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攪拌站廢水作為混凝土拌和用水的試驗研究張凱峰;姚源;趙世冉;劉康;王信鴿;劉行宇;101-103
【機構】 中建商品混凝土西安有限公司；
【摘要】 通過水泥淨漿試驗和膠砂試驗,研究了不同濃度廢水在不同摻量下對水泥標準稠度需水量、凝結時間及水泥砂漿流動度、強度影響規律。在此基礎上研究了1%濃度下,不同摻量廢水對C60混凝土強度的影響規律。結果表明:隨著廢水摻量增加,水泥膠砂的流動度降低,但降低幅度不大,凝結時間延長;不同濃度廢水對膠砂試塊強度影響規律不同,且存在最佳摻量。1%濃度下,廢水摻量為80%時,C60混凝土抗壓強度達到最高。
【關鍵詞】 攪拌站廢水； 濃度； 水泥； 混凝土； 性能；
0引言
目前，我國水資源日益匱乏，一方面，混凝土攪拌站大量利用飲用水作為混凝土拌合水，對水資源造成了極大的浪費[1]；另一方面，攪拌站在沖洗、攪拌、運輸、清洗泵送設備及場地時會產生大量的攪拌站廢水，對環境造成了較大的汙染[2]。因此，將攪拌站廢水與清水按一定比例混合作為混凝土拌合水，是提高混凝土廢水資源化利用率的重要舉措。混凝土攪拌站拌合水中殘留有一定量的水泥、礦物摻和料及外加劑，pH值較高。已經有學者對攪拌站廢水製備混凝土有了一定的研究，但大多集中在對較低強度（C20~C40）混凝土的研究[3]，對中高強度混凝土的研究較少。為綜合考慮攪拌站廢水對於水泥及混凝土的應用價值，試驗研究了廢水對水泥凝結、硬化以及強度的影響規律。並利用攪拌站廢水製備了強度等級為C60的混凝土，研究了廢水摻量對其強度的影響規律。
1 試驗原料
1.1原材料
（1）水泥：陝西冀東水泥生產的P·O 42.5水泥，其基本性能如表1所示。
表1水泥的基本性能
1.2 試驗方法
廢水的濃度，pH值測試參考JGJ63—2006《混凝土用水標準》，氯離子的測定參考GBT11896-1989《水質氯化物的測定方法》，硫酸根離子的測定參考標準GB11899-1989《水質硫酸鹽的測定》。膠砂流動性參照GB/T2419-2005《水泥膠砂流動度測定方法》標準試驗來測試。水泥標準稠度需水量、凝結時間和安定性試驗參照GBT1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》。膠砂強度實驗按GB/T 17671-2005《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》標準進行攪拌，其中膠砂比1:1.5，水膠比為0.35，成型尺寸為40mm×40mm×160mm，在標準恆溫恆溼養護箱養護1d後脫模進行標準養護至齡期。混凝土強度按照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法》標準進行相關操作。
2 試驗結果及分析討論
2.1對水泥膠砂流動度的影響
濃度分別為1%、2%和3%的廢水以不同摻量加入到水泥砂漿中，其膠砂流動性試驗結果如圖1所示。
從圖1中可以看出，摻不同濃度廢水試件的膠砂流動性，相較於基準試樣的流動度，均有所降低。且1%濃度廢水對水泥膠砂流動度的影響比較明顯。這主要由於廢水中含有的固體懸浮顆粒細度較低，且有一定的吸附性。因此，在相同用水量的情況下，摻入廢水後膠砂流動度降低。
2.2對標準稠度需水量、凝結時間的影響
實驗對比了在不同濃度下，不同比例廢水與清水混合對水泥標準稠度和凝結時間的影響，試驗結果如圖2和圖3所示。
由圖3可知，和清水試驗組相比，摻廢水的試件初凝和終凝時間均有所增加，且廢水摻量越大，緩凝時間越長。但整體都滿足水泥凝結時間的規定。摻1%濃度廢水試件，凝結時間先變大後變小，變化幅度不明顯，但整體都高於基準的初凝和終凝時間；摻2%濃度廢水試件，隨摻量的增加先減小後變大；摻3%濃度廢水緩凝時間最長。主要由於泵送混凝土中普遍使用的減水劑含有緩凝組分，使攪拌站的廢水有一定緩凝作用，水中懸浮的水泥或摻和料顆粒也會吸附部分外加劑，使緩凝組分釋放。且廢水中的Ca（OH）2導致水鹼性增強，在一定程度上抑制了水化速率。以上這些原因，都會導致水泥的初凝時間和終凝時間有所延長。
2.3對膠砂強度的影響
摻不同濃度廢水水泥膠砂抗壓強度變化如圖4所示。
從圖4可以得知，不同濃度的廢水加入到水泥膠砂試塊中，其影響規律也不同。由圖4（a）可得，1%濃度廢水摻量的水泥3d，7d抗壓強度隨著廢水摻量的增加先減小後增加，但整體都小於基準抗壓強度，其中摻量100%試樣的28d抗壓強度高於基準。綜合來看，最佳摻量為100%。同理，從圖4（b）和4（c）可知，其廢水最佳摻量均為80%。
廢水是由廢棄的漿料經沉澱後得到，含有部分水泥，粉煤灰，礦粉等活性成分，細度較細，這些活性成分一部分作為惰性摻和料填充在膠凝試件內部；另一部分被鹼性激發，生成水硬性的水化硅酸鈣膠凝，改善體系孔結構，以上兩種方式均可提高試件的密實度，從而提高試件的早期強度和後期強度。
2.4 製備混凝土
在研究了廢水對水泥性能的影響規律後，為了更好的瞭解廢水對混凝土性能的影響，現選用濃度為1%的廢水，製備C60混凝土，其配合比如表3所示。研究不同摻量的廢水對混凝土力學性能的影響，結果如表4所示。
表3 C60混凝土配合比
從表4可以看出，隨著廢水摻量的增加，混凝土的抗壓強度呈現先增大後減小的趨勢，廢水為摻量80%時，混凝土抗壓強度達到最高。綜合表4可以看出，所有廢水摻量的混凝土早期和後期強度均達到了C60混凝土的設計要求，說明廢水作為混凝土拌合水不但能節約資源，還能生產出滿足生產需要的混凝土，因此，可以在滿足混凝土工作性能的前提下，適當增加拌合水的用量。
3 結論
（1）通過對水泥膠砂流動度的測試可知，加入不同濃度的廢水在不同摻量下，水泥膠砂的流動度均小於不摻廢水試件的流動度，但降低的幅度不大。
（2）由於廢水中含有懸浮顆粒，隨著廢水摻量的增加，水泥的標準稠度需水量增加，凝結時間有所延長，但均能滿足混凝土拌合用水的標準要求。
（3）不同濃度廢水加入到水泥膠砂試塊中，影響規律不同。綜合來看，1%濃度廢水最佳為100%，2%濃度和3%濃度廢水的最佳摻量均為80%。
（4）用濃度1%廢水製備強度等級C60的混凝土，不同廢水摻量的混凝土均能滿足混凝土拌合物力學性能的要求，廢水摻量為80%時，混凝土抗壓強度最高。
參考文獻：
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