搅拌站废水混凝土性能的影响

朱之恒，王伟

（淮安市建筑工程检测中心有限公司， 江苏　淮安　223001）

搅拌站废水混凝土性能的影响

朱之恒，王伟

（淮安市建筑工程检测中心有限公司， 江苏淮安223001）

将搅拌站废水在 (105±5)℃ 烘干制得干粉，与水泥、矿粉、粉煤灰、石粉的性能进行对比，研究了搅拌站废水对水泥凝结时间、混凝土坍落度、抗压强度、湿容重的影响。结果表明：干粉具有较高的烧失量，较低的 CaO 含量，密度和粉煤灰与石粉相当，28d 活性指数较低，掺废水的混凝土坍落度和抗压强度有所降低，混凝土湿容重有所升高。

搅拌站废水；混凝土；水泥；性能

0　前言

搅拌站废浆液主要来源于搅拌站废料和冲洗搅拌车的废浆，其 pH 值达 13 左右碱性高，给搅拌站带来了较严重的环境问题，处理这些废浆液也增大了搅拌站的经济负担。若加以利用，一方面可以改善搅拌站的工作环境，而且也可以节约水源降低搅拌站的整体费用。

目前已有一些针对搅拌站废水利用的研究。欧阳孟学[1]认为当废水浓度为 3.5% 时掺入混凝土中可以制备满足工作性能和力学性能的 C20～C40 混凝土。李小玲[2]研究表明，不同掺量搅拌站废水对中低强度混凝土物理力学性能影响较小，但会降低混凝土碳化性能。也有厂家尝试使用搅拌站废浆液制砖和生产免烧陶粒[3]，并有一些厂家研发了混凝土废料回收利用分离系统[4-5]。本文将搅拌站废水蒸干制成干粉末，研究了其与水泥、矿粉、粉煤灰、石粉的性能差异，并研究了搅拌站废水对混凝土性能的影响。

1　原材料

（1）水泥：葡城 P·O42.5 水泥，28d 抗压强度为48.7MPa。

（2）细集料：中砂，细度模数 2.7，含泥量 1.9%。

（3）粗集料：小石子粒径 5～10mm，大石子 10～31.5mm。

（4）水：使用自来水。

（5）粉煤灰：使用华能 Ⅱ 级灰。

（6）矿粉：为方正矿粉。

（7）磨细石粉。

（8）减水剂：使用江苏博特 JM-10，减水率 18%。

（9）砂：ISO 标准砂。

（10）搅拌站废水：性能指标见表 1（参考标准JGJ 63—2006《混凝土用水标准》），将废水在 (105±5)℃烘干制得干粉（下简称干粉）。

干粉与水泥、粉煤灰、矿粉、石粉具体化学成分分析见表 2，主要物理性能见表 3。

表1　废水化学性质

表2　粉料化学成分分析　　　　　　%

表3　各粉料物理性能对比

2　试验方法

搅拌站废水性能检测参考 JGJ 63—2006《混凝土用水标准》，胶凝材料（包括搅拌站废水蒸干粉）性能检测参照GB/T 176—2008《水泥化学分析方法》、GB/T 8074—2008《水泥比表面积测定方法 勃氏法》、GB /T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》、GB /T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》和 GB /T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》等的有关规定进行。

3　结果与讨论

3.1搅拌站废浆水蒸干粉性能分析

由表 1 可见，搅拌站废水由于含有水泥水化产物Ca(OH)2及 C-S-H 凝胶等使得废水具有较高的 pH 值。除上述原因外，废水较高的固体含量还来源于水泥、粉煤灰、矿粉未水化颗粒和细砂颗粒，且密度相对自来水略有升高。

由表 2 可见，干粉化学成分与水泥相比，含有较高的SiO2，这与废水中含有一定量的细砂及粉煤灰和矿粉有关，而 CaO 含量却明显低于水泥。烧失量采用 (950±25)℃马沸炉灼烧（参照 GB/T 176—2008），经测定干粉的烧失量 25.8%明显高于水泥 2.9%，这来源于水化产物中的凝胶水、结构水及粉煤灰中未燃的碳颗粒、未水化的水泥、矿粉等。

由表 3 可见，干粉质量较轻，密度与粉煤灰和石粉相当，接近硬化水泥石容重。用勃氏法测得比表面积较大，达到 726m2/kg。按照 GB/T 1596—2005《用于水泥与混凝土中的粉煤灰》测定了干粉的需水量比，即用 30% 的干粉代替水泥做水泥胶砂流动度试验达到相同流动度时所用水量的比值，测试结果高达 105%，估计是由于干粉具有较大的比表面积和已水化产物具有多孔结构造成的。

