(shè)備穩(wěn)定運行，以及零排放的環(huán)保愿景的實現(xiàn)，重點在漿水的有效利用上。為了能夠?qū)⒒厥账涌茖W(xué)的，規(guī)范的應(yīng)用于生產(chǎn)，魯碧公司做了一系列試驗，在實際應(yīng)用中也達到了預(yù)期的成果。

2.2 確定漿水含固量

漿水含固量的測試方法使用烘干法，每日分早、晚產(chǎn)生廢水廢漿高峰期測定含固量，經(jīng)過反復(fù)測試，新鮮漿水（儲存時間在3d 內(nèi)） 測定的含固量在3%~4%之間，次新鮮漿水（儲存時間在3d~7d 內(nèi)） 測定的含固量在5%~8%之間，陳舊漿水新（儲存時間在7d 以上） 測定的含固量在9%~15%之間。漿水儲存時間是指整罐漿水在一定限位內(nèi)得到清水補充的情況確定的時間。一般情況下，要求漿水儲存時間在3d以內(nèi)，不得超過7d。

2.3 漿水組成分析

考慮實際生產(chǎn)情況，取存放于漿水罐3d 的漿水（NEW）和7d 的漿水（OLD） 進行XRD 分析，SEM 分析。

經(jīng)過對漿水的分析[2]可知，漿水由固體顆粒和液相組成，固體顆粒主要為部分未水 化的膠凝材料、水化產(chǎn)物CS-H、鈣礬石、堿性物質(zhì)和少量石粉、泥等固體顆粒；液相部分pH 值呈堿性，另外還含有混凝土的一些可溶解的無機鹽、外加劑離子等復(fù)雜物質(zhì)混合物。這些物質(zhì)都是混凝土的組成部分，對廢漿進行科學(xué)合理的處理，將其應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)，將獲得顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

3 漿水的摻入對混凝土工作性和強度影響的試驗

生產(chǎn)實踐過程按照廠家推進使用方法進行使用，同時開展?jié){水的摻入對混凝土工作性和強度影響的實際試驗。

取8%含固量的漿水，選擇C25、C30、C35 三個強度等級的混凝土進行試驗，研究漿水的摻入對混凝土的工作性和強度的影響。試驗組織按漿水對清水的取代量為30%、40%、50%、100%進行。

圖1 X R D 分析

圖2 SEM 分析（3000 倍）

1） 試驗原材料，采用魯碧公司的P.042.5 水泥，采用魯碧公司優(yōu)質(zhì)S95 級礦粉，采用華電國際優(yōu)質(zhì)Ⅱ級粉煤灰。細骨料使用山東濰坊的河沙，魯碧公司自產(chǎn)機制砂和石子，山東易和公司的外加劑。

表1 水泥物理性能

表2 礦粉性能指標(biāo)

表3 粉煤灰性能指標(biāo)

2） 試驗，試驗組織選擇C25、C30、C35 三個強度等級的混凝土配合比，按漿水對清水的取代量為30%、40%、50%、100%進行試驗。

表4 C25 砼基準(zhǔn)配合比

表5 C25 砼不同漿水摻量的試驗對比表

表6 C30 砼基準(zhǔn)配合比

表7 C30 砼不同漿水摻量的試驗對比表

表8 C35 砼基準(zhǔn)配合比

表9 C35 砼不同漿水摻量的試驗對比表

注意：漿水使用根據(jù)含固量，嚴格調(diào)整實際用水比例和粉煤灰用量，以8%含固量為例，漿水要求使用100kg/m3，使用應(yīng)該稱取108kg 漿水，其中100kg 是水（按要求取代清水），8kg 算作摻和料，按粉煤灰計算，看起來總水量升高，膠材（粉煤灰） 減少。

3） 小結(jié)，通過對3 個強度等級混凝土試驗對比，結(jié)果表明漿水在一定的濃度區(qū)間內(nèi)，新鮮漿水和次新鮮漿水對混凝土的初始工作性能影響很小，摻入比例超過60%對混凝土經(jīng)時損失（1h 坍損） 影響較大，混凝土標(biāo)號越高，影響越明顯，對強度還有一定的提高。因此漿水生產(chǎn)混凝土在技術(shù)上是可行的。在實際應(yīng)用過程中，根據(jù)我站現(xiàn)實情況，通過清洗混凝土產(chǎn)生的廢漿合理控制，加以回用，每日分早、晚產(chǎn)生廢水廢漿高峰期測定含固量，攪拌樓根據(jù)配合比生產(chǎn)混凝土，當(dāng)原材料發(fā)生變化時需驗證配合比，在生產(chǎn)中做到漿水的實際使用是可行的。

4 漿水實際使用情況

1） 實際使用情況 魯碧公司自2018 年7 月安裝全自動廢棄混凝土回收設(shè)備，近一年時間，已經(jīng)實現(xiàn)了廢棄混凝土的站內(nèi)回收使用，骨料和漿水完全用于混凝土生產(chǎn)。回收利用漿水3 萬余噸，節(jié)約生產(chǎn)用水2 萬噸，一方面節(jié)約了堆放廢渣所占用的土地，每年節(jié)約近20 余萬元的排污費用和3萬余元的水費，一方面回收砂石骨料1 萬噸，節(jié)約費用近70萬元。同時改變了混凝土企業(yè)環(huán)境差的問題，實現(xiàn)環(huán)境友好，滿足了預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)的要求，進一步鞏固了魯碧公司節(jié)能減排先鋒的企業(yè)形象。

2） 進一步思考 魯碧公司目前漿水的消化依靠生產(chǎn)過程的清水替代，生產(chǎn)任務(wù)較少時，需要做到清洗用水和生產(chǎn)用水的動態(tài)平衡，難度較大，可以制作混凝土配重塊等大體積構(gòu)件或者制作市政構(gòu)件，路沿石，仿木構(gòu)件等小體積試件消化新拌制的廢棄砼[3]；漿水放置時間對混凝土的影響需要進一步研究；需要對漿水對混凝土的影響機理進一步分析和研究，實際使用過程一定要謹慎對待，以保證質(zhì)量為根本原則。