免沉淀废浆水在混凝土中的应用与试验研究

张新胜，吴跃辉，宋姗，何永潘

（河南中建西部建设有限公司，河南 郑州 451450）

0 前言

在城镇化大发展的环境下，资源节约型、环境友好型产品的开发及应用已经越来越普遍。混凝土搅拌站在商品混凝土行业中处于核心地位，承担着房屋建筑工程、基础设施建设工程用商品混凝土的供应重任，产量逐年攀升。而商品混凝土搅拌站的罐车将混凝土运送至工地浇筑完毕返回搅拌站后，需要向罐内加水将罐内残留的混凝土冲洗出来，由此产生的废浆废水以及剩退和洒落的混凝土进行砂石分离处理，在此过程中会产生大量的废水废浆。而废水废浆难以排放处理等环保问题严重制约了商品混凝土搅拌站的长足发展，因此对废浆水进行回收利用可有效解决废水废浆的排放，既符合国家及公司的环保发展战略，也将给公司带来一定的经济效益[1-3]。

为顺利实现废浆水的回收利用，本文主要研究从预拌厂洗车机及砂石分离机处回收废浆水后将其配制成不同浓度的拌合水，进行不同浓度废浆水、不同掺量废浆水混凝土的制备，并对其工作性能、强度等指标进行试验研究与分析，从而得出制备废浆水混凝土临界的废浆水浓度和废浆水掺量等[4]。

1 试验用原材料

（1）水泥：采用禹州天瑞 P·O42.5水泥，28d 抗压强度49.1MPa，初凝时间为190min，终凝时间为240min，安定性试验合格。

（2）粉煤灰：采用阳城国际Ⅱ级粉煤灰，细度为20.6%，活性指数为81%，需水比为98%，烧失量为6.5%。

（3）矿粉：晋钢 S95矿粉，比表面积435m2/kg，28天活性指数为115%，流动度比为100%。

（4）粗骨料：采用本地5～20mm 连续级配碎石，含泥量0.4%，泥块含量0.1%，压碎值为7%。

（5）细骨料：采用本地机制砂，细度模数3.1，含泥量3.4% ，泥块含量0.2%；采用本地天然砂，细度模数0.8，含泥量2.0%。

（6）外加剂：采用河南科之杰新材料有限公司生产的高效减水剂，产品型号为 Point-400，减水率为20%。

（7）水：自来水、洗车机和砂石分离机处回收的废浆水，其中废浆水不进行沉淀。

2 预拌厂三级沉淀池废浆水的水质

预拌厂的废浆水主要来自于搅拌站的罐车罐体内洗刷水、场地冲洗水、剩退混凝土分离浆水，因此废浆水中的物质主要包括部分制备混凝土的粉料水泥、粉煤灰、矿粉，以及骨料中的细小的泥粉颗粒、一些可溶解的无机盐和外加剂离子等，组成成分比较复杂。其中 Na+、K+、和 SO42-等离子的存在对混凝土来说是有害的，会对混凝土的耐久性带来一定的影响。因此在应用废浆水前需对相关物质指标进行检测。具体检测的物质及其指标如表1所示，通过表1可知废浆水的可溶物质、氯化物、碱含量和 SO42-均符合制备混凝土的用水标准。因此，通过预拌厂洗车机及砂石分离机处收集来的废浆水可重新用于混凝土的制备生产[5]。

表1 预拌厂废浆水有害物质检测指标

3 废浆水混凝土的制备及试验研究

将预拌厂内回收的浆水配制成不同浓度的废浆水，进行不同浓度、不同掺量 C30混凝土的制备，通过研究分析得出制备免沉淀废浆水混凝土的临界废浆水浓度和废浆水掺量后，以此为基础，进行不同强度等级混凝土的制备，并对其工作性能和强度等指标进行试验研究和分析。

3.1 不同废浆水浓度混凝土的制备及试验研究

试验先将废浆水掺量定为50%，加入的废浆水浓度分别为0%、2%、4%、6%、8%、10%，其他组成成分不变，做六组单因素试验，具体试验配合比如表2所示，制备出的废浆水混凝土的工作性能和28天抗压强度如表3所示。

