免沉淀廢漿水在混凝土中的應(yīng)用與試驗(yàn)研究

張新勝，吳躍輝，宋姍，何永潘

（河南中建西部建設(shè)有限公司，河南 鄭州 451450）

0 前言

在城鎮(zhèn)化大發(fā)展的環(huán)境下，資源節(jié)約型、環(huán)境友好型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普遍。混凝土攪拌站在商品混凝土行業(yè)中處于核心地位，承擔(dān)著房屋建筑工程、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程用商品混凝土的供應(yīng)重任，產(chǎn)量逐年攀升。而商品混凝土攪拌站的罐車(chē)將混凝土運(yùn)送至工地澆筑完畢返回?cái)嚢枵竞螅枰蚬迌?nèi)加水將罐內(nèi)殘留的混凝土沖洗出來(lái)，由此產(chǎn)生的廢漿廢水以及剩退和灑落的混凝土進(jìn)行砂石分離處理，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水廢漿。而廢水廢漿難以排放處理等環(huán)保問(wèn)題嚴(yán)重制約了商品混凝土攪拌站的長(zhǎng)足發(fā)展，因此對(duì)廢漿水進(jìn)行回收利用可有效解決廢水廢漿的排放，既符合國(guó)家及公司的環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略，也將給公司帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益[1-3]。

為順利實(shí)現(xiàn)廢漿水的回收利用，本文主要研究從預(yù)拌廠洗車(chē)機(jī)及砂石分離機(jī)處回收廢漿水后將其配制成不同濃度的拌合水，進(jìn)行不同濃度廢漿水、不同摻量廢漿水混凝土的制備，并對(duì)其工作性能、強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)研究與分析，從而得出制備廢漿水混凝土臨界的廢漿水濃度和廢漿水摻量等[4]。

1 試驗(yàn)用原材料

（1）水泥：采用禹州天瑞 P·O42.5水泥，28d 抗壓強(qiáng)度49.1MPa，初凝時(shí)間為190min，終凝時(shí)間為240min，安定性試驗(yàn)合格。

（2）粉煤灰：采用陽(yáng)城國(guó)際Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度為20.6%，活性指數(shù)為81%，需水比為98%，燒失量為6.5%。

（3）礦粉：晉鋼 S95礦粉，比表面積435m2/kg，28天活性指數(shù)為115%，流動(dòng)度比為100%。

（4）粗骨料：采用本地5～20mm 連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量0.4%，泥塊含量0.1%，壓碎值為7%。

（5）細(xì)骨料：采用本地機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)3.1，含泥量3.4% ，泥塊含量0.2%；采用本地天然砂，細(xì)度模數(shù)0.8，含泥量2.0%。

（6）外加劑：采用河南科之杰新材料有限公司生產(chǎn)的高效減水劑，產(chǎn)品型號(hào)為 Point-400，減水率為20%。

（7）水：自來(lái)水、洗車(chē)機(jī)和砂石分離機(jī)處回收的廢漿水，其中廢漿水不進(jìn)行沉淀。

2 預(yù)拌廠三級(jí)沉淀池廢漿水的水質(zhì)

預(yù)拌廠的廢漿水主要來(lái)自于攪拌站的罐車(chē)罐體內(nèi)洗刷水、場(chǎng)地沖洗水、剩退混凝土分離漿水，因此廢漿水中的物質(zhì)主要包括部分制備混凝土的粉料水泥、粉煤灰、礦粉，以及骨料中的細(xì)小的泥粉顆粒、一些可溶解的無(wú)機(jī)鹽和外加劑離子等，組成成分比較復(fù)雜。其中 Na+、K+、和 SO42-等離子的存在對(duì)混凝土來(lái)說(shuō)是有害的，會(huì)對(duì)混凝土的耐久性帶來(lái)一定的影響。因此在應(yīng)用廢漿水前需對(duì)相關(guān)物質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。具體檢測(cè)的物質(zhì)及其指標(biāo)如表1所示，通過(guò)表1可知廢漿水的可溶物質(zhì)、氯化物、堿含量和 SO42-均符合制備混凝土的用水標(biāo)準(zhǔn)。因此，通過(guò)預(yù)拌廠洗車(chē)機(jī)及砂石分離機(jī)處收集來(lái)的廢漿水可重新用于混凝土的制備生產(chǎn)[5]。

表1 預(yù)拌廠廢漿水有害物質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)

3 廢漿水混凝土的制備及試驗(yàn)研究

將預(yù)拌廠內(nèi)回收的漿水配制成不同濃度的廢漿水，進(jìn)行不同濃度、不同摻量 C30混凝土的制備，通過(guò)研究分析得出制備免沉淀廢漿水混凝土的臨界廢漿水濃度和廢漿水摻量后，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的制備，并對(duì)其工作性能和強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)研究和分析。

3.1 不同廢漿水濃度混凝土的制備及試驗(yàn)研究

試驗(yàn)先將廢漿水摻量定為50%，加入的廢漿水濃度分別為0%、2%、4%、6%、8%、10%，其他組成成分不變，做六組單因素試驗(yàn)，具體試驗(yàn)配合比如表2所示，制備出的廢漿水混凝土的工作性能和28天抗壓強(qiáng)度如表3所示。

