利用預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)生的漿水制備混凝土實(shí)心磚

汪丕明，蕭樹(shù)忠，李如峰，張玲，馬莎莎

（濟(jì)南長(zhǎng)興建設(shè)商砼有限公司，山東　濟(jì)南　250300）

利用預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)生的漿水制備混凝土實(shí)心磚

汪丕明，蕭樹(shù)忠，李如峰，張玲，馬莎莎

（濟(jì)南長(zhǎng)興建設(shè)商砼有限公司，山東濟(jì)南250300）

采用預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)生的漿水制備混凝土實(shí)心磚，其工藝流程主要包括漿水壓濾、物料混合攪拌、壓制成型、保濕養(yǎng)護(hù)四個(gè)主要步驟，明確了漿體存放時(shí)間、壓濾漿體含水率、水泥外摻量、漿體與骨料的質(zhì)量比是影響磚體質(zhì)量的重要技術(shù)參數(shù)。在漿體存放時(shí)間不大于30h、壓濾漿體的含水率45%～50%、水泥外摻量為50～100kg、漿骨比為1:2.5～1:3.0條件下，生產(chǎn)的混凝土實(shí)心磚具有良好的抗壓強(qiáng)度和抗凍融性能。此項(xiàng)技術(shù)解決了預(yù)拌混凝土企業(yè)漿水難以處理的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了漿水的零排放，走出了一條可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保之路。

漿水；壓濾；實(shí)心磚；工藝流程；抗壓強(qiáng)度

0　引言

混凝土材料是目前建筑工程中使用量最大、使用面最廣的人造建筑材料，其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水廢渣。目前我國(guó)每年的混凝土產(chǎn)量超過(guò)15億 m3，而每生產(chǎn)1m3混凝土平均產(chǎn)生漿水0.03噸，即我國(guó)的預(yù)拌混凝土企業(yè)每年要產(chǎn)生約0.5億噸漿水，如此數(shù)量巨大的漿水如果全部排放到周邊環(huán)境中會(huì)造成巨大的環(huán)境污染，帶來(lái)的危害觸目驚心。

預(yù)拌混凝土企業(yè)的漿水來(lái)源主要是剩余混凝土和存在質(zhì)量問(wèn)題的混凝土經(jīng)過(guò)砂石分離后，混凝土中的膠凝材料與沖洗水混合形成的。同時(shí)洗刷生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備、沖洗生產(chǎn)場(chǎng)地也會(huì)產(chǎn)生部分漿水。如何處置這些漿水是預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)最為棘手的事情，當(dāng)前主要采用的處置方式為沉淀分離法，即將廢漿引入多級(jí)沉淀池，漿水經(jīng)過(guò)逐級(jí)沉淀后，上清液可用于生產(chǎn)混凝土，而產(chǎn)生的沉淀物只能作為廢棄物外排。這部分固體廢渣主要成分為水泥熟料顆粒、摻合料顆粒和部分水泥水化產(chǎn)物，堿性強(qiáng)、顆粒小。固體廢渣外排占用場(chǎng)地較大，廢渣中的堿性物質(zhì)會(huì)污染土壤和地下水；廢渣中的細(xì)微顆粒會(huì)被吹散到空氣中污染大氣；清理廢渣費(fèi)用較高，不利于提高預(yù)拌混凝土企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，國(guó)家相關(guān)部門(mén)對(duì)環(huán)境污染高度重視，對(duì)污染物的排放提出了嚴(yán)格限制。2014年10月1日開(kāi)始實(shí)施的 JGJ/T382—2014《預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)及管理技術(shù)規(guī)程》，對(duì)預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)生的漿水明確提出了“無(wú)害化處理”的規(guī)定。一個(gè)現(xiàn)代化的商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)將減少?gòu)U水廢渣排放作為企業(yè)義不容辭的責(zé)任。為了合理處理漿水及廢渣，變廢為寶，減少對(duì)周邊環(huán)境的污染，降低企業(yè)的運(yùn)行成本，非常有必要探討利用漿水制備免燒免蒸混凝土實(shí)心磚的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水廢渣的全部回收利用，走出一條綠色可持續(xù)發(fā)展之路。

