攪拌站廢漿液對混凝土性能的影響分析

王宏利

（亳州市泰合混凝土制品有限公司，安徽 亳州 236800）

1 攪拌站廢漿液分析與研究

1.1 廢漿液的產(chǎn)生

攪拌站廢漿液的來源主要是商品混凝土運(yùn)輸車殘留的混凝土和進(jìn)出廠運(yùn)輸車身的清洗水等，其中，運(yùn)輸車清洗水中包含有大量的建筑原材料和化學(xué)添加劑等，如砂礫、石塊、固體殘?jiān)鼜U屑等。攪拌站在進(jìn)行混凝土生產(chǎn)和設(shè)備清洗過程中也會有許多廢漿液排出，如某市的攪拌站一次可以產(chǎn)生40多萬噸的廢漿液。如果不加以處理，這些廢漿液就直接排放到自然環(huán)境中，污染生態(tài)環(huán)境。因此，各生產(chǎn)企業(yè)都需要保證自身生產(chǎn)的環(huán)保性，對排污進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，避免對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。目前，大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)都選擇了不同的回收方法，以有效地實(shí)現(xiàn)混凝土綠色環(huán)保的生產(chǎn)模式，為環(huán)保事業(yè)作貢獻(xiàn)，同時(shí)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，避免資源浪費(fèi)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1.2 廢漿液性能

攪拌站在混凝土攪拌生產(chǎn)結(jié)束后，多采用自來水沖洗，容易產(chǎn)生廢水。廢水中含有水化程度較低的水泥、黏土、砂礫、固體雜質(zhì)等，同時(shí)，還含有少量的氫離子和鈉離子。攪拌站廢漿液檢測中，固體含量是一項(xiàng)重要的檢測指標(biāo)。根據(jù)有關(guān)調(diào)查，攪拌站廢水中的固體含量與處理設(shè)備有密切關(guān)系，而與廢漿液酸堿度的關(guān)系不明顯。但隨著放置時(shí)間的增加，固體顆粒將不斷地發(fā)生水化反應(yīng)，使廢漿液的離子濃度發(fā)生不同程度的變化。因此，處理廢漿液時(shí)應(yīng)注意離子濃度、放置時(shí)間等問題，以便更好地利用原漿液。

1.3 混凝土固體廢棄物再利用影響因素

1.3.1 來源影響

廢棄混凝土的來源較多，如泥土、木片、磚塊等。再次利用過程中，若不能徹底清理干凈雜質(zhì)，則容易造成利用率低、質(zhì)量差的情況，進(jìn)一步影響混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低整體施工質(zhì)量，達(dá)不到施工要求。

1.3.2 設(shè)備影響

處理廢棄混凝土固體材料時(shí)，如果選用較簡單的設(shè)備進(jìn)行處理，雖然可以降低成本，但會嚴(yán)重影響骨料質(zhì)量，造成骨料的吸水率增加，且出現(xiàn)單一級配問題，不符合材料再利用標(biāo)準(zhǔn)。如果相關(guān)檢測設(shè)備配備不足，再利用骨料很容易造成顆粒級配、強(qiáng)度和吸水率含量檢測不準(zhǔn)確，使材料的使用性能下降、再生骨料利用率低。

1.3.3 人員影響

如果工作人員的專業(yè)技能水平不達(dá)標(biāo)，缺乏專業(yè)素養(yǎng)，不能對原材料進(jìn)行分選，很容易造成實(shí)際生產(chǎn)中無法有效控制質(zhì)量，從而降低廢棄物再利用質(zhì)量。

1.4 廢漿檢驗(yàn)與分析

現(xiàn)階段，應(yīng)用砂石分離機(jī)可以較好地回收廢料中的砂石，但對廢漿的處理仍有一定的難度。通過對廢漿液成分的分析，發(fā)現(xiàn)其中含量最多的是水和輕質(zhì)煤灰，需要將廢漿在砂石分離機(jī)處理后所產(chǎn)生的液體進(jìn)行兩級沉降，最后變成清水排放。在廢漿產(chǎn)量檢測過程中，其廢漿密度為1 180kg/m3，廢漿固體含量28.9%，平均每天生產(chǎn)的廢漿量在12.1m3左右，廢漿粉的產(chǎn)出率為2.48kg/m3，相當(dāng)于水泥摻量的0.75%。廢漿性能試驗(yàn)情況見表1。由表1中數(shù)據(jù)可知，以28d強(qiáng)度為例，廢漿在烘干后的泥粉活性較低，但需水量卻很高，配合相同的水量以后，混凝土流動(dòng)程度較低。根據(jù)廢漿產(chǎn)量的相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，若將廢漿中的泥粉均勻地加入當(dāng)日生產(chǎn)的混凝土中，其摻量較低，對混凝土的影響也較小，有利于廢漿處理。

