鲁碧公司在混凝土废浆利用方面的实践

殷学宇 孙 健 崔 博 苗桂坤 赵春雨 李 云

（1.山东鲁碧建材有限公司，山东 济南 271100；2.莱芜鲁碧商品混凝土有限公司，山东 济南 271100；3.山东易和环保科技有限公司，山东 济南 271100）

预拌混凝土在生产过程中无论是混凝土搅拌机、运输车、还是泵车每次清洗会产生大量的废水废浆，如果直接排放会对周边环境造成污染，如果不排放，影响企业正常运转。山东鲁碧建材有限公司（以下简称鲁碧公司） 坚持循环经济发展战略，是山东省建材工业节能减排资源综合利用十佳典范企业，鲁碧公司将如何利用废水废浆，保护周边环境实现绿色生产，当作旗下混凝土板块企业急需解决的重要课题。

1 废水废浆应用文献检索

为科学有效的利用好混凝土废水废浆，考虑对混凝土拌合物性能、力学性能及耐久性能产生的影响，通过有关文献和研究[1]对50 篇关于废水废浆的文献资料检索总结，寻找理论依据。其中废水掺入对混凝土力学性能影响的结论总结为：废水不同含固量及不同掺量，对不同强度等级混凝土力学性能的影响不同，有50%左右的学者认为废水 掺入对中低强度等级混凝土的力学性能影响不大；有25%左右的学者认为废水的掺入能提高混凝土强度，且存在最佳掺量；有25%左右的学者认为废水的掺入会降低混凝土强度，具体降低程度及条件应根据实际情况来确定。废水掺入对混凝土拌合物性能影响的结论总结为：废水不同含固量及不同掺量，对不同强度等级混凝土拌合物性能的影响不同，有60%-70%的学者认为废水掺入会降低中低强度等级混凝土的工作性，但工作性降低问题可以通过其他手段来解决的；有20%-30%学者认为废水的掺入对中低强度等级混凝土的工作性影响不大。对混凝土耐久性方面的研究主要分为混凝土抗渗性能、混凝土抗碳化性能和混凝土抗冻融性能。搅拌站废水对混凝土耐久性的影响的结论总结为：100%学者认为合理掺入搅拌站废水对混凝土的耐久性能基本没有影响。在废浆掺入量方面，有的学者认为混凝土中掺加污泥取代粉煤灰比例不超过30%时，不会对混凝土的抗渗性能和抗碳化性能产生显著的不利影响。

总的来看，由于各个搅拌站的废浆中化学成分的差异、新鲜度的不同，以及废浆的浓度的差异，导致学者专家就混凝土搅拌站废浆的掺入对混凝土性能影响研究结果有所不同。但整体来看，只要采取一定的措施，保证混凝土的工作性能，废浆在混凝土中应用是完全可行的。

2 浆水使用的准备工作

2.1 废水废浆使用的设备情况

鲁碧公司为真正达到环保零排放绿色搅拌站，安装了一套预拌混凝土零排放全自动回收设备。设备主要作用是用水或分离后的废浆水稀释废弃混凝土，然后经过一系列分解，得到的砂石骨料表面光洁，含水率极低，对于后期用于生产无任何影响，可以直接全部用于混凝土生产。经过砂石处理后的水浆通过旋风分离器进行二次细沙分离，使得水浆细微颗粒物含量低于1%，将水浆存于大型浆水罐。利用定时搅拌器搅拌以保证水浆不同水位的浓度均匀，然后将水浆用于混凝土的生产。设备稳定运行，以及零排放的环保愿景的实现，重点在浆水的有效利用上。为了能够将回收水更加科学的，规范的应用于生产，鲁碧公司做了一系列试验，在实际应用中也达到了预期的成果。

2.2 确定浆水含固量

浆水含固量的测试方法使用烘干法，每日分早、晚产生废水废浆高峰期测定含固量，经过反复测试，新鲜浆水（储存时间在3d 内） 测定的含固量在3%~4%之间，次新鲜浆水（储存时间在3d~7d 内） 测定的含固量在5%~8%之间，陈旧浆水新（储存时间在7d 以上） 测定的含固量在9%~15%之间。浆水储存时间是指整罐浆水在一定限位内得到清水补充的情况确定的时间。一般情况下，要求浆水储存时间在3d以内，不得超过7d。