1　試驗(yàn)材料與制備工藝

1.1試驗(yàn)材料

（1）壓濾漿體：取產(chǎn)生時(shí)間為1d 的漿水沉淀物進(jìn)行檢測(cè)，其微觀形態(tài)如圖1所示，其 X 射線衍射結(jié)果如圖2所示。

圖1　沉淀物的微觀形態(tài)

圖2　沉淀物的 X 射線衍射圖

從圖1中可以看出，沉淀物中含有多棱角狀的水泥水化產(chǎn)物以及無(wú)規(guī)則形狀的未水化水泥顆粒和摻合料顆粒。圖2中的檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明沉淀物中含有一定量的 Ca(OH)2，驗(yàn)證了沉淀物中含有水泥水化產(chǎn)物。這說(shuō)明漿水沉淀物的組成主要是水泥水化產(chǎn)物、未水化水泥顆粒、礦物摻合料顆粒、少量殘留的細(xì)砂和水分。對(duì)沉淀物進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)試分析，得到其化學(xué)組成如表1所示。

表1　沉淀物化學(xué)組成　%

（2）水泥：采用山東水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的 P·O42.5水泥，其主要物理性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

（3）機(jī)制砂：采用濟(jì)南長(zhǎng)清產(chǎn)石灰石破碎而成的機(jī)制砂，其 CaCO3含量93%，表觀密度2730kg/m3，堆積密度1585kg/m3，石粉含量12%，細(xì)度模數(shù)3.2。

表2　水泥的主要性能指標(biāo)

1.2利用混凝土漿水制備實(shí)心磚工藝流程

利用混凝土企業(yè)漿水制備混凝土實(shí)心磚的生產(chǎn)工藝流程如圖3所示。

圖3　預(yù)拌混凝土企業(yè)漿水回收制備免蒸免燒混凝土實(shí)心磚工藝流程

在利用漿體生產(chǎn)混凝土實(shí)心磚的過(guò)程中，先把壓濾漿體、人工砂、水泥等原材料按配合比計(jì)量后充分?jǐn)嚢?，然后在一定壓力作用下進(jìn)行壓制成型制備磚坯，之后對(duì)磚坯養(yǎng)護(hù)至28d 齡期，最后通過(guò)抗壓強(qiáng)度和凍融試驗(yàn)驗(yàn)證該磚是否滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求，合格的實(shí)心磚方可進(jìn)行工程應(yīng)用。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1漿體存放時(shí)間對(duì)磚體抗壓強(qiáng)度的影響

預(yù)拌混凝土企業(yè)漿水的存放時(shí)間直接影響著壓濾漿體的活性，進(jìn)而影響磚體的抗壓強(qiáng)度和抗凍融性能。分別取新產(chǎn)生的同一批漿水和存放1d、2d、3d、7d 的漿水進(jìn)行壓濾，保持不同齡期漿水壓濾后的含水率均為50%，按照《水泥膠砂檢測(cè)方法》進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量各試驗(yàn)?zāi)z砂在3d、14d 和28d膠砂試件的抗壓強(qiáng)度，每組試驗(yàn)不同齡期的濾漿重量均為900g，標(biāo)準(zhǔn)砂為1350g。漿水存放時(shí)間對(duì)濾漿膠砂試件抗壓強(qiáng)度的影響如表3和圖4所示。

