張意，陳家全，何小勇

預(yù)拌混凝土廢水泥漿循環(huán)利用研究

張意1，陳家全2，何小勇3

（1重慶建工住宅建設(shè)有限公司重慶4000152重慶建工新型建材有限公司重慶4011223重慶電網(wǎng)建設(shè)有限公司重慶400039）

本文針對(duì)社會(huì)普遍關(guān)注的預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水泥，展開(kāi)循環(huán)利用研究，為廢水泥漿在預(yù)拌混凝土生產(chǎn)中再循環(huán)利用提供了技術(shù)保障，同時(shí)解決了廢水泥漿的環(huán)境污染和資源化利用問(wèn)題。

廢水泥漿；預(yù)拌混凝土；循環(huán)利用

1 緒論

廢水泥漿是預(yù)拌混凝土攪拌站生產(chǎn)中產(chǎn)生的一種混凝土廢料，多置于攪拌站的三級(jí)沉淀池中，包含沖車(chē)水、雨水、未水化的水泥、集料以及各種外加劑等。隨著我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷向前推進(jìn)，預(yù)拌混凝土在全國(guó)大中城市得到了迅速推廣應(yīng)用，混凝土攪拌站也隨之高速發(fā)展。目前，我國(guó)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)眾多，產(chǎn)品已形成系列化，但存在技術(shù)水平參差不齊、智能化程度不高和環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)等缺點(diǎn)，所以廢水泥漿就隨之大量產(chǎn)生。這不僅使預(yù)拌混凝土企業(yè)每年要支付大量的垃圾處理費(fèi)，同時(shí)堆放掩埋這些廢水泥漿占用大量的土地，造成了資源浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了我們生存的環(huán)境。若能將預(yù)拌混凝土企業(yè)的廢水泥漿再循環(huán)用于混凝土的拌制中，既可廢物利用，又節(jié)約成本，其意義重大，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了預(yù)拌混凝土技術(shù)的“環(huán)?；焙汀熬G色化”。限公司，為深灰色絮狀凝膠態(tài)，含固量在15%左右。

水泥：重慶拉法基水泥，42.5R，普通硅酸鹽水泥。

集料：細(xì)集料主要采用歌樂(lè)山機(jī)制砂和長(zhǎng)江特細(xì)砂，粗集料采用歌樂(lè)山5～10mm碎石和10～20mm碎石。

粉煤灰：采用重慶珞璜Ⅱ級(jí)粉煤灰。

外加劑：采用重慶“三圣”FDN－OR緩凝高效減水劑，推薦摻量為1.5～2.5%。

水：試驗(yàn)用水為自來(lái)水。

2.2 廢水泥漿研究

為了準(zhǔn)確客觀地評(píng)價(jià)廢水泥漿利用價(jià)值，試驗(yàn)研究廢水泥漿的三種狀態(tài)，即澄清液狀態(tài)、全漿狀態(tài)和干粉狀態(tài)下的性能狀況。

2.2.1 廢水泥漿中澄清液的研究

根據(jù)《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63－2000）要求，主要測(cè)試了廢水泥漿澄清液PH值、可溶物、不溶物、氯化物、硫酸根、堿含量。

2 廢水泥漿對(duì)混凝土性能的影響

2.1 主要原材料

廢水泥漿：試驗(yàn)所用廢水泥漿，來(lái)自重慶建工新型建材有

表1 廢水泥漿中澄清液的質(zhì)量指標(biāo)

從表1中可以看出：四次取樣的廢水泥漿澄清液所測(cè)試的PH值、可溶物、氯化物、硫酸根、堿含量均符合混凝土拌合用水的水質(zhì)要求，可直接用于混凝土。

2.2.2 廢水泥漿中全漿的研究

為了解廢水泥漿中全漿（固含量20%）的基本性能，試驗(yàn)測(cè)試了膠砂流動(dòng)性能和活性指數(shù)，所采用的配合比及測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 廢水泥漿中全漿膠砂試驗(yàn)用配合比

