利用搅拌站生产废水制C20~C40混凝土的试验研究

文摘 2024-12-27 07:04 河南

0引言

混凝土搅拌站在冲洗搅拌、运输、泵送等设备及场地时产生的废弃浆水，以及废弃混凝土分离产生的废浆，这些浆体经沉淀分离后，形成了大量的搅拌站废水。这些废水成分复杂且pH值高，如果随意处理和排放，不仅造成资源与能源地浪费，而且对环境造成较大污染。此，如何科学合理地利用搅拌站废水，是混凝土节能减排的重要课题。

混凝土搅拌站废水中的物质主要来自混凝土的原材料，其含有细小胶凝材料颗粒以及它们的水化产物、残留的化学外加剂等，pH值一般都在12左右，呈碱性。同收利用搅拌站废水制备混凝土已有较多研究，将废水应用于混凝土中能够制备出符合工程要求的混凝土。可见，将搅拌站废水应用于混凝土中，能够变废为宝，降本增效，节能环保。

1试验原材料

(1)水泥：冀东牌P·042.5级水泥，3d龄期的抗折强度为6.2MPa、抗压强度为27.8MPa，28d龄期的抗折强度为8.5MPa、抗压强度为50.3MPa。

(2)集料：细骨料：两安黑河中砂，细度模数2.3，含泥量为3.0%；粗骨料：5～31.5mm连续级配卵石，含泥量0.5%，针片状含量2%，压碎指标5.3%。

(3)矿物掺合料：陕西渭南电厂Ⅱ级粉煤灰，其45μm方孔筛余量为15.7%；陕两韩城电厂德龙牌$95级矿渣粉，其比表面积为465m²/kg。

(4)外加剂：大连两卡聚羧酸减水剂，含同量18.3%。

(5)拌和水：自来水，pH值7.0；废水：中建商品混凝土西安公司沣渭站收集的澄清废水。

2试验方案

2.1废水性能测试

取样试验用废水，参考JGJ63-2006《混凝土用水标准》检测其浓度、对水泥凝结时间影响及其对水泥胶砂强度的影响。

2.2配合比设计

以C30强度等级的混凝土配合比为例，采用浓度为3.5%的废水以掺量0、20%、40%、60%、80%、100%制备混凝土，测试其作性能及力学强度，确定最佳废水掺量。

在C30配合比设计的基础上设计C20、C25、C35、C40配合比并确定废水最佳掺量。其中，C30混凝土配合比如表1所示。

2.3确定废水最佳掺量

以C30混凝土配合比为例，通过检测其工作性能与力学性能确定废水最佳掺量，并以此确定C20、C25、C35、C40的最佳掺量。

3结果与分析

3.1废水性能测试分析结果

分三个批次取样搅拌站沉淀池废水，分别测试其性能，测试结果如表2所示。选取浓度为3.5%的废水，依据GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》，采用废水掺量为0与100%分别进行水泥凝结时间的对比试验，试验测试结果如表3所示。依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》检测掺量为0与100%废水的胶砂试块强度，测试结果如表4所示。

取浓度值3.5%的废水进行水泥凝结时间测试，结果表明掺入污水对于水泥凝结时间基本没有影响，与自来水相比，初凝时间和终凝时间相差都在30min之内，符合标准要求。从成型的胶砂试块可以看出，用废水制备的水泥胶砂3、28d抗压强度值分别为基准的96%和95%。

3.2废水掺量对混凝土工作性能的影响

以C30为例，按照表1配合比，采用浓度为3.5%的废水不同掺量制备混凝土的工作性能如图1所示。从图1可以看出，随着废水掺量的增加，混凝土的坍落度与扩展度并无波动。可见，废水的添加对混凝土的工作性能并无明显的促进或抑制作用。

3.3废水对混凝土力学性能的影响

测试了硬化混凝土的7、28d力学强度值，同时，试验检测了制备混凝土的快测强度值，其检测结果如图2所示。整条曲线出现先低后高的趋势，在废水掺量在60%时，曲线出现拐点，此时的强度值增大，其28d强度值达到42.7MPa，较好地满足了C30强度等级混凝土对力学性能的要求。因此，综合新拌混凝土工作性能，认为C30混凝土中废水的最佳掺量为60%。

3.4最佳用水量的确定

经过前期系列试验研究，确定废水浓度为3.5%时，C30的最佳掺量为60%。但观察图1发现，新拌工作性能较差，在保证力学性能和经济性的前提下，进行了混凝土的工作性能调配的试验。通过外加剂的调整试验，增加了0.1%外加剂用量，结果其T/K为220/540，测定28d强度满足C30混凝土强度等级要求。

根据以上试验方法，确定出C40混凝土废水最佳掺量为20%，C35混凝土废水最佳掺量为40%。C25混凝土废水最佳掺量为40%、C20混凝土废水最佳掺量为60%。在试配试验的过程中，微调外加剂的掺量均能制备出既满足工作性能要求同时又满足力学性能要求的废水绿色混凝土，所以，在保证混凝土各项性能良好的前提下，应尽可能的提高废水的掺量。

4结论

(1)选用浓度值为3.5%的搅拌站废水，对水泥凝结时间基本没有影响，制备的水泥胶砂试块3、28d抗压强度值分别为基准样的96%和95%。

(2)选用浓度值为3.5%的搅拌站废水，通过外加剂的微调试配，可以制备出工作性能良好与满足强度等级要求的绿色混凝土。在满足混凝土性能要求的前提下可适量增加废水掺量。

(3)选用浓度值为3.5%的搅拌站废水，制备混凝土强度等级为C20、C25、C30、C35、C40的混凝土，其废水的最佳掺量分别为60%、40%、40%、20%、20%。

砼话

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