2.3 浆水组成分析

考虑实际生产情况，取存放于浆水罐3d 的浆水（NEW）和7d 的浆水（OLD） 进行XRD 分析，SEM 分析。

经过对浆水的分析[2]可知，浆水由固体颗粒和液相组成，固体颗粒主要为部分未水 化的胶凝材料、水化产物CS-H、钙矾石、碱性物质和少量石粉、泥等固体颗粒；液相部分pH 值呈碱性，另外还含有混凝土的一些可溶解的无机盐、外加剂离子等复杂物质混合物。这些物质都是混凝土的组成部分，对废浆进行科学合理的处理，将其应用于混凝土生产，将获得显著的经济效益、环境效益和社会效益。

3 浆水的掺入对混凝土工作性和强度影响的试验

生产实践过程按照厂家推进使用方法进行使用，同时开展浆水的掺入对混凝土工作性和强度影响的实际试验。

取8%含固量的浆水，选择C25、C30、C35 三个强度等级的混凝土进行试验，研究浆水的掺入对混凝土的工作性和强度的影响。试验组织按浆水对清水的取代量为30%、40%、50%、100%进行。

图1 X R D 分析

图2 SEM 分析（3000 倍）

1） 试验原材料，采用鲁碧公司的P.042.5 水泥，采用鲁碧公司优质S95 级矿粉，采用华电国际优质Ⅱ级粉煤灰。细骨料使用山东潍坊的河沙，鲁碧公司自产机制砂和石子，山东易和公司的外加剂。

表1 水泥物理性能

表2 矿粉性能指标

表3 粉煤灰性能指标

2） 试验，试验组织选择C25、C30、C35 三个强度等级的混凝土配合比，按浆水对清水的取代量为30%、40%、50%、100%进行试验。

表4 C25 砼基准配合比

表5 C25 砼不同浆水掺量的试验对比表

表6 C30 砼基准配合比

表7 C30 砼不同浆水掺量的试验对比表

表8 C35 砼基准配合比

表9 C35 砼不同浆水掺量的试验对比表

注意：浆水使用根据含固量，严格调整实际用水比例和粉煤灰用量，以8%含固量为例，浆水要求使用100kg/m3，使用应该称取108kg 浆水，其中100kg 是水（按要求取代清水），8kg 算作掺和料，按粉煤灰计算，看起来总水量升高，胶材（粉煤灰） 减少。

3） 小结，通过对3 个强度等级混凝土试验对比，结果表明浆水在一定的浓度区间内，新鲜浆水和次新鲜浆水对混凝土的初始工作性能影响很小，掺入比例超过60%对混凝土经时损失（1h 坍损） 影响较大，混凝土标号越高，影响越明显，对强度还有一定的提高。因此浆水生产混凝土在技术上是可行的。在实际应用过程中，根据我站现实情况，通过清洗混凝土产生的废浆合理控制，加以回用，每日分早、晚产生废水废浆高峰期测定含固量，搅拌楼根据配合比生产混凝土，当原材料发生变化时需验证配合比，在生产中做到浆水的实际使用是可行的。

4 浆水实际使用情况

1） 实际使用情况 鲁碧公司自2018 年7 月安装全自动废弃混凝土回收设备，近一年时间，已经实现了废弃混凝土的站内回收使用，骨料和浆水完全用于混凝土生产。回收利用浆水3 万余吨，节约生产用水2 万吨，一方面节约了堆放废渣所占用的土地，每年节约近20 余万元的排污费用和3万余元的水费，一方面回收砂石骨料1 万吨，节约费用近70万元。同时改变了混凝土企业环境差的问题，实现环境友好，满足了预拌混凝土绿色生产的要求，进一步巩固了鲁碧公司节能减排先锋的企业形象。

2） 进一步思考 鲁碧公司目前浆水的消化依靠生产过程的清水替代，生产任务较少时，需要做到清洗用水和生产用水的动态平衡，难度较大，可以制作混凝土配重块等大体积构件或者制作市政构件，路沿石，仿木构件等小体积试件消化新拌制的废弃砼[3]；浆水放置时间对混凝土的影响需要进一步研究；需要对浆水对混凝土的影响机理进一步分析和研究，实际使用过程一定要谨慎对待，以保证质量为根本原则。