预拌混凝土厂回收废水对C30混凝土的影响研究

2018-01-22欧阳孟学李国新任慧超

商品混凝土 2018年1期

欧阳孟学，李国新，任慧超

（1. 西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西西安 710055；2. 中建西部建设北方有限公司，陕西西安 710086）

0 前言

近年来我国建筑业飞速发展，然而我国水资源却是相当匮乏。在建筑产业链中，混凝土搅拌站是用水大户，每天需要消耗大量的水资源，但混凝土搅拌站产生的废水具有碱度高、悬浮颗粒（水泥水化产物及矿粉）多的特点[1]，如何将搅拌站生产废水回收利用，与自来水进行混合作为拌合用水应用于混凝土生产中，成为众多学者争先研究的问题[2]。

程永伟[3]通过扫描污水和普通饮水的微观结构，比较完善地分析了污水用于拌合水的反应机理以及对混凝土力学性能的影响；李章健、冷发光、丁威等[4]发现循环水混凝土拌合物工作性能与普通自来水混凝土相差不多，但具有一定的缓凝作用。何廷树、李小玲、王福川等[5]通过试验表明，随着混凝土拌合用水中废水掺量的增大，水泥净浆的流动度相对变差，试样的早期抗压强度提高，但后期强度增长慢，其对于强度的影响不大。俞黎明[6]对预拌混凝土“三废”进行回收综合利用，将分离出的废浆、沉渣、分离水重新利用，达到了零排放的标准。

本文主要通过不同浓度废水按不同掺量与自来水混合作为拌合用水，研究其对混凝土工作性能和力学性能的影响，为混凝土试配以及最终的生产提供数据保证与技术依据。

1 试验原材料、配合比

1.1 试验原材料

（1）水泥：陕西冀东水泥生产的冀东牌 P·O42.5级水泥，其性能指标见表1。

（2）骨料：细骨料，西安渭河中砂，细度模数2.1，含泥量为 2.9%；粗骨料，5～31.5mm 连续级配卵石，含泥量 1.3%，针片状含量 2%，压碎指标 5.0%。

（3）矿物掺合料：陕西渭南电厂，Ⅱ级粉煤灰，其 45μm 方孔筛余量为 15.4%；陕西韩城电厂，德龙牌S95 级矿渣粉，其比表面积为 455m2/kg。

（4）外加剂：西安某外加剂厂生产的聚羧酸减水剂，含固量 18.5%。

（5）拌合水：自来水，pH 值 7.0；废水，西安某商混站冲地、冲洗搅拌车、搅拌机和报废混凝土分离废水，经 2 级沉淀池沉淀后，取得浓度为 1.0%。

表1 所用水泥的物理性能

1.2 试验配合比

试验开展选用西安某公司 C30 商品泵送混凝土配比，在此基础上进行一定调整，具体配比见表2。

2 试验内容

2.1 废水—水泥胶砂试验研究

流动度试验、胶砂抗压强度试验参照 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》及 GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》标准进行。通过不同掺量（0%、20%、40%、60%、80%、100%）废水替代试验用水，观察废水对整个胶凝体系流动性、胶砂抗压强度（3d、28d）的影响规律及变化情况。

表2 试验配合比 kg/m3

2.2 废水对混凝土工作性能及力学性能影响的试验研究

试验参考 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规范，通过不同掺量（0%、20%、40%、60%、80%、100%）废水替代试验用水，观察废水对混凝土工作性能及抗压性能的影响。

3 试验结果与分析

3.1 废水—水泥胶砂试验结果分析

3.1.1 水泥净浆流动度

通过试验，不同废水掺量对水泥净浆流动度的影响如表3 所示。

表3 不同废水掺量下水泥净浆流动度

从表3 数值来看，掺入废水的水泥净浆流动度均小于基准试样，但随废水掺量的增加，水泥净浆流动度减小程度呈现出先大后小的变化趋势，分析原因可能是掺量较少时废水中含有的水泥、粉煤灰等活性成分，变相增加了胶凝材料用量，而实际用水量却有所减少，故引起净浆流动度减小的情况；随废水掺量的增加，其内部引入的外加剂（主要为聚羧酸减水剂）含量也在增加，有效减少了用水量，从而引起流动度的增大。

3.1.2 水泥胶砂强度

胶砂试件养护到达相应龄期时取出擦拭晾干，采用电动抗折试验机进行抗折测试，抗折做完后用进行抗压测试，各掺量废水胶砂试块强度发展趋势如表4、图1所示。

表4 各掺量废水胶砂试块抗压强度表

图1 不同掺量废水胶砂试件抗压强度变化趋势图

由图1 可知，3d、28d 龄期时，试件强度均随废水掺量的增加呈现出先减后增的变化趋势，在废水掺量为20% 时，试件各龄期强度最低，其 3d、28d 抗压强度分别为 24.9MPa 及 47.3MPa；废水掺量为 100% 时，试件 3d、28d 龄期抗压强度分别为 30.1MPa 及 53.0MPa，且 28d 龄期强度高于基准。分析原因可能是废水中含有水泥、粉煤灰、外加剂等活性成分，由于强度主要决定于骨料浆体界面之间的过渡区及浆体内部的毛细孔缺陷等，而废水中水泥浆体比较细，刚好填充空隙，提高密实度，可以提高强度。因此，在水灰比相同情况下，掺入比例较高的废水后水泥胶砂试样的抗压强度有一定的增加。

3.2 C30 混凝土工作性能及抗压强度

通过混凝土试配，可以得到不同废水掺量的 C30 混凝土工作性能及抗压强度的变化，结果如表5 所示。

表5 不同废水掺量下混凝土工作性能及抗压强度

在试配过程中发现，随废水掺量的增加，混凝土工作性能波动较大，且混凝土黏性较大；不同龄期时，混凝土抗压强度均随废水掺量的增加先增后减。3d、7d 龄期时，混凝土抗压强度在 40% 废水掺量时达到峰值，28d 龄期时，混凝土强度在 20% 废水掺量下最高，达到了 41.4MPa；商混站废水中含有水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂等活性成分，因此在水灰比相同的情况下，混凝土的强度会有一定程度的增加。但是，废水中也会含有一些悬浮颗粒以及活性不高的成分，这些成分的存在会增加用水量，更重要的是会降低强度。因此，废水中活性成分与惰性成分比重的高低，会影响废水对于混凝土强度的影响。