预拌混凝土废水泥浆循环利用研究

张意，陈家全，何小勇

预拌混凝土废水泥浆循环利用研究

张意1，陈家全2，何小勇3

（1重庆建工住宅建设有限公司重庆4000152重庆建工新型建材有限公司重庆4011223重庆电网建设有限公司重庆400039）

本文针对社会普遍关注的预拌混凝土生产过程产生的废水泥，展开循环利用研究，为废水泥浆在预拌混凝土生产中再循环利用提供了技术保障，同时解决了废水泥浆的环境污染和资源化利用问题。

废水泥浆；预拌混凝土；循环利用

1 绪论

废水泥浆是预拌混凝土搅拌站生产中产生的一种混凝土废料，多置于搅拌站的三级沉淀池中，包含冲车水、雨水、未水化的水泥、集料以及各种外加剂等。随着我国的城市化进程不断向前推进，预拌混凝土在全国大中城市得到了迅速推广应用，混凝土搅拌站也随之高速发展。目前，我国预拌混凝土生产企业众多，产品已形成系列化，但存在技术水平参差不齐、智能化程度不高和环保意识不强等缺点，所以废水泥浆就随之大量产生。这不仅使预拌混凝土企业每年要支付大量的垃圾处理费，同时堆放掩埋这些废水泥浆占用大量的土地，造成了资源浪费，严重影响了我们生存的环境。若能将预拌混凝土企业的废水泥浆再循环用于混凝土的拌制中，既可废物利用，又节约成本，其意义重大，在一定程度上实现了预拌混凝土技术的“环保化”和“绿色化”。限公司，为深灰色絮状凝胶态，含固量在15%左右。

水泥：重庆拉法基水泥，42.5R，普通硅酸盐水泥。

集料：细集料主要采用歌乐山机制砂和长江特细砂，粗集料采用歌乐山5～10mm碎石和10～20mm碎石。

粉煤灰：采用重庆珞璜Ⅱ级粉煤灰。

外加剂：采用重庆“三圣”FDN－OR缓凝高效减水剂，推荐掺量为1.5～2.5%。

水：试验用水为自来水。

2.2 废水泥浆研究

为了准确客观地评价废水泥浆利用价值，试验研究废水泥浆的三种状态，即澄清液状态、全浆状态和干粉状态下的性能状况。

2.2.1 废水泥浆中澄清液的研究

根据《混凝土用水标准》（JGJ63－2000）要求，主要测试了废水泥浆澄清液PH值、可溶物、不溶物、氯化物、硫酸根、碱含量。

2 废水泥浆对混凝土性能的影响

2.1 主要原材料

废水泥浆：试验所用废水泥浆，来自重庆建工新型建材有

表1 废水泥浆中澄清液的质量指标

从表1中可以看出：四次取样的废水泥浆澄清液所测试的PH值、可溶物、氯化物、硫酸根、碱含量均符合混凝土拌合用水的水质要求，可直接用于混凝土。

2.2.2 废水泥浆中全浆的研究

为了解废水泥浆中全浆（固含量20%）的基本性能，试验测试了胶砂流动性能和活性指数，所采用的配合比及测试结果见表2、表3。

表2 废水泥浆中全浆胶砂试验用配合比

表3 废水泥浆中全浆对胶砂各性能的影响

由表3可以看出：随着全浆状态废水泥浆掺量的不断增加，流动度比随之先增加后下降，且流动度比均大于100%；掺量为20%时，胶砂流动性最大。各龄期的活性指数和抗折、抗压强度随着掺量的增加大致呈先增加后下降的趋势，当掺量为5%时的水泥胶砂活性指数和抗折、抗压强度最高。

2.2.3 废水泥浆中干粉的研究

为了解废水泥浆中干粉有机物、碳和其他有害物质的含量，试验测试了不同时间、不同批次废水泥浆中干粉的烧失量波动情况，分别为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%，烧失量在4.0%～7.8%之间波动。

2.3 废水泥浆对混凝土工作性能的影响

良好的工作性能是预拌混凝土顺利施工和质量保证的前提。因此，有必要研究废水泥浆对混凝土工作性能的影响。本试验分别研究了配制C30、C40、C50混凝土时，不同掺量的废水泥浆（折取代固含量为2%、4%、6%、8%）对混凝土流动度、扩展度和经时损失的影响，混凝土配合比和测试结果见表4、表5和图1。