表3　漿水存放時(shí)間對(duì)濾漿膠砂試件抗壓強(qiáng)度的影響

圖4　漿水存放時(shí)間對(duì)濾漿膠砂試件抗壓強(qiáng)度的影響

由表3和圖4可知，隨著漿體存放時(shí)間的延長(zhǎng)，膠砂各齡期的抗壓強(qiáng)度呈明顯下降趨勢(shì)。漿水存放2d、3d、7d 后，抗壓強(qiáng)度比存放1d 時(shí)分別下降21%、32% 和85%。由此可見(jiàn)，要利用預(yù)拌混凝土企產(chǎn)生的漿水制備免燒免蒸混凝土實(shí)心磚，最好采用新產(chǎn)生的漿體，漿體存放時(shí)間越長(zhǎng)，越不利于提高磚體的力學(xué)性能。存放時(shí)間如果超過(guò)1d，磚體的抗壓強(qiáng)度便難以滿足 MU10的強(qiáng)度，這與漿水中膠凝材料的活性有關(guān)。漿水存放時(shí)間越長(zhǎng)，水泥熟料礦物參與水化反應(yīng)的比例越多，剩余的活性越低。因此，預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)生的漿水應(yīng)盡快使用，避免漿體活性損失過(guò)大。

同時(shí)由圖4可知，在制磚過(guò)程中僅采用回收漿體來(lái)制磚，磚體的抗壓強(qiáng)度富余系數(shù)不是很高。為了提高免燒免蒸混凝土實(shí)心磚的力學(xué)性能，特別是在漿體不能得到及時(shí)利用時(shí)，可摻加少量水泥或采取降低水灰比等技術(shù)措施來(lái)提高磚體的綜合性能。

2.2壓濾漿體含水率對(duì)磚體抗壓強(qiáng)度的影響

壓濾漿體的含水率可通過(guò)調(diào)整壓濾機(jī)的技術(shù)參數(shù)加以控制。采用同一批次混凝土產(chǎn)生的漿水在1d 時(shí)進(jìn)行壓濾，調(diào)整壓濾機(jī)的性能，使壓濾出的漿體的含水率分別達(dá)到45%、50%、60%，測(cè)量各試驗(yàn)?zāi)z砂在3d、14d 和28d 膠砂試件的抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)配合比和試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。濾漿含水率對(duì)膠砂抗壓強(qiáng)度的影響如表4和圖5所示。

表4　濾漿含水率對(duì)膠砂抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)配合比

圖5　濾漿含水率對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

由圖5可知，隨著濾漿含水率的增大，膠砂在各齡期的抗強(qiáng)度呈明顯降低趨勢(shì)。同時(shí)在試驗(yàn)過(guò)程中注意到，濾漿的含水率為45% 時(shí)，膠砂試件密實(shí)成型的難度較大。所以在磚體制備過(guò)程中，濾漿的含水率太低，雖然可以獲得較高的抗壓強(qiáng)度，但會(huì)影響磚體的成型進(jìn)而影響磚體的外觀質(zhì)量；濾漿含水率較高，又會(huì)使磚體抗壓強(qiáng)度大幅度下降。在對(duì)漿水進(jìn)行壓濾處理時(shí)，保持濾漿的含水率為50% 左右較為合適。

2.3水泥外摻量對(duì)磚體性能的影響

在壓濾漿體活性較低或機(jī)制砂中石粉含量較高的情況下，有必要外摻部分水泥來(lái)提高混凝土實(shí)心磚的綜合性能。在壓濾漿體含水率為50%、保存期為1d、人工砂細(xì)度模數(shù)為3.2、石粉含量為12%，漿骨比為1:3的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，水泥外摻量對(duì)混凝土實(shí)心磚抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)配合比和結(jié)果如表5和圖6所示。

