梅 超 郭 偉 李志堅(jiān)

（1珠海澳砼商品混凝土有限公司；2珠海春禾新材料研究院有限公司）

0 引言

隨著我國(guó)基建工程不斷地開(kāi)工建設(shè)帶動(dòng)了商品混凝土行業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化程度高、集中攪拌生產(chǎn)商品混凝土的攪拌站，在保證了混凝土質(zhì)量的前提下極大地提高了生產(chǎn)效率，因此得以迅速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于一些混凝土工程量大、工期長(zhǎng)、工地集中的大、中型水利、電力、橋梁等工程中[1]。

混凝土攪拌站保證了工程建設(shè)正常推進(jìn)的同時(shí)，在混凝土的生產(chǎn)以及清洗泵送設(shè)備和場(chǎng)地的過(guò)程中也產(chǎn)生了大量的廢水廢漿。這些廢水廢漿中主要包含有水、未水化的水泥顆粒、殘留的礦物摻合料和外加劑等，呈堿性，其PH可達(dá)12以上。如果對(duì)這些廢料廢水不加以處理直接排放，不僅會(huì)對(duì)排污系統(tǒng)造成堵塞，還會(huì)對(duì)周邊土壤和水質(zhì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。據(jù)行業(yè)內(nèi)相關(guān)人員統(tǒng)計(jì)，混凝土攪拌站每生產(chǎn)1m3混凝土的同時(shí)大約會(huì)產(chǎn)生40㎏的廢渣和0.1m3的廢水廢漿。而隨著國(guó)民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和我國(guó)環(huán)保壓力的增加，在混凝土的生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)行清潔生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)變得越來(lái)越重要。在保證混凝土施工質(zhì)量要求的前提下，攪拌站如果能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水廢漿進(jìn)行技術(shù)處理后循環(huán)利用，不僅能有效地減少?gòu)U棄物的排放，降低對(duì)周圍環(huán)境污染，還能減少?gòu)U料對(duì)場(chǎng)地的占用，降低生產(chǎn)成本，具有很高的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。因此，越來(lái)越多的混凝土生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員開(kāi)始重視對(duì)混凝土攪拌站廢水廢漿的回收利用，并開(kāi)展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。

1 廢水廢漿對(duì)混凝土性能的影響

1.1 對(duì)水泥膠砂性能的影響

施展[3]等通過(guò)對(duì)攪拌站廢漿進(jìn)行成份與形貌分析，研究了不同廢漿摻量對(duì)凈漿流動(dòng)性和經(jīng)時(shí)損失的影響后發(fā)現(xiàn)，隨著廢漿摻量的增加，水泥凈漿的流動(dòng)性下降，經(jīng)時(shí)損失增大，其中當(dāng)廢水固含量在4%以下時(shí)，水泥凈漿的1h經(jīng)時(shí)損失小于20mm，當(dāng)廢水固含量超過(guò)4%之后，會(huì)使水泥凈漿的1h經(jīng)時(shí)損失顯著增大，達(dá)55～95mm，而向水泥凈漿中摻入保坍劑后也不能完全緩解經(jīng)時(shí)損失。馬新偉[4]等通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同摻量以及不同齡期的廢漿對(duì)水泥膠砂試樣3天和28天強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明：不同齡期和不同摻量的廢漿均能不同程度地提高水泥膠砂的3天抗壓強(qiáng)度，但是對(duì)水泥膠砂的28天抗壓強(qiáng)度影響卻不明顯，其中當(dāng)廢漿齡期為12小時(shí)，摻量為6%時(shí)，水泥膠砂的3天和28天強(qiáng)度最高，效果最好。白延平[5]等分別將廢水泥漿澄清液、水泥漿體以及干燥后的廢漿粉體摻入到水泥膠砂中，研究了對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度以及抗壓強(qiáng)度的影響。通過(guò)與基準(zhǔn)膠砂組做對(duì)比后發(fā)現(xiàn)：摻入了廢水泥漿澄清液和水泥漿體的膠砂試樣，其流動(dòng)度與基準(zhǔn)組相比會(huì)增大，但其28天和56天抗壓強(qiáng)度均無(wú)明顯變化；而采用廢漿粉末取代水泥后會(huì)導(dǎo)致膠砂的流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度均大幅下降，其中當(dāng)廢漿粉末的摻量為30%時(shí)，水泥膠砂的28天活性指數(shù)最低只有24.6%。