表4 混凝土配合比（kg/m3）

表5 混凝土工作性能测试结果

图1 废水泥浆对混凝土坍落度的影响

从表5和图1中可以看出：混凝土的坍落度和坍落度保留值均随着废水泥浆掺量的提高而逐渐减少。但混凝土拌合物的扩展度出现低于300mm，无法进行泵送施工的情况却因强度等级不同有所区别，C30、C40和C50混凝土分别在废水泥浆折固含量掺量为6%、4%和2%时产生。

2.4 废水泥浆对混凝土力学性能的影响

抗压强度和抗折强度是混凝土质量的核心指标。本次试验研究对混凝土3天、7天和28天的抗压强度和抗折强度的影响，以便更好地控制使用掺量。混凝土配合比和测试结果见表4、表6和图2～图4。

图2 废水泥浆对7d混凝土抗压强度的影响

2.4.1 对抗压强度的影响

从图2中可以看出：配制的C30～C50混凝土28天抗压强度均随着废水泥浆掺量的增加，呈现出先增加后减少的趋势，当废水泥浆掺量为2%时所配制C30、C40和C50混凝土强度最高。从图2中还可以看出，C30混凝土随废水泥浆掺量的提高抗压强度变化较小，而C40和C50混凝土随废水泥浆掺量的提高抗压强度变化较大。

2.4.2 对抗折强度的影响

从图3、图4中可以看出：C30混凝土随着废浆掺量的增加抗折强度变化不大，7天和28天抗折强度均在同一等级内波动。C40、C50混凝土抗折强度变化随着废水泥浆掺量提高28d抗折强度先增加后减少；掺量为2%时混凝土28天抗折强度最高，分别为7.83 MPa和8.08MPa，之后随着掺量的提高抗折强度逐渐下降。

图3 废水泥浆对混凝土7d抗折强度的影响

图4 废水泥浆对混凝土28d抗折强度的影响

表6 抗压、抗折强度表（单位：MPa）

表7 混凝土裂缝结果表

图5 废水泥浆对混凝土裂缝出现时间的影响

2.5 废水泥浆对混凝土抗裂性能的影响

早期塑性收缩开裂就是指尚处于塑性阶段的新拌混凝土体系的塑性变形的发展变化直至最终开裂的过程。配制参数对混凝土塑性收缩及其开裂趋势的影响，主要是改变新拌混凝土的物理塑性状态和化学水化进程。早期防裂也是现代混凝土施工控制难点，因此，如何使废水泥浆循环利用后，避免混凝土开裂，从而保证混凝土耐久性能，是废水泥浆循环利用的关键技术之一。

本次试验采用混凝土平板法抗裂试验，参考ACI试验方法，分别从对混凝土裂缝出现的时间、裂缝发展速度（从出现裂缝到横向贯穿所用时间，以及贯穿时的最大裂缝宽度）和5h裂缝宽度进行了分析，混凝土配合比和测试结果见表4、表7和图5～图7。

图6 废水泥浆对混凝土裂缝发展速度的影响

图7 废水泥浆对混凝土5h最大裂缝的影响

通过以上结果和趋势图可以看出：掺入废水泥浆后混凝土有裂缝产生，随着掺量的增多，裂缝出现的时间越来越早，裂缝的发展速度越来越快，但三个等级的5h裂缝宽度变化趋势有所不同。对C30混凝土，随着废浆掺量的增多，其5h裂缝最大宽度越来越大；而对C40混凝土，其最大裂缝宽度是在取代量为6%的时候；C50混凝土的5h宽度变化更复杂，它的趋势线为波浪形折线。总的变化规律是：随着废水泥浆掺量的增加，混凝土塑性收缩和干燥收缩裂缝出现时间越来越早，裂缝的发展速度越来越快，但5h最大裂缝宽度上，三个等级混凝土没有表现出一致的规律。

3 结论

（1）废水泥浆各指标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随废水泥浆掺量的提高而逐渐减少。

（3）抗压强度随着废水泥浆料掺量的提高，呈现出先增加后减少趋势，且不同强度等级的混凝土最佳掺量不同。

（4）当取代量为2%以内时，抗裂性能与基准混凝土相当。当取代量大于2%时，随着掺量的增加，裂缝出现越来越早，发展速度越来越快。

（5）建议废水泥浆在等级不超过C40的预拌混凝土中利用，且取代胶凝材料用量不超过2%（折固含量）。

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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

张意（1981－），男，工程师，重庆建工住宅建设有限公司科技质量部副经理。