從表3中可知在廢漿水摻量為50% 時(shí)，廢漿水混凝土的坍落度、擴(kuò)展度隨著廢漿水濃度的增加呈現(xiàn)出先基本保持不變后降低的趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著廢漿水濃度的增加，廢漿水中的固含量也隨著增加，當(dāng)固含量達(dá)到一定的值時(shí)，固體顆粒可能會(huì)對(duì)外加劑有明顯的吸附作用，從而降低廢漿水混凝土的工作性能；廢漿水混凝土28天抗壓強(qiáng)度隨著廢漿水濃度的增加呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)漿水濃度在6% 及以下時(shí)，強(qiáng)度值較高符合項(xiàng)目要求，且混凝土強(qiáng)度較未加入廢漿水時(shí)略有提高。這是因?yàn)閺U漿水中的固體顆粒有一定的活性，可以參與水化反應(yīng)，并且可以為水化反應(yīng)提供一定的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，另外固體顆粒還可起到填充混凝土空隙的作用，從而提高混凝土的密實(shí)性；但是當(dāng)廢漿水的濃度繼續(xù)增大時(shí)，較多的固體顆粒阻礙了膠凝材料和骨料之間的粘結(jié)力，使廢漿水混凝土強(qiáng)度降低的幅度大于其填充和水化作用帶來(lái)的增長(zhǎng)幅度，從而導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度有所降低。通過(guò)試驗(yàn)研究與分析可知當(dāng)廢漿水摻量為50%，濃度不超過(guò)6% 時(shí)，混凝土的工作性能和強(qiáng)度均符合相關(guān)要求[6]。

表2 不同廢漿水濃度試驗(yàn)用配合比 kg/m3

表3 不同廢漿水濃度混凝土工作性能和強(qiáng)度指標(biāo)

3.2 不同廢漿水摻量混凝土的制備及試驗(yàn)研究

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，將廢漿水濃度定為6%，改變廢漿水的摻量，分別為0%、20%、40%、60%、80%，其他組成成分不變，做五組單因素試驗(yàn)，找到廢漿水的最佳摻量。具體試驗(yàn)配合比如表4所示，制備出的廢漿水混凝土的工作性能和28天抗壓強(qiáng)度如表5所示。

表4 不同廢漿水摻量試驗(yàn)用配合比 kg/m3

從表5中可知在廢漿水摻量不超過(guò)60% 時(shí)，混凝土的坍落度、擴(kuò)展度變化不大，28天抗壓強(qiáng)度略有增加，但當(dāng)廢漿水摻量超過(guò)60% 時(shí)，混凝土的工作性能變差，強(qiáng)度有明顯的降低。其變化趨勢(shì)和導(dǎo)致原因與上述3.1是一致的。通過(guò)試驗(yàn)研究與分析可知當(dāng)廢漿水濃度為6% 時(shí)，廢漿水混凝土的摻量不宜超過(guò)60%[7]。

表5 不同廢漿水摻量混凝土工作性能和強(qiáng)度指標(biāo)

3.3 不同強(qiáng)度等級(jí)廢漿水混凝土的制備及試驗(yàn)研究

通過(guò)加入摻量為60%，濃度為6% 的廢漿水來(lái)制備C25、C30、C35、C40強(qiáng)度等級(jí)的廢漿水混凝土，其他組成成分不變，做五組混凝土試配試驗(yàn)，具體試驗(yàn)配合比如表6所示，制備出的廢漿水混凝土的工作性能和

2 8天抗壓強(qiáng)度如表7所示。

從表7中可知，加入摻量為60%、濃度為6% 的廢漿水配制 C35強(qiáng)度等級(jí)及以下混凝土?xí)r，所制備的廢漿水混凝土具有較好的工作性能和良好的強(qiáng)度值；但是當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到 C40時(shí)，廢漿水混凝土的坍落度和擴(kuò)展度較小而不能滿(mǎn)足施工要求。分析原因?yàn)楦邚?qiáng)度等級(jí)混凝土膠材用量較多，用水量較少，此時(shí)固體顆粒對(duì)外加劑的吸附作用較低強(qiáng)度等級(jí)混凝土有明顯的影響，因此其工作性能較差。此外，由于廢漿水中的固體顆粒結(jié)構(gòu)比較疏松，對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土反而具有降低水泥石密實(shí)度等副作用，所以導(dǎo)致高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的強(qiáng)度有較大程度的降低[8]。

表6 不同強(qiáng)度等級(jí)廢漿水混凝土試驗(yàn)配合比 kg/m3

表7 不同強(qiáng)度等級(jí)廢漿水混凝土工作性能和強(qiáng)度

4 結(jié)論

本文主要研究了不同濃度、不同摻量 C30混凝土的制備，通過(guò)研究分析得出免沉淀廢漿水在制備混凝土?xí)r的臨界廢漿水濃度和廢漿水摻量，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的制備，并對(duì)其工作性能和強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)研究和分析，具體結(jié)論如下：

（1）當(dāng)廢漿水濃度為6% 時(shí)，為確保混凝土的工作性能和強(qiáng)度值，廢漿水混凝土的摻量不宜超過(guò)60%。

（2）為確保混凝土的工作性能和強(qiáng)度值，廢漿水宜應(yīng)用在 C35及以下強(qiáng)度等級(jí)混凝土的制備生產(chǎn)中。