廢水泥漿影響水泥膠砂性能的原因主要是由于廢漿干燥后的粉體中，主要是已經(jīng)水化的水泥產(chǎn)物和細(xì)集料，而干燥后的這些粉末顆粒表面孔隙多、自身的含泥量和燒失量大，在制備水泥膠砂時(shí)會(huì)吸附更多的水，從而使水泥膠砂的流動(dòng)度明顯降低。而廢水泥漿會(huì)對(duì)水泥膠砂試樣早期強(qiáng)度的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用是因?yàn)椋夯炷林兴嗟乃^(guò)程本身就比較漫長(zhǎng)，齡期較短的廢水廢漿在放置時(shí)已經(jīng)水化生成了一部分水化產(chǎn)物，這些水化產(chǎn)物在一定程度上能促進(jìn)水泥的進(jìn)一步水化，加快混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展，同時(shí)在一定時(shí)間內(nèi)這些廢水廢漿仍然具備繼續(xù)水化的潛力。

1.2 對(duì)混凝土工作性能的影響

劉志杰[6]等將攪拌站的廢水與飲用水混合后制備出了C20、C30、C40三種不同強(qiáng)度的混凝土，并研究了廢水摻量對(duì)混凝土工作性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：為了保證混凝土良好的工作性能，C20、C30、C40混凝土中廢水的最大摻量分別為60%、40%和20%。當(dāng)廢水的摻量在不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中超過(guò)了上述最大值時(shí)，摻量越大，混凝土的塌落度和流動(dòng)性降低得也就越快。張廣勇[7]等將廢水泥漿中的沉淀物烘干后制備出了不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，研究發(fā)現(xiàn)在中低強(qiáng)度等級(jí)混凝（C30、C40）中，當(dāng)烘干后的沉淀粉料摻量不超過(guò)12%時(shí)，混凝土仍具備良好的工作性能和力學(xué)性能，能夠滿足工地施工質(zhì)量的要求。彭孟啟[8]等通過(guò)與清水作對(duì)比，研究了攪拌站廢水廢漿的澄清液對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的初始坍落度、擴(kuò)展度、1小時(shí)坍損、1小時(shí)后擴(kuò)展度的影響。結(jié)果表明加入廢水廢漿的澄清液后，不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的初始坍落度和初始擴(kuò)展度基本沒(méi)有變化，同時(shí)存放了一定時(shí)間的廢漿澄清液還能改善混凝土的1小時(shí)坍損。

廢水廢漿對(duì)混凝土工作性能產(chǎn)生影響的主要原因是普通硅酸鹽水泥在水化過(guò)程中，水泥熟料中的礦物硅酸三鈣和硅酸二鈣與混凝土中的自由水結(jié)合會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣使環(huán)境呈堿性，而攪拌站的廢水澄清液本身為含有大量氫氧根離子的堿性溶液，將廢漿澄清液用于制備混凝土?xí)r，會(huì)抑制水泥熟料中硅酸三鈣和硅酸二鈣與自由水的結(jié)合，使混凝土中自由水的消耗相對(duì)減少，從而表現(xiàn)為混凝土的坍損減小。

1.3 對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

殷學(xué)宇[9]等利用含固量為8%的廢漿水分別取代30%、40%、50%、100%的清水制備了C25、C30、C35不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，通過(guò)對(duì)比試樣的7天和28天抗壓強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，摻入廢漿水后能在一定程度上提升混凝土的7天和28天抗壓強(qiáng)度。曲新業(yè)[10]等利用含固量為14.5%的廢漿分別以內(nèi)摻法代替水研究了廢漿的摻量對(duì)C30混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)廢漿的摻量在0～30%的范圍內(nèi)時(shí)，C30混凝土的強(qiáng)度隨著廢漿摻量的提高而增加，而當(dāng)廢漿摻量超過(guò)30%時(shí)，C30混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨著摻量的增加而減小。楊欣華[11]等選用不同攪拌站的廢水廢漿進(jìn)行混凝土實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)在C30、C45、C60混凝土中，當(dāng)廢水廢漿的摻量在0～45%之間時(shí)，對(duì)混凝土7天和28天抗壓強(qiáng)度的影響無(wú)明顯規(guī)律，而當(dāng)廢水廢漿在砂漿中的摻量在0～60%之間時(shí)，會(huì)導(dǎo)致砂漿前期（3天和7天）抗壓強(qiáng)度略微降低，而28天抗壓強(qiáng)度略微增大。