表3 廢水泥漿中全漿對(duì)膠砂各性能的影響

由表3可以看出：隨著全漿狀態(tài)廢水泥漿摻量的不斷增加，流動(dòng)度比隨之先增加后下降，且流動(dòng)度比均大于100%；摻量為20%時(shí)，膠砂流動(dòng)性最大。各齡期的活性指數(shù)和抗折、抗壓強(qiáng)度隨著摻量的增加大致呈先增加后下降的趨勢(shì)，當(dāng)摻量為5%時(shí)的水泥膠砂活性指數(shù)和抗折、抗壓強(qiáng)度最高。

2.2.3 廢水泥漿中干粉的研究

為了解廢水泥漿中干粉有機(jī)物、碳和其他有害物質(zhì)的含量，試驗(yàn)測(cè)試了不同時(shí)間、不同批次廢水泥漿中干粉的燒失量波動(dòng)情況，分別為4.2%、4.6%、6.5%、5.8%、4.6%、5.2%、6.2%、6.9%、4.0%、4.3%、4.9%、5.8%、4.7%、7.8%，燒失量在4.0%～7.8%之間波動(dòng)。

2.3 廢水泥漿對(duì)混凝土工作性能的影響

良好的工作性能是預(yù)拌混凝土順利施工和質(zhì)量保證的前提。因此，有必要研究廢水泥漿對(duì)混凝土工作性能的影響。本試驗(yàn)分別研究了配制C30、C40、C50混凝土?xí)r，不同摻量的廢水泥漿（折取代固含量為2%、4%、6%、8%）對(duì)混凝土流動(dòng)度、擴(kuò)展度和經(jīng)時(shí)損失的影響，混凝土配合比和測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4、表5和圖1。

表4 混凝土配合比（kg/m3）

表5 混凝土工作性能測(cè)試結(jié)果

圖1 廢水泥漿對(duì)混凝土坍落度的影響

從表5和圖1中可以看出：混凝土的坍落度和坍落度保留值均隨著廢水泥漿摻量的提高而逐漸減少。但混凝土拌合物的擴(kuò)展度出現(xiàn)低于300mm，無(wú)法進(jìn)行泵送施工的情況卻因強(qiáng)度等級(jí)不同有所區(qū)別，C30、C40和C50混凝土分別在廢水泥漿折固含量摻量為6%、4%和2%時(shí)產(chǎn)生。

2.4 廢水泥漿對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度是混凝土質(zhì)量的核心指標(biāo)。本次試驗(yàn)研究對(duì)混凝土3天、7天和28天的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的影響，以便更好地控制使用摻量。混凝土配合比和測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4、表6和圖2～圖4。

圖2 廢水泥漿對(duì)7d混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

2.4.1 對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

從圖2中可以看出：配制的C30～C50混凝土28天抗壓強(qiáng)度均隨著廢水泥漿摻量的增加，呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)廢水泥漿摻量為2%時(shí)所配制C30、C40和C50混凝土強(qiáng)度最高。從圖2中還可以看出，C30混凝土隨廢水泥漿摻量的提高抗壓強(qiáng)度變化較小，而C40和C50混凝土隨廢水泥漿摻量的提高抗壓強(qiáng)度變化較大。

2.4.2 對(duì)抗折強(qiáng)度的影響

從圖3、圖4中可以看出：C30混凝土隨著廢漿摻量的增加抗折強(qiáng)度變化不大，7天和28天抗折強(qiáng)度均在同一等級(jí)內(nèi)波動(dòng)。C40、C50混凝土抗折強(qiáng)度變化隨著廢水泥漿摻量提高28d抗折強(qiáng)度先增加后減少；摻量為2%時(shí)混凝土28天抗折強(qiáng)度最高，分別為7.83 MPa和8.08MPa，之后隨著摻量的提高抗折強(qiáng)度逐漸下降。

圖3 廢水泥漿對(duì)混凝土7d抗折強(qiáng)度的影響

圖4 廢水泥漿對(duì)混凝土28d抗折強(qiáng)度的影響

表6 抗壓、抗折強(qiáng)度表（單位：MPa）

表7 混凝土裂縫結(jié)果表

圖5 廢水泥漿對(duì)混凝土裂縫出現(xiàn)時(shí)間的影響

2.5 廢水泥漿對(duì)混凝土抗裂性能的影響

早期塑性收縮開(kāi)裂就是指尚處于塑性階段的新拌混凝土體系的塑性變形的發(fā)展變化直至最終開(kāi)裂的過(guò)程。配制參數(shù)對(duì)混凝土塑性收縮及其開(kāi)裂趨勢(shì)的影響，主要是改變新拌混凝土的物理塑性狀態(tài)和化學(xué)水化進(jìn)程。早期防裂也是現(xiàn)代混凝土施工控制難點(diǎn)，因此，如何使廢水泥漿循環(huán)利用后，避免混凝土開(kāi)裂，從而保證混凝土耐久性能，是廢水泥漿循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