表1 廢漿性能試驗(yàn)（以同一C30混凝土配合比）

2 試驗(yàn)概況

2.1 試驗(yàn)內(nèi)容

廢漿液試驗(yàn)要做好不同濃度物理和化學(xué)指標(biāo)檢測，同時(shí)，要注意不同濃度對水泥膠砂流動(dòng)度和水泥試件強(qiáng)度的影響，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有效分析等。廢漿液濃度一般是指沉淀池取樣中殘余膠凝材料含有的固體微顆粒。試驗(yàn)將攪拌站中沖洗罐車、攪拌機(jī)生產(chǎn)的廢水經(jīng)過排水溝和砂石分離機(jī)得到的沉淀物質(zhì)，加入清水稀釋后，完成沉淀池的取樣工作，獲得1%濃度的廢漿液，其pH值為11.0，密度為1.002kg/m3，不含有氯離子和硫酸根離子；2%濃度的廢漿液pH值為12.0，密度為1.015kg/m3，含有29.8mg/L的氯離子和0.000 5%的硫酸根離子；3%濃度的廢漿液pH值為12.0，密度為1.018kg/m3，含有23.6mg/L的氯離子和0.000 6%的硫酸根離子。為了保證混凝土質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，必須嚴(yán)格檢驗(yàn)pH值、密度、氯離子和硫酸根離子的含量。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 1%濃度廢漿液對不同等級混凝土流動(dòng)的影響

廢漿液的來源和成分各不相同。因此，不同的廢漿液對混凝土的工作性能有不同的影響。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)廢漿液的摻量對混凝土的和易性有很大影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，對于C10等級混凝土，廢漿液在不同取代量中的擴(kuò)展度均低于未加廢漿液的混凝土，其最佳取代量為100%；C20等級混凝土將隨著廢漿液取代量的增加，其擴(kuò)展度先增大后減小，當(dāng)廢漿液的摻水量為20%時(shí)達(dá)到最大值；C30等級混凝土隨廢漿液取代量的增加，擴(kuò)展度逐漸減小，當(dāng)摻量為20%和80%時(shí)達(dá)到最大值；C40等級混凝土中，廢漿液的取代量均小于未加廢漿液混凝土的擴(kuò)展度；而C50和C60等級混凝土的擴(kuò)展度是先增加后減小，在20%時(shí)達(dá)到最大值。其中，廢漿液影響混凝土和易性的原因是多余的漿料經(jīng)沉淀后，廢漿液中有一定的外加劑，當(dāng)其他條件均未改變時(shí)，可以有效改善混凝土的和易性，提高混凝土的擴(kuò)展度，從而提高混凝土的工作性能。但應(yīng)注意的是，廢漿液中仍含有懸浮顆粒和穩(wěn)定性較高的成分，當(dāng)摻量達(dá)到20%時(shí)，由于廢漿液中的微顆粒不斷增加，使上述成分吸附正常摻入的外加劑，造成混凝土用水量增加，降低混凝土的流動(dòng)性。因此，外加劑和廢漿液中的有效成分會對不同等級的混凝土和易性產(chǎn)生影響。

2.2.2 廢漿液對水泥膠砂流動(dòng)度的影響

表2給出了不同濃度廢漿液對水泥膠砂流動(dòng)度影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由表2可知，不同濃度的廢漿液在其取代量逐漸增加的過程中，水泥膠砂流動(dòng)度并不相同，但均小于未加廢漿液的水泥膠砂流動(dòng)度。其中，1%濃度的廢漿液對水泥膠砂流動(dòng)度有顯著影響，2%濃度的廢漿液對水泥膠砂流動(dòng)度的影響較小。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是廢漿液中含有一定的固體懸浮顆粒，其活性、細(xì)度較低，用水量會不斷增加，從而降低膠砂流動(dòng)度。因此，摻入廢漿液的水泥膠砂流動(dòng)度比標(biāo)準(zhǔn)膠砂流動(dòng)度低。

