作者：李彥昌，王海波，楊榮俊

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、維持社會的可持續(xù)發(fā)展日益受到全社會的關(guān)注。商品混凝土由于其施工方便，有利于采用新技術(shù)、新材料，提高工程質(zhì)量等許多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。長期以來，商品混凝土攪拌站每天產(chǎn)生大量的漿水和廢料，混凝土攪拌設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備的清洗所產(chǎn)生的廢水一直是混凝土生產(chǎn)企業(yè)頭痛的問題。因此，合理回收利用廢水具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)境效益。

商品混凝土企業(yè)沖洗攪拌機(jī)、運(yùn)輸車后產(chǎn)生大量的廢水，廢水中含有水泥、集料、集料帶入的雜質(zhì)和外加劑等，清洗水泥漿或混凝土的水為強(qiáng)堿性，pH值高達(dá)12左右，隨意排放會污染環(huán)境。因此，攪拌站的固體廢棄物和廢水的資源化利用一直受到人們的高度重視，而將沉淀清澈后的廢水按一定比例與自來水混合再作為混凝土拌合水使用，是攪拌站廢水資源化利用的最有效途徑。

大量實(shí)驗(yàn)研究表明，攪拌站回收廢水會導(dǎo)致中低強(qiáng)度等級混凝土拌合物的坍落度和擴(kuò)展度變小，但影響幅度不大；對于中低強(qiáng)度等級混凝土，摻入廢水對其力學(xué)性能無不利影響，特別是低強(qiáng)度等級的混凝土，摻入廢水反而會使其力學(xué)性能有所提高。

結(jié)合商品混凝土攪拌站的生產(chǎn)狀況，通過商品混凝土回收機(jī)離心分離出砂石得到漿水，研究不同比例的廢水摻量和不同濃度的廢水對防水混凝土凝結(jié)時間、工作性能、力學(xué)性能和抗?jié)B性的影響，并分析其機(jī)理。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原材料

原材料：亞東P.O.42.5水泥，自來水，攪拌站回收廢水。水泥的基本性能見表1-2。礦渣粉和粉煤灰的相關(guān)性能分別見表3-4。

實(shí)驗(yàn)所用細(xì)集料為巴河河砂，細(xì)度模數(shù)為2.8，粗骨料為陽新5～31.5mm連續(xù)級配碎石，減水劑為聚羧酸高性能減水劑（帶引氣作用），含固量為11%，減水率為20%。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1廢水濃度的測定

回收的漿水濃度是不斷變化的，采用烘干的方式來測定其濃度，分別計(jì)算廢水在105℃的干燥箱內(nèi)烘干至恒重前后質(zhì)量的對比，其計(jì)算公式如式1。

大量廢水濃度的分析測定結(jié)果表明，廢水的濃度穩(wěn)定在4%～6%之間，本研究對漿水濃度為5%的廢水進(jìn)行成分分析，其結(jié)果如表5。從表5可以看出，廢水的技術(shù)指標(biāo)完全滿足混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)，且滿足于較高要求的預(yù)應(yīng)力混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2防水混凝土制備

采用4種不同水泥基材料的基準(zhǔn)配合比進(jìn)行混凝土試配，其中分別為C30P6（兩類）、C45P8和C50P8三個標(biāo)號，依據(jù)GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對混凝土的坍落度和經(jīng)時坍落度進(jìn)行測試，制作150mm×150mm×150mm的混凝土試件，養(yǎng)護(hù)1d后脫模取出，置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，到達(dá)3d、7d、28d和60d齡期后測試混凝土抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比如表6所示。依據(jù)基準(zhǔn)配合比，選取經(jīng)過陳化6h以上，漿水濃度為5%的廢水，對用水量中自來水和廢水的質(zhì)量比例進(jìn)行如下設(shè)定，見表7。

1.2.3水泥凝結(jié)時間的測定

水泥凈漿凝結(jié)時間的測試參照GB/T1346《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢測方法》進(jìn)行。

1.2.4電通量

電通量參考GB/T50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，試件在底面直徑100mm、高200mm的圓柱試模中成型，24h后拆模，置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28d后，將試件切割成（50±2）mm高的試塊，進(jìn)行真空處理后，最后進(jìn)行電通量的測試。

1.2.5抗水滲透性

抗水滲透性試驗(yàn)按GB/T50082—2009規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行，采用高度為150mm的圓臺形試件（上面直徑為175mm，底面直徑為185mm）。在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d，分別采用滲水高度法和逐級加壓法測定防水混凝土的抗?jié)B能力。

2分析與討論

2.1廢水對水泥凝結(jié)時間的影響

表8為廢水對水泥凝結(jié)時間的影響，其中廢水濃度為5%。從表8可以看出，全部使用廢水對水泥凝結(jié)時間影響較小。與自來水組對比，摻廢水的水泥凈漿的初凝、終凝時間相對短一點(diǎn)，可能是由于廢水中存在的部分水化水泥顆粒在水泥漿體中起到了成核作用，加速了水泥水化，所以凝結(jié)時間相對短一些。

2.2廢水對混凝土經(jīng)時坍落度的影響

商品混凝土的經(jīng)時坍落度直接關(guān)系到混凝土的泵送性能問題。研究了不同漿體濃度的廢水對混凝土0min、30min、60min和120min的坍落度的影響，其中基準(zhǔn)配合比采用表6中C30P6I的配合比，廢水與自來水的摻量比例為1∶1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

