預拌混凝土廢水泥漿循環利用研究

張意，陳家全，何小勇

預拌混凝土廢水泥漿循環利用研究

張意1，陳家全2，何小勇3

（1重慶建工住宅建設有限公司重慶4000152重慶建工新型建材有限公司重慶4011223重慶電網建設有限公司重慶400039）

本文針對社會普遍關注的預拌混凝土生產過程產生的廢水泥，展開循環利用研究，為廢水泥漿在預拌混凝土生產中再循環利用提供了技術保障，同時解決了廢水泥漿的環境污染和資源化利用問題。

廢水泥漿；預拌混凝土；循環利用

1 緒論

廢水泥漿是預拌混凝土攪拌站生產中產生的一種混凝土廢料，多置于攪拌站的三級沉淀池中，包含沖車水、雨水、未水化的水泥、集料以及各種外加劑等。隨著我國的城市化進程不斷向前推進，預拌混凝土在全國大中城市得到了迅速推廣應用，混凝土攪拌站也隨之高速發展。目前，我國預拌混凝土生產企業眾多，產品已形成系列化，但存在技術水平參差不齊、智能化程度不高和環保意識不強等缺點，所以廢水泥漿就隨之大量產生。這不僅使預拌混凝土企業每年要支付大量的垃圾處理費，同時堆放掩埋這些廢水泥漿占用大量的土地，造成了資源浪費，嚴重影響了我們生存的環境。若能將預拌混凝土企業的廢水泥漿再循環用于混凝土的拌制中，既可廢物利用，又節約成本，其意義重大，在一定程度上實現了預拌混凝土技術的“環?；焙汀熬G色化”。限公司，為深灰色絮狀凝膠態，含固量在15%左右。

水泥：重慶拉法基水泥，42.5R，普通硅酸鹽水泥。

集料：細集料主要采用歌樂山機制砂和長江特細砂，粗集料采用歌樂山5～10mm碎石和10～20mm碎石。

粉煤灰：采用重慶珞璜Ⅱ級粉煤灰。

外加劑：采用重慶“三圣”FDN－OR緩凝高效減水劑，推薦摻量為1.5～2.5%。

水：試驗用水為自來水。

2.2 廢水泥漿研究

為了準確客觀地評價廢水泥漿利用價值，試驗研究廢水泥漿的三種狀態，即澄清液狀態、全漿狀態和干粉狀態下的性能狀況。

2.2.1 廢水泥漿中澄清液的研究

根據《混凝土用水標準》（JGJ63－2000）要求，主要測試了廢水泥漿澄清液PH值、可溶物、不溶物、氯化物、硫酸根、堿含量。

2 廢水泥漿對混凝土性能的影響

2.1 主要原材料

廢水泥漿：試驗所用廢水泥漿，來自重慶建工新型建材有

表1 廢水泥漿中澄清液的質量指標

從表1中可以看出：四次取樣的廢水泥漿澄清液所測試的PH值、可溶物、氯化物、硫酸根、堿含量均符合混凝土拌合用水的水質要求，可直接用于混凝土。

2.2.2 廢水泥漿中全漿的研究

為了解廢水泥漿中全漿（固含量20%）的基本性能，試驗測試了膠砂流動性能和活性指數，所采用的配合比及測試結果見表2、表3。

表2 廢水泥漿中全漿膠砂試驗用配合比

表3 廢水泥漿中全漿對膠砂各性能的影響

由表3可以看出：隨著全漿狀態廢水泥漿摻量的不斷增加，流動度比隨之先增加后下降，且流動度比均大于100%；摻量為20%時，膠砂流動性最大。各齡期的活性指數和抗折、抗壓強度隨著摻量的增加大致呈先增加后下降的趨勢，當摻量為5%時的水泥膠砂活性指數和抗折、抗壓強度最高。

2.2.3 廢水泥漿中干粉的研究

為了解廢水泥漿中干粉有機物、碳和其他有害物質的含量，試驗測試了不同時間、不同批次廢水泥漿中干粉的燒失量波動情況，分別為4.2%、4.6%、6.5%、5.8%、4.6%、5.2%、6.2%、6.9%、4.0%、4.3%、4.9%、5.8%、4.7%、7.8%，燒失量在4.0%～7.8%之間波動。

2.3 廢水泥漿對混凝土工作性能的影響

良好的工作性能是預拌混凝土順利施工和質量保證的前提。因此，有必要研究廢水泥漿對混凝土工作性能的影響。本試驗分別研究了配制C30、C40、C50混凝土時，不同摻量的廢水泥漿（折取代固含量為2%、4%、6%、8%）對混凝土流動度、擴展度和經時損失的影響，混凝土配合比和測試結果見表4、表5和圖1。

表4 混凝土配合比（kg/m3）

表5 混凝土工作性能測試結果

圖1 廢水泥漿對混凝土坍落度的影響

從表5和圖1中可以看出：混凝土的坍落度和坍落度保留值均隨著廢水泥漿摻量的提高而逐漸減少。但混凝土拌合物的擴展度出現低于300mm，無法進行泵送施工的情況卻因強度等級不同有所區別，C30、C40和C50混凝土分別在廢水泥漿折固含量摻量為6%、4%和2%時產生。