从表3中可知在废浆水掺量为50% 时，废浆水混凝土的坍落度、扩展度随着废浆水浓度的增加呈现出先基本保持不变后降低的趋势，这是因为随着废浆水浓度的增加，废浆水中的固含量也随着增加，当固含量达到一定的值时，固体颗粒可能会对外加剂有明显的吸附作用，从而降低废浆水混凝土的工作性能；废浆水混凝土28天抗压强度随着废浆水浓度的增加呈现出先增加后减小的趋势，当浆水浓度在6% 及以下时，强度值较高符合项目要求，且混凝土强度较未加入废浆水时略有提高。这是因为废浆水中的固体颗粒有一定的活性，可以参与水化反应，并且可以为水化反应提供一定的网架结构，另外固体颗粒还可起到填充混凝土空隙的作用，从而提高混凝土的密实性；但是当废浆水的浓度继续增大时，较多的固体颗粒阻碍了胶凝材料和骨料之间的粘结力，使废浆水混凝土强度降低的幅度大于其填充和水化作用带来的增长幅度，从而导致混凝土的强度有所降低。通过试验研究与分析可知当废浆水掺量为50%，浓度不超过6% 时，混凝土的工作性能和强度均符合相关要求[6]。

表2 不同废浆水浓度试验用配合比 kg/m3

表3 不同废浆水浓度混凝土工作性能和强度指标

3.2 不同废浆水掺量混凝土的制备及试验研究

根据上述试验结果，将废浆水浓度定为6%，改变废浆水的掺量，分别为0%、20%、40%、60%、80%，其他组成成分不变，做五组单因素试验，找到废浆水的最佳掺量。具体试验配合比如表4所示，制备出的废浆水混凝土的工作性能和28天抗压强度如表5所示。

表4 不同废浆水掺量试验用配合比 kg/m3

从表5中可知在废浆水掺量不超过60% 时，混凝土的坍落度、扩展度变化不大，28天抗压强度略有增加，但当废浆水掺量超过60% 时，混凝土的工作性能变差，强度有明显的降低。其变化趋势和导致原因与上述3.1是一致的。通过试验研究与分析可知当废浆水浓度为6% 时，废浆水混凝土的掺量不宜超过60%[7]。

表5 不同废浆水掺量混凝土工作性能和强度指标

3.3 不同强度等级废浆水混凝土的制备及试验研究

通过加入掺量为60%，浓度为6% 的废浆水来制备C25、C30、C35、C40强度等级的废浆水混凝土，其他组成成分不变，做五组混凝土试配试验，具体试验配合比如表6所示，制备出的废浆水混凝土的工作性能和

2 8天抗压强度如表7所示。

从表7中可知，加入掺量为60%、浓度为6% 的废浆水配制 C35强度等级及以下混凝土时，所制备的废浆水混凝土具有较好的工作性能和良好的强度值；但是当混凝土强度等级达到 C40时，废浆水混凝土的坍落度和扩展度较小而不能满足施工要求。分析原因为高强度等级混凝土胶材用量较多，用水量较少，此时固体颗粒对外加剂的吸附作用较低强度等级混凝土有明显的影响，因此其工作性能较差。此外，由于废浆水中的固体颗粒结构比较疏松，对于强度等级较高的混凝土反而具有降低水泥石密实度等副作用，所以导致高强度等级混凝土的强度有较大程度的降低[8]。

表6 不同强度等级废浆水混凝土试验配合比 kg/m3

表7 不同强度等级废浆水混凝土工作性能和强度

4 结论

本文主要研究了不同浓度、不同掺量 C30混凝土的制备，通过研究分析得出免沉淀废浆水在制备混凝土时的临界废浆水浓度和废浆水掺量，以此为基础，进行不同强度等级混凝土的制备，并对其工作性能和强度等指标进行试验研究和分析，具体结论如下：

（1）当废浆水浓度为6% 时，为确保混凝土的工作性能和强度值，废浆水混凝土的掺量不宜超过60%。

（2）为确保混凝土的工作性能和强度值，废浆水宜应用在 C35及以下强度等级混凝土的制备生产中。