攪拌站廢漿液對混凝土性能的影響分析

王宏利

（亳州市泰合混凝土制品有限公司，安徽 亳州 236800）

1 攪拌站廢漿液分析與研究

1.1 廢漿液的產(chǎn)生

攪拌站廢漿液的來源主要是商品混凝土運輸車殘留的混凝土和進出廠運輸車身的清洗水等，其中，運輸車清洗水中包含有大量的建筑原材料和化學(xué)添加劑等，如砂礫、石塊、固體殘渣廢屑等。攪拌站在進行混凝土生產(chǎn)和設(shè)備清洗過程中也會有許多廢漿液排出，如某市的攪拌站一次可以產(chǎn)生40多萬噸的廢漿液。如果不加以處理，這些廢漿液就直接排放到自然環(huán)境中，污染生態(tài)環(huán)境。因此，各生產(chǎn)企業(yè)都需要保證自身生產(chǎn)的環(huán)保性，對排污進行嚴格監(jiān)管，避免對生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。目前，大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)都選擇了不同的回收方法，以有效地實現(xiàn)混凝土綠色環(huán)保的生產(chǎn)模式，為環(huán)保事業(yè)作貢獻，同時，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，避免資源浪費，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

1.2 廢漿液性能

攪拌站在混凝土攪拌生產(chǎn)結(jié)束后，多采用自來水沖洗，容易產(chǎn)生廢水。廢水中含有水化程度較低的水泥、黏土、砂礫、固體雜質(zhì)等，同時，還含有少量的氫離子和鈉離子。攪拌站廢漿液檢測中，固體含量是一項重要的檢測指標。根據(jù)有關(guān)調(diào)查，攪拌站廢水中的固體含量與處理設(shè)備有密切關(guān)系，而與廢漿液酸堿度的關(guān)系不明顯。但隨著放置時間的增加，固體顆粒將不斷地發(fā)生水化反應(yīng)，使廢漿液的離子濃度發(fā)生不同程度的變化。因此，處理廢漿液時應(yīng)注意離子濃度、放置時間等問題，以便更好地利用原漿液。

1.3 混凝土固體廢棄物再利用影響因素

1.3.1 來源影響

廢棄混凝土的來源較多，如泥土、木片、磚塊等。再次利用過程中，若不能徹底清理干凈雜質(zhì)，則容易造成利用率低、質(zhì)量差的情況，進一步影響混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低整體施工質(zhì)量，達不到施工要求。

1.3.2 設(shè)備影響

處理廢棄混凝土固體材料時，如果選用較簡單的設(shè)備進行處理，雖然可以降低成本，但會嚴重影響骨料質(zhì)量，造成骨料的吸水率增加，且出現(xiàn)單一級配問題，不符合材料再利用標準。如果相關(guān)檢測設(shè)備配備不足，再利用骨料很容易造成顆粒級配、強度和吸水率含量檢測不準確，使材料的使用性能下降、再生骨料利用率低。

1.3.3 人員影響

如果工作人員的專業(yè)技能水平不達標，缺乏專業(yè)素養(yǎng)，不能對原材料進行分選，很容易造成實際生產(chǎn)中無法有效控制質(zhì)量，從而降低廢棄物再利用質(zhì)量。

1.4 廢漿檢驗與分析

現(xiàn)階段，應(yīng)用砂石分離機可以較好地回收廢料中的砂石，但對廢漿的處理仍有一定的難度。通過對廢漿液成分的分析，發(fā)現(xiàn)其中含量最多的是水和輕質(zhì)煤灰，需要將廢漿在砂石分離機處理后所產(chǎn)生的液體進行兩級沉降，最后變成清水排放。在廢漿產(chǎn)量檢測過程中，其廢漿密度為1 180kg/m3，廢漿固體含量28.9%，平均每天生產(chǎn)的廢漿量在12.1m3左右，廢漿粉的產(chǎn)出率為2.48kg/m3，相當于水泥摻量的0.75%。廢漿性能試驗情況見表1。由表1中數(shù)據(jù)可知，以28d強度為例，廢漿在烘干后的泥粉活性較低，但需水量卻很高，配合相同的水量以后，混凝土流動程度較低。根據(jù)廢漿產(chǎn)量的相關(guān)檢驗數(shù)據(jù)可以得出，若將廢漿中的泥粉均勻地加入當日生產(chǎn)的混凝土中，其摻量較低，對混凝土的影響也較小，有利于廢漿處理。

表1 廢漿性能試驗（以同一C30混凝土配合比）

2 試驗概況

2.1 試驗內(nèi)容

廢漿液試驗要做好不同濃度物理和化學(xué)指標檢測，同時，要注意不同濃度對水泥膠砂流動度和水泥試件強度的影響，并對試驗結(jié)果進行有效分析等。廢漿液濃度一般是指沉淀池取樣中殘余膠凝材料含有的固體微顆粒。試驗將攪拌站中沖洗罐車、攪拌機生產(chǎn)的廢水經(jīng)過排水溝和砂石分離機得到的沉淀物質(zhì)，加入清水稀釋后，完成沉淀池的取樣工作，獲得1%濃度的廢漿液，其pH值為11.0，密度為1.002kg/m3，不含有氯離子和硫酸根離子；2%濃度的廢漿液pH值為12.0，密度為1.015kg/m3，含有29.8mg/L的氯離子和0.000 5%的硫酸根離子；3%濃度的廢漿液pH值為12.0，密度為1.018kg/m3，含有23.6mg/L的氯離子和0.000 6%的硫酸根離子。為了保證混凝土質(zhì)量符合標準，必須嚴格檢驗pH值、密度、氯離子和硫酸根離子的含量。

