攪拌站廢水配制混凝土性能試驗特性

陳亮

（廣西尖鷹混凝土有限責任公司，廣西河池 547000）

如今，我國水資源越來越匱乏，在混凝土生產領域，攪拌站將飲用水作為拌和水，浪費水資源，同時還會產生很多廢水，造成一定程度的環境污染。在這種情況下，若能在混凝土制備過程中使用攪拌站的廢水，則可以在減少水資源消耗的基礎上，減輕環境污染，但廢水的使用是否會對混凝土性能造成不利影響，還需要通過專門的試驗確定。

1 試驗材料

（1）水泥主要采用P.O42.5 級水泥，水泥的基本性能指標包括：①細度為1.3%；②達到標準稠度時的用水量為25.6%；③初凝時間為160min，終凝時間為207min；④3d 抗折強度為6.1MPa，28d 抗折強度為8.6MPa；⑤3d 抗壓強度為31.7MPa，28d抗壓強度為50.0MPa；⑥安定性滿足要求。

（2）細骨料采用中砂，其細度模數為2.1，含泥量為2.9%；粗骨料采用粒徑在5~31.5mm 范圍內的卵石，連續級配，含泥量和針片狀顆粒含量分別為1.3%、2%，壓碎指標為5%[1]。

（3）砂采用ISO 標準砂。

（4）外加劑以高效減水劑為主，其固體含量為18.5%。

（5）摻合料采用粉煤灰和礦渣粉，其中，粉煤灰為II 級粉煤灰，礦渣粉的比表面積為455m2/kg。

（6）水采用沖地和攪拌車沖洗后的廢水及攪拌機與從廢棄混凝土中分離出來的水，使用前先在沉淀池進行沉淀處理，然后分成1%、2%和3%三種濃度，再分別混合pH 等于7 的自來水，制成試驗用水。所用廢水的基本性能指標包括濃度為1%的廢水，其pH 為12.0，密度為1.006kg/m3，硫酸根離子含量為20.6mg/L，氯離子含量為6×10-4%；濃度為2%的廢水，其pH 為13.0，密度為1.013kg/m3，硫酸根離子含量為30.5mg/L，氯離子含量為6×10-4%；濃度為3%的廢水，其pH 為13.0，密度為1.021kg/m3，硫酸根離子含量為24.9mg/L，氯離子含量為7×10-4%。

2 試驗方法

廢水濃度及pH 都按照混凝土拌和用水相關標準測試，氯離子含量測定需按照水質氯化物相關測定標準進行，而硫酸根離子含量也要按照水質硫酸鹽相關規定測試。膠砂流動性需采用專門的方法通過標準試驗確定。水泥達到標準稠度所需用水量、水泥安定性及凝結時間都要按照標準檢驗。在膠砂強度試驗過程中，應先按照1:1.5 的膠砂比和0.35 的水膠比制作尺寸為（40×40×160）mm 的標準試樣，制作完成后將其放到養護箱內連續養護1d 的時間，養護完成后脫除模板再予以標準養護，直至達到齡期。對于混凝土試件強度，需按照標準試驗方法檢測確定[2]。

3 試驗結果和分析

3.1 膠砂流動度

廢水的不同摻量和膠砂流動度之間的關系如圖1 所示。無論采用哪種濃度廢水的混凝土試件，其膠砂流動度都比基準試樣低，其主要原因為廢水當中所含固體懸浮物的細度相對較低，而且具有吸附性。在這種情況下，當用水量完全相同時，無論摻加多少廢水，都會使膠砂流動度明顯降低。

3.2 達到標準稠度時的用水量及凝結時間

當廢水摻加數量增加時，達到標準稠度時的用水量將明顯變大。這是因為在廢水中含有很多懸浮狀態的顆粒，采用沉淀池無法沉淀，使集料自身總表面積明顯增加，進而使達到標準稠度時的用水量變大。此外，顆粒本身會吸水，使用水量有一定的增加。相較于清水試驗組，摻加廢水后的試件，其初凝與終凝時間都會增加，而且當廢水的摻加量增加時，緩凝時間明顯加長，即便如此，整體可以達到相關規定提出的要求。對于摻加了濃度為1%廢水的混凝土試件，其凝結時間表現為先增大后減小，整體變化幅度并不明顯，但比基準試件對應的初凝與終凝時間較長；對于摻加了濃度為2%廢水的混凝土試件，當廢水摻加量增加時，凝結時間表現為先減小后增大；對于摻加了濃度為3%廢水的混凝土試件，其緩凝時間為最長。產生以上表現的原因為減水劑中含有一定量的緩凝組分，這樣會使廢水得到緩凝，水中所含的懸浮狀態水泥會對外加劑予以吸附，促使緩凝組分開始釋放。另外，由于廢水pH 相對較大，具有很強的堿性，這會對水泥的水化造成明顯抑制作用。綜合上述因素，均會對水泥凝結時間造成影響，導致凝結時間明顯延長[3]。

表1 混凝土自身力學性能受廢水摻量因素的影響

圖1 廢水的不同摻量和膠砂流動度之間的關系

3.3 膠砂強度

采用濃度有所不同的廢水時，試塊自身膠結強度受到的影響也有明顯不同。當采用濃度為1%的廢水時，3d 和7d 抗壓強度均伴隨廢水摻加數量不斷增加表現出先減小后增大的規律，但整體強度比基準試件要小，當廢水摻加數量達到100%時，其28d抗壓強度將比基準試件大，由此可見，100%就是最佳的廢水摻加量。而當采用濃度為2%和3%的廢水時，最佳摻加量為80%。廢水主要是通過對廢棄漿料進行的沉淀獲得的，難免含有一些水泥等活性成分，其細度相對較小，大部分活性物質都以惰性摻合料存在于試件當中，其他部分則會被堿性物質激發，變成膠凝，這樣能對體系孔結構予以改善，提高試件整體密實程度，進而增加試件強度，包括早期與后期強度[4]。

3.4 混凝土生產

在明確了廢水可能對水泥性能造成的影響后，為進一步掌握廢水可能對混凝土性能造成的影響，使用1%濃度廢水進行強度等級為C60 的混凝土的生產制備，其配合比為水:水泥:粉煤灰:礦粉:細骨料:粗骨料=150:365:85:50:600:1150，此外按照2.5%的用量摻加外加劑。混凝土自身力學性能受廢水摻量因素的影響如表1 所示[5]。

從表1 結果可知，當廢水摻量增加時，試件抗壓強度表現為先增后減，當廢水的摻加量為80%時，試件的抗壓強度為最高。從整體結果看，無論廢水摻加量如何，試件強度都能滿足設計要求，這說明廢水完全可以取代自來水作為混凝土的拌和水，以此在節約資源的基礎上，生產出符合要求的混凝土[6]。

4 結語

綜上所述，通過試驗可知，摻加廢水后，水泥自身膠砂流動度比基準試件小，但變化幅度并不大，因廢水中含有一定量的懸浮顆粒，所以當廢水摻加量增加時，水泥達到標準稠度所需用水量增明顯增加，使凝結時間變長，但仍然可以達到標準要求；不同濃度廢水對試塊的應用有所不同，整體來看，當使用濃度為1%的廢水時，其最佳摻量為100%，而使用濃度為2%和3%的廢水時，最佳摻量都是80%。當使用濃度為1%的廢水生產制備C60混凝土時，無論廢水的摻加量多少，拌和物各項力學性能都能達到要求，而當摻加80%的廢水時，拌和物抗壓強度可以達到最高，這說明廢水完全可以取代自來水作為混凝土的拌和水使用。