表2 不同濃度廢漿水的水泥膠砂流動(dòng)度

2.2.3 廢漿液對水泥膠砂試件抗折強(qiáng)度的影響

采用不同濃度、不同比例的廢漿液獲得其對水泥抗折、抗壓強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在1%濃度的廢漿液中，水泥膠砂的抗折強(qiáng)度隨著廢漿液取代量的不斷增加而呈先下降后上升的趨勢，對水泥抗折強(qiáng)度的影響相對較小。在取代量為100%時(shí)，摻廢漿液的水泥膠砂各齡期抗折強(qiáng)度均不小于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。隨著廢漿液濃度的變化，水泥的抗折強(qiáng)度也不斷發(fā)生變化。當(dāng)取代量增加后，抗折強(qiáng)度將先下降再上升，通過對不同齡期抗折強(qiáng)度的分析和研究，得出廢漿液的取代量為40%時(shí)最佳。隨著廢漿液取代量的不斷增加，對不同齡期的水泥膠砂進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其抗折強(qiáng)度表現(xiàn)并不相同，通常表現(xiàn)為先下降后上升。對比分析各齡期的抗折強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)3%濃度的廢漿液取代量在60%時(shí)為最佳。進(jìn)一步得出，當(dāng)廢漿濃度一致時(shí)，廢漿液的不同取代量整體抗折強(qiáng)度為先下降再上升，各齡期的差異性較小。因此，廢漿液的濃度對水泥膠砂的抗折強(qiáng)度影響較小。

2.2.4 廢漿液對水泥膠砂試件抗壓強(qiáng)度的影響

利用廢漿液對水泥膠砂試件的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，1%濃度廢漿液的水泥膠砂試件在3d和7d時(shí)，隨著廢漿液取代量的不斷增加，抗壓強(qiáng)度先下降后上升。綜合分析得出，1%濃度的廢漿液在取代量發(fā)生變化后的3d和7d抗壓強(qiáng)度都有所提高，但不同廢漿液摻量對28d的抗壓強(qiáng)度影響不大，當(dāng)取代量達(dá)到100%時(shí)，則高于標(biāo)準(zhǔn)量。因此，1%濃度的廢漿液最佳取代量為100%。2%濃度的廢漿液隨取代量的不斷增加，水泥膠砂在7d、28d的抗壓強(qiáng)度逐漸下降，當(dāng)取代量大于60%時(shí)，其下降較為明顯。3d的水泥抗壓強(qiáng)度在100%時(shí)取代量最大。因此，2%濃度的廢漿液取代量最佳值為60%。3%濃度的廢漿液在不同齡期的抗壓強(qiáng)度并無明顯變化，當(dāng)取代量在80%時(shí)，3d、7d和28d的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。因此，含有3%濃度的廢漿液最佳取代量為80%。另外，廢漿液中含有較多的膠凝材料和減水劑等成分，當(dāng)水灰比達(dá)到相同的條件時(shí)，將不同濃度的廢漿液摻入混凝土中，有利于提高水泥膠砂的抗折和抗壓強(qiáng)度。其中，水泥膠砂強(qiáng)度的提升主要來源于骨料漿體界面間的過渡區(qū)域和漿體中產(chǎn)生的毛細(xì)孔缺陷，當(dāng)廢漿液中的水泥漿較細(xì)時(shí)，能均勻填補(bǔ)縫隙，有效提高密實(shí)度，對水泥膠砂的抗壓、抗折強(qiáng)度具有積極作用。