按照 GB/T 1596—2005《用于水泥与混凝土中的粉煤灰》测定了干粉的活性指数，即用 5%的废水干粉代替水泥，28d 水泥胶砂强度仅为纯水泥的 66%，略低于粉煤灰活性，跟石粉活性相当。干粉在水泥胶砂中由于细度较细，主要起填充作用，其活性组分较少，主要来源于未水化胶凝材料及水化产物的二次水化，活性较低。

3.2废水对水泥凝结时间的影响

废水对水泥凝结时间的影响结果见表 4。

表4　废水对水泥凝结时间的影响

由表 4 可见，掺搅拌站废水缩短了水泥凝结时间，且废水掺量越大水泥凝结时间越短。究其原因，一方面是由于废水含有 6.6% 的固含量（参照表 1）降低了水泥浆体实际水灰比，使水泥凝结时间缩短；另一方面，搅拌站废水较高的碱含量是影响水泥凝结时间缩短的更主要的因素，废水中较高的 pH 值加速了水泥水化。

3.3废水对混凝土坍落度的影响

掺废水的 C30 混凝土配合比见表 5。废水掺量对混凝土坍落度的影响见图 1。

表5　混凝土配合比kg/m3

图1　废水掺量对混凝土坍落度影响

由图 1 可知，废水掺量分别为 0%、30%、50%、70%、100%，随着废水掺量的增加，混凝土坍落度有所降低。这是因为废水含有大量的未水化、水化胶凝材料颗粒及少量细砂颗粒，其颗粒表面及颗粒内部均会吸附大量的水，另外由于废水中固含量较大，也降低了混凝土实际水灰比。

3.4废水对混凝土抗压强度的影响

图 2 为废水掺量对混凝土抗压强度的影响图。由图 2 可知，废水对混凝土早期 3d 混凝土强度影响较小，而后期 28d抗压强度略有降低。

3.5废水对混凝土湿容重的影响

图 3 为废水对混凝土湿容重的影响图。由图 3 可知，随着废水掺量的增加，混凝土湿容重增加，这与废水的密度较大（见表 1，废水密度为 1.03g/cm3）有关，但湿容重增加对混凝土性能影响较小。

图2　废水掺量对混凝土强度的影响

图3　废水掺量对混凝土湿容重的影响

4　结论

（1）与水泥相比，搅拌站废水蒸干粉具有较高的烧失量、较低的 CaO 含量。密度小与粉煤灰与石粉相当，细度较细，需水量大，28d 活性指数低。

（2）掺搅拌站废水可缩短水泥凝结时间。

（3）随搅拌站废水掺量增加，混凝土坍落度、混凝土抗压强度降低，混凝土湿容重略有升高。

[1] 欧阳孟学，李永鹏，张凯峰，等．利用搅拌站生产废水制备 C20～C40 混凝土的试验研究[J].混凝土，2013(11)：124-125.

[2] 李小玲．搅拌站废水对不同强度等级的泵送混凝土性能影响研究[D]．西安建筑科技大学，2011．

[3] 范建锋，左文銮，魏勇，等．一种利用混凝土搅拌站废弃灰浆制备免烧陶粒的方法；中国，201410432978.5 [P]，2014：12-10．

[4] 梁锡武．混凝土废料回收分离再利用设备；中国，201410202828.5 [P]，2014-10-08．

[5] 王艳梅，李红，张国强．废弃灰浆循环再利用系统在混凝土搅拌站中的应用[J]．混凝土，2008(4)：123- 125．

［通讯地址］江苏省 淮安市青年路 14 号 淮安市建筑工程检测中心有限公司（223001）

Effect of sludge water from ready-mixed concrete plant on properties of cement and concrete

Zhu Zhiheng, Wang Wei
( Huai’an Testing Center For Construction Engineering Co.,Ltd., Huai'an 223001)

Compared to portland cement, fly ash, slag, ground limestone, this paper investigated the utilization and recycling of the sludge water evaporation residues as mineral admixture for cement and concrete. The effect of waste wash water on the resulting concrete performance were studied. The results show that, The sludge powder has a higher LOI, lower CaO content compared to Portland cement. the strength activity index at the ages of 28 days are equal to 66%, like fly ash and ground limestone. With the content of sudge water replacing tap water increasing ,unit weight of fresh concrete become higher, however, the slump and the compressive strength of concrete become lower.

sludge water from ready-mixed concrete plant; concrete; cement; properties

朱之恒（1966—），男，江苏淮安人，大专，工民建专业，工程师。主要从事工程检测及研究。