由表9可知，漿水濃度小于5%時，對混凝土初始流動性能影響不大；漿水濃度超過10%時，對混凝土初始流動性能有較大影響，且隨著濃度的增加，坍落度損失增大。相對而言，廢水作為混凝土拌合水時比自來水組的坍落度損失更大。這主要是由于廢水中含有一定量的氫氧化鈣，導(dǎo)致整個體系中的堿性環(huán)境提高，從而加速了膠凝材料的水化。另一方面，廢水中的細(xì)小顆粒，在一定程度上誘導(dǎo)膠凝材料成核作用，也不利于混凝土的經(jīng)時坍落度。因此，較低漿體濃度的廢水對混凝土的工作性能影響不大。

2.3廢水對不同等級混凝土強(qiáng)度的影響

廢水對不同等級混凝土強(qiáng)度的影響見表10，其中漿水濃度均為5%。

從表10可以看出，對于低標(biāo)號混凝土（C30P6），隨著拌合水中廢水比例增大，混凝土早期強(qiáng)度逐漸降低，但后期強(qiáng)度變化不大，且廢水拌制混凝土的后期強(qiáng)度還略有增大；相對而言，較高比例的礦物摻和料配制的混凝土（C30P6Ⅰ），早期強(qiáng)度下降比較明顯。這主要是由于礦物摻和料的早期火山灰活性較低，與此同時，在較低膠凝材料用量的情況下，廢水中的細(xì)小顆粒阻礙了膠凝材料之間的接觸率，從而不利于水化進(jìn)程。而對于高標(biāo)號（C45P8、C50P8）混凝土而言，摻加廢水后，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度均有明顯增長。配制高標(biāo)號混凝土?xí)r，水泥用量較高，早期水化迅速；同時由于廢水中含有大量的氫氧化鈣，有利于促進(jìn)礦物摻和料的火山灰活性，廢水中所含的水泥和礦物摻和料等活性成分也加速了水化進(jìn)程。另一方面，廢水中的細(xì)小顆粒在后期很好地填充在混凝土體系空隙中，增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度，有利于后期強(qiáng)度的增長。

2.4廢水對混凝土電通量的影響

圖1為廢水對混凝土電通量的影響，其中漿水濃度為5%。

從圖1可知，總體而言，廢水對混凝土的抗?jié)B性能影響不大。而相比之下，在配制低標(biāo)號混凝土?xí)r，膠凝材料用量低，采用較高比例的礦物摻和料時，隨著廢水用量比例的增加，試件的電通量逐漸減小；而采用低比例礦物摻和料時，隨著廢水用量的增加，試件的電通量逐漸增大。這主要是由于廢水中較高含量的氫氧化鈣，在較高比例的礦物摻和料的情況下，提高了礦物摻和料的二次水化反應(yīng)率，增加了混凝土的密實(shí)度，從而降低了電通量。另一方面，廢水對高標(biāo)號混凝土的抗?jié)B性能影響不大。

2.5廢水對混凝土抗?jié)B性的影響

在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d后分別采用逐級加壓法和滲水高度法進(jìn)行抗?jié)B性測試，通過逐級加壓法測定C30P6Ⅰ、C30P6Ⅱ和C45P8、C50P8均達(dá)到P6、P8抗?jié)B等級。采用滲水高度法測試過程中將水壓加到1.2MPa，持續(xù)24h后測定其滲水高度，同時分別測定不同標(biāo)號A（未摻廢水）、E（全摻廢水）兩組試樣的滲水高度。由圖2可知，采用廢水制備混凝土?xí)r，不同標(biāo)號混凝土滲水高度均有下降，而當(dāng)制備高礦物摻合料摻量的混凝土?xí)r，廢水制備混凝土的滲水高度進(jìn)一步下降。水泥混凝土的滲透性主要由體系中連通的毛細(xì)孔決定，該類孔隙水量越多，水泥混凝土的抗?jié)B性越差。因此，廢水的高堿性促進(jìn)礦物摻合料的二次水化作用，降低了孔隙率，提高混凝土的密實(shí)度，進(jìn)而提高了其抗?jié)B性能，這與抗?jié)B性結(jié)果相一致。

3結(jié)論

針對目前商品混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過商品混凝土回收機(jī)的離心分離手段，取得廢棄漿水并加以回收利用，較為系統(tǒng)地研究了廢水對防水混凝土凝結(jié)時間、工作性能、強(qiáng)度及抗?jié)B性能的影響規(guī)律，得到如下結(jié)論：

1）廢水的加入對水泥的凝結(jié)時間影響較小，隨著漿體濃度的增加，混凝土的工作性能逐漸變差，相對于自來水而言，廢水對混凝土的經(jīng)時坍落度損失影響較大。

2）廢水在一定程度上提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，有利于試件的強(qiáng)度發(fā)展。當(dāng)采用廢水配制低標(biāo)號混凝土?xí)r，其早期強(qiáng)度偏低，但后期強(qiáng)度發(fā)展良好。廢水配制高標(biāo)號混凝土?xí)r，其堿性環(huán)境和細(xì)小顆粒的填充作用有利于混凝土強(qiáng)度的發(fā)展。

3）電通量測試和抗?jié)B性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廢水有利于混凝土的抗?jié)B性能，較高比例的礦物摻和料在廢水的堿性環(huán)境下有利于二次水化，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度。