表5　水泥外摻量對(duì)混凝土實(shí)心磚抗壓強(qiáng)度的影響

圖6　水泥摻加量對(duì)混凝土實(shí)心磚抗壓強(qiáng)度的影響

由表5和圖6可知，隨著水泥摻加量的增加，混凝土實(shí)心磚各齡期的抗壓強(qiáng)度也隨之增加。需要注意的是，應(yīng)盡快將漿水壓濾并用于制磚，否則漿水存放時(shí)間越長(zhǎng)，需要額外摻加的水泥量就越多。在漿水存放1d 之內(nèi)時(shí)，水泥外摻量為50kg/m3即可滿足 MU10混凝土實(shí)心磚的抗壓強(qiáng)度要求。從成本控制考慮，沒(méi)有必要摻加過(guò)多的水泥。

2.4漿體與骨料的質(zhì)量比對(duì)磚體抗壓強(qiáng)度的影響

取同批漿水進(jìn)行壓濾，保持濾漿的含水率為50%，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)砂的用量，使膠砂比分別為1:3.5、1:3.0、1:2.5，測(cè)量各試驗(yàn)?zāi)z砂在3d、14d 和28d 膠砂試件的抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)配合比和結(jié)果如表6和圖7所示。

表6　膠砂比對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)配合比

圖7　膠砂比對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

由表6和圖7可知，隨著膠砂比的增大，膠砂在各齡期的抗壓強(qiáng)度呈增大趨勢(shì)，膠砂比每增大0.5，28d 抗壓強(qiáng)度約增大10%。由此可見(jiàn)，膠砂比對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響幅度不是十分明顯，但膠砂比過(guò)低會(huì)使膠砂試件密實(shí)成型的難度顯著提高。所以，在磚體制備過(guò)程中，膠砂比宜保持在1: (2.5～3)較為合適。

2.5磚體的主要生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

通過(guò)對(duì)以上試驗(yàn)結(jié)果的分析，明確利用混凝土漿水制備混凝土實(shí)心磚的影響因素及其影響規(guī)律，確定生產(chǎn)混凝土實(shí)心磚的主要技術(shù)參數(shù)如表7所示。

在漿體存放時(shí)間為 (24±6)h、壓濾漿體含水率為45%時(shí)，采用如表8所示配合比生產(chǎn)混凝土實(shí)心磚外觀質(zhì)量良好，其主要性能如表9所示。

表7　混凝土實(shí)心磚的主要生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)

表8　混凝土實(shí)心磚的生產(chǎn)配合比　kg/m3

表9　混凝土實(shí)心磚的主要性能

由以上檢測(cè)結(jié)果可知，在此條件下生產(chǎn)的混凝土實(shí)心磚具有良好的抗壓強(qiáng)度和抗凍融性能，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可滿足GB/T21144—2007《混凝土實(shí)心磚》的技術(shù)要求。

3　結(jié)語(yǔ)

以預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)生的漿水為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)混凝土實(shí)心磚的制備工藝和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的深入研究，取得主要結(jié)論如下：

（1）確定了采用預(yù)拌混凝土企業(yè)產(chǎn)生的漿水制備混凝土實(shí)心磚的工藝流程，包括漿水壓濾、物料混合攪拌、壓制成型、保濕養(yǎng)護(hù)四個(gè)主要步驟；

（2）在采用漿水制備實(shí)心磚的過(guò)程中，漿體存放時(shí)間、壓濾漿體含水率、水泥外摻量、漿體與骨料的質(zhì)量比是影響磚體質(zhì)量的重要技術(shù)參數(shù)；

（3）漿體存放時(shí)間不大于30h、壓濾漿體的含水率為45%～50%、水泥外摻量為50～100kg、漿骨比為1:2.5～1:3.0條件下，生產(chǎn)的混凝土實(shí)心磚具有良好的抗壓強(qiáng)度和抗凍融性能。

此項(xiàng)技術(shù)解決了預(yù)拌混凝土企業(yè)漿水難以處理的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了漿水的零排放，走出了一條可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保之路，值得大力推廣。

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［通訊地址］濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)炒米店村南（250300）

汪丕明，濟(jì)南長(zhǎng)興建設(shè)商砼有限公司，高級(jí)工程師。