2.4 廢水泥漿對混凝土力學性能的影響

抗壓強度和抗折強度是混凝土質量的核心指標。本次試驗研究對混凝土3天、7天和28天的抗壓強度和抗折強度的影響，以便更好地控制使用摻量。混凝土配合比和測試結果見表4、表6和圖2～圖4。

圖2 廢水泥漿對7d混凝土抗壓強度的影響

2.4.1 對抗壓強度的影響

從圖2中可以看出：配制的C30～C50混凝土28天抗壓強度均隨著廢水泥漿摻量的增加，呈現出先增加后減少的趨勢，當廢水泥漿摻量為2%時所配制C30、C40和C50混凝土強度最高。從圖2中還可以看出，C30混凝土隨廢水泥漿摻量的提高抗壓強度變化較小，而C40和C50混凝土隨廢水泥漿摻量的提高抗壓強度變化較大。

2.4.2 對抗折強度的影響

從圖3、圖4中可以看出：C30混凝土隨著廢漿摻量的增加抗折強度變化不大，7天和28天抗折強度均在同一等級內波動。C40、C50混凝土抗折強度變化隨著廢水泥漿摻量提高28d抗折強度先增加后減少；摻量為2%時混凝土28天抗折強度最高，分別為7.83 MPa和8.08MPa，之后隨著摻量的提高抗折強度逐漸下降。

圖3 廢水泥漿對混凝土7d抗折強度的影響

圖4 廢水泥漿對混凝土28d抗折強度的影響

表6 抗壓、抗折強度表（單位：MPa）

表7 混凝土裂縫結果表

圖5 廢水泥漿對混凝土裂縫出現時間的影響

2.5 廢水泥漿對混凝土抗裂性能的影響

早期塑性收縮開裂就是指尚處于塑性階段的新拌混凝土體系的塑性變形的發展變化直至最終開裂的過程。配制參數對混凝土塑性收縮及其開裂趨勢的影響，主要是改變新拌混凝土的物理塑性狀態和化學水化進程。早期防裂也是現代混凝土施工控制難點，因此，如何使廢水泥漿循環利用后，避免混凝土開裂，從而保證混凝土耐久性能，是廢水泥漿循環利用的關鍵技術之一。

本次試驗采用混凝土平板法抗裂試驗，參考ACI試驗方法，分別從對混凝土裂縫出現的時間、裂縫發展速度（從出現裂縫到橫向貫穿所用時間，以及貫穿時的最大裂縫寬度）和5h裂縫寬度進行了分析，混凝土配合比和測試結果見表4、表7和圖5～圖7。

圖6 廢水泥漿對混凝土裂縫發展速度的影響

圖7 廢水泥漿對混凝土5h最大裂縫的影響

通過以上結果和趨勢圖可以看出：摻入廢水泥漿后混凝土有裂縫產生，隨著摻量的增多，裂縫出現的時間越來越早，裂縫的發展速度越來越快，但三個等級的5h裂縫寬度變化趨勢有所不同。對C30混凝土，隨著廢漿摻量的增多，其5h裂縫最大寬度越來越大；而對C40混凝土，其最大裂縫寬度是在取代量為6%的時候；C50混凝土的5h寬度變化更復雜，它的趨勢線為波浪形折線。總的變化規律是：隨著廢水泥漿摻量的增加，混凝土塑性收縮和干燥收縮裂縫出現時間越來越早，裂縫的發展速度越來越快，但5h最大裂縫寬度上，三個等級混凝土沒有表現出一致的規律。

3 結論

（1）廢水泥漿各指標均符合混凝土拌合用水要求，可直接用于混凝土。

（2）混凝土坍落度和坍落度保留值均隨廢水泥漿摻量的提高而逐漸減少。

（3）抗壓強度隨著廢水泥漿料摻量的提高，呈現出先增加后減少趨勢，且不同強度等級的混凝土最佳摻量不同。

（4）當取代量為2%以內時，抗裂性能與基準混凝土相當。當取代量大于2%時，隨著摻量的增加，裂縫出現越來越早，發展速度越來越快。

（5）建議廢水泥漿在等級不超過C40的預拌混凝土中利用，且取代膠凝材料用量不超過2%（折固含量）。

[1]馬新偉，鈕長仁，董志揚等.廢水泥漿在混凝土中應用的可能性初探[J].混凝土，1999.5

[2]李夏偉.如何實現混凝土生產廢水零排放[J].廣東建材，2003，(4).

[3]白志民，肖儀武.低溫煅燒高嶺土火山灰活性對水泥石結構的影響[J].硅酸鹽學報2003，(7).

[4]王艷梅，李紅，張國強.廢棄灰漿循環再利用系統在混凝土攪拌站中的應用[J].混凝土2008，(4).

[5]常洪民，葛新文，王東旭.廢棄混凝土拌合物分離漿水再利用技術的試驗研究[J].混凝土2007，(7).

Studies on Recycling Waste Slurry of Ready-mixed Concrete

This paper studies recycling waste slurry which is seen widespread in production in ready-mixed concrete production process.As a result,this paper provides technical support for recycling waste slurry in ready-mixed concrete production process,and therefore,solves environmental pollution and resource utilization of waste slurry.

waste slurry;ready-mixed concrete;recycling

TU9528

A

1671-9107（2010）06-0035-05

10.3969／j.issn.1671－9107.2010.6.035

2010－3－17

張意（1981－），男，工程師，重慶建工住宅建設有限公司科技質量部副經理。