2.2 試驗結(jié)果分析

2.2.1 1%濃度廢漿液對不同等級混凝土流動的影響

廢漿液的來源和成分各不相同。因此，不同的廢漿液對混凝土的工作性能有不同的影響。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)廢漿液的摻量對混凝土的和易性有很大影響。根據(jù)試驗結(jié)果分析，對于C10等級混凝土，廢漿液在不同取代量中的擴展度均低于未加廢漿液的混凝土，其最佳取代量為100%；C20等級混凝土將隨著廢漿液取代量的增加，其擴展度先增大后減小，當廢漿液的摻水量為20%時達到最大值；C30等級混凝土隨廢漿液取代量的增加，擴展度逐漸減小，當摻量為20%和80%時達到最大值；C40等級混凝土中，廢漿液的取代量均小于未加廢漿液混凝土的擴展度；而C50和C60等級混凝土的擴展度是先增加后減小，在20%時達到最大值。其中，廢漿液影響混凝土和易性的原因是多余的漿料經(jīng)沉淀后，廢漿液中有一定的外加劑，當其他條件均未改變時，可以有效改善混凝土的和易性，提高混凝土的擴展度，從而提高混凝土的工作性能。但應(yīng)注意的是，廢漿液中仍含有懸浮顆粒和穩(wěn)定性較高的成分，當摻量達到20%時，由于廢漿液中的微顆粒不斷增加，使上述成分吸附正常摻入的外加劑，造成混凝土用水量增加，降低混凝土的流動性。因此，外加劑和廢漿液中的有效成分會對不同等級的混凝土和易性產(chǎn)生影響。

2.2.2 廢漿液對水泥膠砂流動度的影響

表2給出了不同濃度廢漿液對水泥膠砂流動度影響的試驗數(shù)據(jù)。由表2可知，不同濃度的廢漿液在其取代量逐漸增加的過程中，水泥膠砂流動度并不相同，但均小于未加廢漿液的水泥膠砂流動度。其中，1%濃度的廢漿液對水泥膠砂流動度有顯著影響，2%濃度的廢漿液對水泥膠砂流動度的影響較小。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是廢漿液中含有一定的固體懸浮顆粒，其活性、細度較低，用水量會不斷增加，從而降低膠砂流動度。因此，摻入廢漿液的水泥膠砂流動度比標準膠砂流動度低。

表2 不同濃度廢漿水的水泥膠砂流動度

2.2.3 廢漿液對水泥膠砂試件抗折強度的影響

采用不同濃度、不同比例的廢漿液獲得其對水泥抗折、抗壓強度的影響。試驗結(jié)果表明，在1%濃度的廢漿液中，水泥膠砂的抗折強度隨著廢漿液取代量的不斷增加而呈先下降后上升的趨勢，對水泥抗折強度的影響相對較小。在取代量為100%時，摻廢漿液的水泥膠砂各齡期抗折強度均不小于標準強度。隨著廢漿液濃度的變化，水泥的抗折強度也不斷發(fā)生變化。當取代量增加后，抗折強度將先下降再上升，通過對不同齡期抗折強度的分析和研究，得出廢漿液的取代量為40%時最佳。隨著廢漿液取代量的不斷增加，對不同齡期的水泥膠砂進行抗折強度試驗，發(fā)現(xiàn)其抗折強度表現(xiàn)并不相同，通常表現(xiàn)為先下降后上升。對比分析各齡期的抗折強度，發(fā)現(xiàn)3%濃度的廢漿液取代量在60%時為最佳。進一步得出，當廢漿濃度一致時，廢漿液的不同取代量整體抗折強度為先下降再上升，各齡期的差異性較小。因此，廢漿液的濃度對水泥膠砂的抗折強度影響較小。

