邢菊香，鄭濤，趙日煦，高飛，熊龍，代飛

（中建商品混凝土有限公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430205）

混凝土是當(dāng)今世界應(yīng)用最為廣泛的建筑材料之一，但混凝土的生產(chǎn)也帶來了一系列的環(huán)境壓力[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，年生產(chǎn)混凝土1000萬m3的預(yù)拌廠每天清洗運(yùn)輸、攪拌及泵送設(shè)備時(shí)形成廢漿水就可以高達(dá)1800m3[2-3]。2020年國家頒布了《固體廢物污染環(huán)境防治法》，行業(yè)環(huán)保監(jiān)管越來越嚴(yán)，目前混凝土預(yù)拌廠廢漿的處理方式大致可以分為3類：一是配制成低濃度污水使用，屬于常規(guī)操作，濃度不宜過高，消納效率有限，附加值較低；二是與骨料混勻使用，存在混不勻和大塊廢渣的問題，有一定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)；第三，交由有資質(zhì)單位委托處理，定點(diǎn)堆放掩埋或是制成加氣砌塊等低端產(chǎn)品，成本高達(dá)35～40元/t，運(yùn)輸過程還可能存在漏灑風(fēng)險(xiǎn)。如何合規(guī)、高附加值地利用廢漿水，是打造綠色環(huán)保預(yù)拌廠亟需解決的問題[4-6]。

預(yù)拌廠廢漿水的主要成分是未水化的礦渣、粉煤灰微粉和水泥水化產(chǎn)物，其中水泥水化產(chǎn)物中存在大量的Ca（OH）2，使廢漿水的pH值一般在13以上，具有強(qiáng)堿性，直接使用于混凝土易導(dǎo)致混凝土和易性差、坍落度損失大等問題[7-9]。本研究采用均化法，通過將合成的新型丙烯酸-丙烯酸羥丁酯-磺酸鹽均化劑添加到預(yù)拌廠廢漿水（廢漿水量的0.5%）中進(jìn)行預(yù)處理，可有效減小廢漿水的沉降及廢漿水對(duì)混凝土工作性能的不利影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

（1）合成原材料

丙烯酸、富馬酸、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯磺酸鈉、丙烯酸羥丁酯、過硫酸銨：均為工業(yè)級(jí)。

（2）試驗(yàn)用材料

水泥：華新P·O42.5水泥，比表面積400m2/kg；礦粉：S95，比表面積455 m2/kg，密度2810 kg/m3，7 d活性83%，28 d活性102%，市售；粉煤灰：Ⅱ級(jí)，細(xì)度8.6%，燒失量3.0%，需水比93%；砂：岳陽河砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量0.8%；石：5～31.5 mm連續(xù)級(jí)配碎石，表觀密度2780 kg/m3，含泥量0.2%，泥塊含量0.1%，針片狀含量4.0%，壓碎指標(biāo)6.5%；水：自來水；預(yù)拌廠廢漿水：預(yù)拌廠罐車清洗后廢水（固含量8%）；減水劑：zjss-05型，固含量15%，減水率為32%，中建自產(chǎn)。

1.2 均化劑的合成

丙烯酸（或富馬酸）-丙烯酸羥丁酯-烷基磺酸鈉三元共聚物的合成方法為：稱取丙烯酸（或富馬酸）、丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯磺酸鈉或丙烯磺酸鈉、過硫酸銨，投入反應(yīng)釜，各組分用量（質(zhì)量百分比，合計(jì)為100%）為：丙烯酸（或富馬酸）35%～60%、丙烯酸羥丁酯15%～40%、甲基丙烯磺酸鈉（或丙烯磺酸鈉）6%～20%、過硫酸銨0.5%～5%，于70℃攪拌5 h，冷卻后即得丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽基三元共聚物均化劑。

丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽基三元共聚物的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽基三元共聚物的結(jié)構(gòu)式

1.3 性能測(cè)試方法

（1）pH值：參照GB/T 6920—1986《水質(zhì)pH值的測(cè)定玻璃電極法》進(jìn)行測(cè)試；

（2）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、安定性、凝結(jié)時(shí)間：參照GB/T 1346—2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。