從以上研究可以看出不同攪拌站產(chǎn)生的廢水廢漿對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響規(guī)律不完全相同，這可能是不同攪拌站的廢水廢漿在性質(zhì)上存在一定的差異導(dǎo)致的，但是當(dāng)廢水廢漿的摻量在一定范圍內(nèi)時(shí)，基本上不會(huì)影響中低強(qiáng)度混凝土的力學(xué)性能，完全可以滿足混凝土的正常使用要求。

1.4 對(duì)混凝土耐久性能的影響

鞏亞敏[12]等利用固量為2%、4%、6%的廢水進(jìn)行了C20～C50不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試了混凝土的抗凍性能、抗?jié)B性能、早期抗裂性能、抗碳化性能以及電通量，結(jié)果顯示不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的參數(shù)測(cè)試結(jié)果均符合規(guī)范要求。莊晶晶[13]利用不同摻量的攪拌站廢漿和自來(lái)水混合后制備了C30和C50混凝土，并研究了廢漿的摻量對(duì)混凝土抗氯離子滲透和抗碳化能力的影響，研究顯示：在C30和C50混凝土中摻入廢漿后混凝土的電通量數(shù)據(jù)與空白組（不摻廢漿）相比要小，而且隨著廢漿摻量的增加，混凝土的電通量逐漸下降，同時(shí)廢漿摻量越大混凝土的抗碳化深度也越低，說(shuō)明廢漿有利于提高混凝土的抗氯離子滲透和抗碳化能力。

廢漿能提升混凝土耐久性的原因主要是廢水廢漿中含有的固體顆粒以及殘余活性粉料發(fā)生反應(yīng)后生成的產(chǎn)物能夠填充混凝土結(jié)構(gòu)體系中的孔隙，降低了混凝土表面結(jié)構(gòu)的孔隙率，使混凝土的結(jié)構(gòu)變得更為緊密，抗氯離子滲透能力得到提升[14]。同時(shí)廢水廢漿自身的堿性較強(qiáng)，摻入到混凝土中能夠?qū)諝庵械亩趸寂c水泥水化產(chǎn)物的反應(yīng)產(chǎn)生一定的抑制作用，這也增強(qiáng)了混凝土的抗碳化能力[13]。

2 目前存在的問(wèn)題

目前，攪拌站產(chǎn)生的廢水廢漿在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問(wèn)題，一是由于攪拌站沉淀池中廢水的濃度和含固量很不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，因此在回收利用特別是用于混凝土的生產(chǎn)時(shí)，在保證混凝土質(zhì)量要求的前提下，廢水廢漿的摻量范圍也會(huì)發(fā)生改變，這就要求攪拌站在實(shí)際生產(chǎn)中利用工藝設(shè)備來(lái)保持廢水廢漿濃度的相對(duì)穩(wěn)定，二是國(guó)內(nèi)不同混凝土攪拌站對(duì)廢水廢漿的處理設(shè)備和技術(shù)水平參差不齊，不同的攪拌站都要根據(jù)各自所回收的廢漿水先進(jìn)行大量試驗(yàn)、并驗(yàn)證后再投入使用，這些都加大了攪拌站廢水廢漿回收利用的難度。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

針對(duì)攪拌站產(chǎn)生的廢水廢漿，國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)人員做了大量的實(shí)驗(yàn)研究，總體而言，對(duì)攪拌站產(chǎn)生的廢水廢漿進(jìn)行回收利用是可行的。當(dāng)前國(guó)家在大力推行和提倡建設(shè)綠色混凝土攪拌站，要求混凝土生產(chǎn)企業(yè)在過(guò)程中實(shí)行清潔生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)、減少消耗，因此攪拌站如何對(duì)產(chǎn)生的廢水廢漿實(shí)現(xiàn)更高效地回收利用，對(duì)混凝土行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。