2.2.4 廢漿液對水泥膠砂試件抗壓強度的影響

利用廢漿液對水泥膠砂試件的抗壓強度進行試驗，結(jié)果表明，1%濃度廢漿液的水泥膠砂試件在3d和7d時，隨著廢漿液取代量的不斷增加，抗壓強度先下降后上升。綜合分析得出，1%濃度的廢漿液在取代量發(fā)生變化后的3d和7d抗壓強度都有所提高，但不同廢漿液摻量對28d的抗壓強度影響不大，當取代量達到100%時，則高于標準量。因此，1%濃度的廢漿液最佳取代量為100%。2%濃度的廢漿液隨取代量的不斷增加，水泥膠砂在7d、28d的抗壓強度逐漸下降，當取代量大于60%時，其下降較為明顯。3d的水泥抗壓強度在100%時取代量最大。因此，2%濃度的廢漿液取代量最佳值為60%。3%濃度的廢漿液在不同齡期的抗壓強度并無明顯變化，當取代量在80%時，3d、7d和28d的抗壓強度達到最大值。因此，含有3%濃度的廢漿液最佳取代量為80%。另外，廢漿液中含有較多的膠凝材料和減水劑等成分，當水灰比達到相同的條件時，將不同濃度的廢漿液摻入混凝土中，有利于提高水泥膠砂的抗折和抗壓強度。其中，水泥膠砂強度的提升主要來源于骨料漿體界面間的過渡區(qū)域和漿體中產(chǎn)生的毛細孔缺陷，當廢漿液中的水泥漿較細時，能均勻填補縫隙，有效提高密實度，對水泥膠砂的抗壓、抗折強度具有積極作用。

2.2.5 1%濃度的廢漿液對不同等級混凝土強度的影響

將1%濃度的廢漿液與不同等級的混凝土進行適配，可以得出：1%濃度的廢漿液對不同強度等級的混凝土抗壓強度各不相同，對于同一強度等級的混凝土，廢漿液的取代量不同所產(chǎn)生的抗壓強度也有所差異，同時，對不同齡期的影響也各不相同。例如，C10等級混凝土廢漿液的取代量達到100%時，混凝土在不同齡期的抗壓強度均低于標準值，并且各強度之間有明顯差別。由試驗得出，1%濃度的廢漿液取代量最佳值為60%。C20等級的混凝土在7d時的抗壓強度會隨廢漿液取代量的增加而逐漸上升，但在3d或28d時沒有任何變化。對不同齡期的混凝土抗壓強度進行對比試驗發(fā)現(xiàn)，C20等級混凝土的廢漿液取代量最佳值為80%。C30等級的混凝土在不同齡期的抗壓強度未發(fā)生明顯改變，其變化規(guī)律也并不明顯。但仍能得出C30等級的混凝土廢漿液取代量最佳值為20%。C40等級的混凝土，其不同齡期的混凝土抗壓強度取代值在20%時最高，即為最佳取代量。同時，C50等級混凝土的廢漿液最佳取代量為40%。C60等級混凝土的最佳取代量為80%。綜合得出，1%濃度的廢漿液在混凝土強度不同的情況下，其影響結(jié)果各不相同，最佳取代量也有一定差異，但對各等級混凝土均有增加強度的作用，其中，對C50和C60等級的混凝土影響更顯著。

一般廢漿液中會含有剩余未經(jīng)水化的膠凝材料和外加劑等成分，因此，當水灰比例一致時，混凝土的抗壓強度將有所提高。另外，混凝土強度多與其整體密度有關(guān)，當廢漿液中水化后的水泥和礦物摻雜后，其料漿體一般較細膩，能發(fā)揮較好的填充效果，能更好地填充混凝土縫隙，當其他條件未發(fā)生變化時，摻入廢漿液能在最大程度上提高混凝土的強度，使其高于標準強度。同時，由于廢漿液中含有部分懸浮顆?；蚧钚暂^低的成分，當取代量不斷增加時，上述成分的用水量和外加劑摻量不斷增加，會導(dǎo)致混凝土強度下降。

2.3 混凝土力學(xué)性能

影響混凝土強度的決定性因素是水泥強度與水膠之間的比值，用廢漿液代替部分拌和可以有效降低水膠比，提高混凝土的密度和強度。隨著廢漿液摻量的不斷增加，較小的水膠比極易導(dǎo)致混凝土工作性能下降，相應(yīng)地振搗、密實也較為困難，從而使其水化作用降低、產(chǎn)物變少，強度隨之下降。當廢漿液的摻量不斷增加，水泥的終凝時間逐漸縮短，水泥膠砂強度的變化規(guī)律并不明顯。另外，混凝土的擴展度和廢漿液的摻量成負相關(guān)，廢漿液不斷增加，其擴展損失程度也處于增加狀態(tài)。當廢漿液的摻量一致時，不同強度等級的混凝土工作性能變化并不明顯，當廢漿液的摻量大于20%時，混凝土工作性能有所下降。通?；炷猎?d和28d的抗壓強度表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，當廢漿液的摻量處于20%、30%時，不同強度等級的混凝土抗壓強度發(fā)生變化。而當其摻量相同時，無論是7d還是28d，抗壓強度均無明顯變化。另外，由于廢漿液對混凝土工作性能的影響較大，因此，需要使用相容性較好的外加劑來提高混凝土強度。需要注意的是，廢漿液不能作為獨立的材料進行混凝土拌和，結(jié)合相關(guān)試配結(jié)果，摻量比例要在20%以下。

3 結(jié)語

總之，建筑等行業(yè)的發(fā)展會產(chǎn)生大量的廢棄混凝土，混凝土的直接排放極易造成生態(tài)環(huán)境的破壞。為此，必須加強對廢漿液的研究，通過不斷提高混凝土強度，調(diào)整廢漿液摻量的方法，提高攪拌站的資源利用效率。