（3）分散性能：以沉降時(shí)間表征均化劑對(duì)含泥污水和預(yù)拌廠廢漿水的分散性能，將固含量均為8%的含泥污水和預(yù)拌廠廢漿水裝入500 mL燒杯中，25℃下靜置，每5 min測(cè)量一次清水液高度。

（4）混凝土性能：參照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土坍落度和擴(kuò)展度試驗(yàn)。混凝土力學(xué)性能：參照GB/T 50081—2019《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土力學(xué)性能測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 均化處理后廢漿水對(duì)水泥性能的影響

在固含量為8%的預(yù)拌廠廢漿水中摻入廢漿水質(zhì)量0.5%的均化劑，替代自來水，進(jìn)行水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性試驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。

表1 均化處理后廢漿水對(duì)水泥性能的影響

由表1可見，均化劑中聚丙烯酸鏈段可有效降低廢漿水的堿性，摻有0.5%均化劑的預(yù)拌廠廢漿水經(jīng)均化后的pH值為8.2，且均化后的廢漿水對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性均無不良影響。

2.2 均化劑的分散性研究

分別在含泥污水、預(yù)拌廠廢漿水中摻入廢漿水質(zhì)量0.5%的均化劑，進(jìn)行均化劑的抗沉降效果對(duì)比，結(jié)果如圖2所示，（a）、（b）、（c）、（d）中左側(cè)燒杯均未摻均化劑，右側(cè)燒杯均摻入0.5%均化劑。

圖2 均化劑的抗沉降效果

從圖2可以看出，摻入0.5%均化劑時(shí)，對(duì)含泥污水體系，可延長沉降時(shí)間40 min；對(duì)于預(yù)拌廠廢漿水體系可延長沉降時(shí)間10 h。

2.3 均化處理后廢漿水對(duì)混凝土性能的影響

廢漿水對(duì)混凝土的性能影響已經(jīng)有不少研究，但是廢漿水的固含量不同，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有較大影響。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)預(yù)拌廠廢漿水的固含量一般可控制在8%以下，試驗(yàn)采用固含量為8%的預(yù)拌廠廢漿水完全替代自來水，研究其對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響，并與采用自來水的混凝土進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)混凝土的配合比如表2所示。

表2 混凝土的配合比

2.3.1 均化處理后廢漿水對(duì)混凝土工作性能的影響（見圖3）

由圖3可見，以均化后的預(yù)拌廠廢漿水（固含量為8%）替代自來水用于混凝土拌和水時(shí)，對(duì)C20、C40和C60混凝土的工作性能影響甚微。

圖3 均化處理后廢漿水對(duì)混凝土工作性能的影響

2.3.2 均化處理后廢漿水對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響（見圖4）

圖4 均化處理后廢漿水對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

由圖4可見，對(duì)于C20、C40和C60混凝土，采用均化后的預(yù)拌廠廢漿水（固含量為8%）與自來水作為拌和水時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度均較接近，且采用均化后預(yù)拌廠廢漿水的混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度略有提高，表明采用均化后的廢漿水對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度無不良影響。

3 結(jié) 論

（1）合成的丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽基三元共聚物均化劑中的聚丙烯酸鏈段可有效降低廢漿水的堿性。摻入0.5%的均化劑對(duì)固含量為8%的預(yù)拌廠廢漿水進(jìn)行均化處理時(shí)，均化后的廢漿水對(duì)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性均無不良影響。

（2）抗沉降試驗(yàn)結(jié)果表明，在固含量為8%的含泥污水和預(yù)拌廠廢漿水中摻入廢漿水質(zhì)量0.5%均化劑時(shí)，對(duì)含泥污水體系和預(yù)拌廠廢漿水體系的沉降時(shí)間分別可延緩40min和10h。

（3）以均化后的預(yù)拌廠廢漿水（固含量為8%）替代自來水用于混凝土拌和水時(shí)，對(duì)C20、C40和C60混凝土的工作性能影響甚微，對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度略有提高，表明采用均化后的廢漿水對(duì)混凝土的性能無不良影響。