本次試驗(yàn)采用混凝土平板法抗裂試驗(yàn)，參考ACI試驗(yàn)方法，分別從對(duì)混凝土裂縫出現(xiàn)的時(shí)間、裂縫發(fā)展速度（從出現(xiàn)裂縫到橫向貫穿所用時(shí)間，以及貫穿時(shí)的最大裂縫寬度）和5h裂縫寬度進(jìn)行了分析，混凝土配合比和測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4、表7和圖5～圖7。

圖6 廢水泥漿對(duì)混凝土裂縫發(fā)展速度的影響

圖7 廢水泥漿對(duì)混凝土5h最大裂縫的影響

通過(guò)以上結(jié)果和趨勢(shì)圖可以看出：摻入廢水泥漿后混凝土有裂縫產(chǎn)生，隨著摻量的增多，裂縫出現(xiàn)的時(shí)間越來(lái)越早，裂縫的發(fā)展速度越來(lái)越快，但三個(gè)等級(jí)的5h裂縫寬度變化趨勢(shì)有所不同。對(duì)C30混凝土，隨著廢漿摻量的增多，其5h裂縫最大寬度越來(lái)越大；而對(duì)C40混凝土，其最大裂縫寬度是在取代量為6%的時(shí)候；C50混凝土的5h寬度變化更復(fù)雜，它的趨勢(shì)線為波浪形折線?？偟淖兓?guī)律是：隨著廢水泥漿摻量的增加，混凝土塑性收縮和干燥收縮裂縫出現(xiàn)時(shí)間越來(lái)越早，裂縫的發(fā)展速度越來(lái)越快，但5h最大裂縫寬度上，三個(gè)等級(jí)混凝土沒(méi)有表現(xiàn)出一致的規(guī)律。

3 結(jié)論

（1）廢水泥漿各指標(biāo)均符合混凝土拌合用水要求，可直接用于混凝土。

（2）混凝土坍落度和坍落度保留值均隨廢水泥漿摻量的提高而逐漸減少。

（3）抗壓強(qiáng)度隨著廢水泥漿料摻量的提高，呈現(xiàn)出先增加后減少趨勢(shì)，且不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土最佳摻量不同。

（4）當(dāng)取代量為2%以?xún)?nèi)時(shí)，抗裂性能與基準(zhǔn)混凝土相當(dāng)。當(dāng)取代量大于2%時(shí)，隨著摻量的增加，裂縫出現(xiàn)越來(lái)越早，發(fā)展速度越來(lái)越快。

（5）建議廢水泥漿在等級(jí)不超過(guò)C40的預(yù)拌混凝土中利用，且取代膠凝材料用量不超過(guò)2%（折固含量）。

[1]馬新偉，鈕長(zhǎng)仁，董志揚(yáng)等.廢水泥漿在混凝土中應(yīng)用的可能性初探[J].混凝土，1999.5

[2]李夏偉.如何實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)廢水零排放[J].廣東建材，2003，(4).

[3]白志民，肖儀武.低溫煅燒高嶺土火山灰活性對(duì)水泥石結(jié)構(gòu)的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)2003，(7).

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Studies on Recycling Waste Slurry of Ready-mixed Concrete

This paper studies recycling waste slurry which is seen widespread in production in ready-mixed concrete production process.As a result,this paper provides technical support for recycling waste slurry in ready-mixed concrete production process,and therefore,solves environmental pollution and resource utilization of waste slurry.

waste slurry;ready-mixed concrete;recycling

TU9528

A

1671-9107（2010）06-0035-05

10.3969／j.issn.1671－9107.2010.6.035

2010－3－17

張意（1981－），男，工程師，重慶建工住宅建設(shè)有限公司科技質(zhì)量部副經(jīng)理。