2.2.5 1%濃度的廢漿液對不同等級混凝土強(qiáng)度的影響

將1%濃度的廢漿液與不同等級的混凝土進(jìn)行適配，可以得出：1%濃度的廢漿液對不同強(qiáng)度等級的混凝土抗壓強(qiáng)度各不相同，對于同一強(qiáng)度等級的混凝土，廢漿液的取代量不同所產(chǎn)生的抗壓強(qiáng)度也有所差異，同時(shí)，對不同齡期的影響也各不相同。例如，C10等級混凝土廢漿液的取代量達(dá)到100%時(shí)，混凝土在不同齡期的抗壓強(qiáng)度均低于標(biāo)準(zhǔn)值，并且各強(qiáng)度之間有明顯差別。由試驗(yàn)得出，1%濃度的廢漿液取代量最佳值為60%。C20等級的混凝土在7d時(shí)的抗壓強(qiáng)度會隨廢漿液取代量的增加而逐漸上升，但在3d或28d時(shí)沒有任何變化。對不同齡期的混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，C20等級混凝土的廢漿液取代量最佳值為80%。C30等級的混凝土在不同齡期的抗壓強(qiáng)度未發(fā)生明顯改變，其變化規(guī)律也并不明顯。但仍能得出C30等級的混凝土廢漿液取代量最佳值為20%。C40等級的混凝土，其不同齡期的混凝土抗壓強(qiáng)度取代值在20%時(shí)最高，即為最佳取代量。同時(shí)，C50等級混凝土的廢漿液最佳取代量為40%。C60等級混凝土的最佳取代量為80%。綜合得出，1%濃度的廢漿液在混凝土強(qiáng)度不同的情況下，其影響結(jié)果各不相同，最佳取代量也有一定差異，但對各等級混凝土均有增加強(qiáng)度的作用，其中，對C50和C60等級的混凝土影響更顯著。

一般廢漿液中會含有剩余未經(jīng)水化的膠凝材料和外加劑等成分，因此，當(dāng)水灰比例一致時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度將有所提高。另外，混凝土強(qiáng)度多與其整體密度有關(guān)，當(dāng)廢漿液中水化后的水泥和礦物摻雜后，其料漿體一般較細(xì)膩，能發(fā)揮較好的填充效果，能更好地填充混凝土縫隙，當(dāng)其他條件未發(fā)生變化時(shí)，摻入廢漿液能在最大程度上提高混凝土的強(qiáng)度，使其高于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。同時(shí)，由于廢漿液中含有部分懸浮顆粒或活性較低的成分，當(dāng)取代量不斷增加時(shí)，上述成分的用水量和外加劑摻量不斷增加，會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降。

2.3 混凝土力學(xué)性能

影響混凝土強(qiáng)度的決定性因素是水泥強(qiáng)度與水膠之間的比值，用廢漿液代替部分拌和可以有效降低水膠比，提高混凝土的密度和強(qiáng)度。隨著廢漿液摻量的不斷增加，較小的水膠比極易導(dǎo)致混凝土工作性能下降，相應(yīng)地振搗、密實(shí)也較為困難，從而使其水化作用降低、產(chǎn)物變少，強(qiáng)度隨之下降。當(dāng)廢漿液的摻量不斷增加，水泥的終凝時(shí)間逐漸縮短，水泥膠砂強(qiáng)度的變化規(guī)律并不明顯。另外，混凝土的擴(kuò)展度和廢漿液的摻量成負(fù)相關(guān)，廢漿液不斷增加，其擴(kuò)展損失程度也處于增加狀態(tài)。當(dāng)廢漿液的摻量一致時(shí)，不同強(qiáng)度等級的混凝土工作性能變化并不明顯，當(dāng)廢漿液的摻量大于20%時(shí)，混凝土工作性能有所下降。通?；炷猎?d和28d的抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，當(dāng)廢漿液的摻量處于20%、30%時(shí)，不同強(qiáng)度等級的混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)生變化。而當(dāng)其摻量相同時(shí)，無論是7d還是28d，抗壓強(qiáng)度均無明顯變化。另外，由于廢漿液對混凝土工作性能的影響較大，因此，需要使用相容性較好的外加劑來提高混凝土強(qiáng)度。需要注意的是，廢漿液不能作為獨(dú)立的材料進(jìn)行混凝土拌和，結(jié)合相關(guān)試配結(jié)果，摻量比例要在20%以下。

3 結(jié)語

總之，建筑等行業(yè)的發(fā)展會產(chǎn)生大量的廢棄混凝土，混凝土的直接排放極易造成生態(tài)環(huán)境的破壞。為此，必須加強(qiáng)對廢漿液的研究，通過不斷提高混凝土強(qiáng)度，調(diào)整廢漿液摻量的方法，提高攪拌站的資源利用效率。