0 引言

　　混凝土搅拌站在生产混凝土、清洗设备等过程中排放大量废浆液，如成都市内混凝土搅拌站每年可产生30多万t废浆液，如将其直接排放，会对环境造成严重污染。近年来，政府加大了对生产企业的环保督查力度，要求混凝土搅拌站实现绿色生产，不能造成环境污染。越来越多的大型混凝土生产企业采用不同方式回收废浆液，逐渐实现混凝土绿色生产^[1,2]。废浆液回收利用可改善搅拌站环境，减少污染，节约资源，降低生产成本^[3,4,5]。

　　废浆液经砂石分离回收处理后，形成p H值较高的浑浊液体。废浆液主要由水泥水化产物、未水化的水泥颗粒、矿物掺合料、泥粉及化学外加剂等组成^[3]，在强碱溶液长时间浸泡下，固体颗粒几乎完全反应，颗粒活性较低，且含固量和液相化学组成对混凝土性能造成影响，因此，废浆液的应用受到限制。已有研究也表明，废浆液替代部分混凝土拌合水时，对混凝土工作性能产生一定影响^[6]。陈军亮等^[7]将不同浓度废浆液作为混凝土拌合水，为保证混凝土工作性能，研究认为应控制废浆液浓度≤5%。曾维等^[3]对废浆液固液成分进行分离，研究认为可用掺量为8%的烘干废渣替代粉煤灰，用于生产普通混凝土。基于以上研究成果，利用废浆液替代部分拌合水，分析其对水泥凝结时间、水泥胶砂强度、混凝土工作性能和力学性能的影响。

　　1 试验概况

　　废浆液样本取自四川省不同地区22家混凝土搅拌站，固液分离后固体物质Na₂O含量为0.17%～1.27%,K₂O含量为0.31%～1.26%，碱含量为0.45%～2.06%，废浆液检测结果如表1所示。如果将固体物质视为胶凝材料，应根据碱含量要求调整掺量。由表1可知，如不将废浆液用于制备预应力混凝土，除碱含量外，其他成分含量均在允许范围内，使用时应根据实际碱含量适当减少废浆液掺量。

　　试验采用P·O42.5R水泥、粉煤灰、砂、级配碎石(粒径5～26.5mm)、聚羧酸减水剂等，其中水泥主要物理性能指标如表2所示。

　　参考GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》，检测废浆液对水泥凝结时间的影响，参考GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，检测废浆液对水泥胶砂强度的影响。保持原材料种类及配合比不变，仅用废浆液替代部分清水，参考GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，检测混凝土工作性能，参考GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，检测混凝土力学性能。随着废浆液掺量的增加，当混凝土失去工作性能时，终止试验。

　　2 试验结果分析

　　2.1 水泥凝结时间

　　水泥凝结时间随废浆液掺量变化曲线如图1所示，由图1可知，随着废浆液掺量的增加，水泥终凝时间缩短，这可能是因为废浆液替代部分拌合水，降低了水胶比，且废浆液中的碱加快了水泥水化，使凝结硬化时间缩短^[8]。

　　2.2 水泥胶砂强度

　　水泥胶砂强度随废浆液掺量的变化如表3所示，由表3可知，水泥胶砂强度变化规律不明显，其中强度增长是因为废浆液替代部分拌合水后，降低了水胶比，使硬化后的试件结构更致密，且有利于胶凝材料的水化。优良的工作性能是浆体硬化后具有良好力学性能的保证，当废浆液掺量增至一定程度时，水泥中的自由水减少，成型不均匀，无法获得体积稳定、结构致密的试件，使试件强度下降，因此需控制废浆液掺量。

　　图1 废浆液掺量-水泥凝结时间关系曲线  

　　表3 水泥胶砂强度  

　　表3 水泥胶砂强度

　　2.3 混凝土工作性能

　　混凝土工作性能随废浆液掺量变化曲线如图2所示，由图2可知，混凝土坍落度、扩展度与废浆液掺量呈负相关关系，且随着废浆液掺量的增加，坍落度与扩展度损失基本增大。这可能是因为废浆液替代部分拌合水后，降低了水胶比，使结构自由水减少，流动性变差;由废浆液引入的阴离子随废浆液掺量的增加而增加，与减水剂分子形成竞争吸附，不易分散;废浆液增大了离子强度，一方面压缩体系双电层结构厚度，导致静电斥力作用范围减小，另一方面造成减水剂分子侧链在一定程度上发生蜷曲，空间位阻作用削弱，对结构分散性及分散保持性不利^[9,10]。废浆液掺量相同时，不同强度等级混凝土工作性能无明显变化规律。当废浆液掺量>20%时，混凝土坍落度和扩展度损失过大，尤其是1h扩展度，因此建议废浆液掺量<20%。

　　表1 检测结果 

　　表1 检测结果

　　表2 水泥物理性能指标 

　　表2 水泥物理性能指标

　　图2 混凝土工作性能随废浆液掺量变化曲线  

　　2.4 混凝土力学性能

　　混凝土力学性能随废浆液掺量变化曲线如图3所示，由图3可知，混凝土7,28d抗压强度基本随废浆液掺量的增加先增大后减小，不同强度等级混凝土基本在废浆液掺量为20%或30%时抗压强度增长率出现转折。水泥强度和水胶比是决定混凝土强度的主要因素，废浆液替代部分拌合水后，降低了水胶比，使混凝土充分密实，孔隙减少，强度提高。随着废浆液掺量的增加，过小的水胶比使混凝土失去工作性能，振捣、密实困难，且水化作用小，水化产物少，因此强度降低。废浆液掺量相同时，不同强度等级混凝土7,28d抗压强度无明显变化规律。

　　图3 混凝土力学性能随废浆液掺量变化曲线  

　　3 结语

　　1)随着废浆液掺量的增加，水泥终凝时间缩短，水泥胶砂强度变化规律不明显。

　　2)混凝土坍落度、扩展度与废浆液掺量呈负相关关系，且随着废浆液掺量的增加，坍落度与扩展度损失基本增大。废浆液掺量相同时，不同强度等级混凝土工作性能无明显变化规律。当废浆液掺量>20%时，混凝土失去工作性能。

　　3)混凝土7,28d抗压强度基本随废浆液掺量的增加先增大后减小，不同强度等级混凝土基本在废浆液掺量为20%或30%时抗压强度增长率出现转折。废浆液掺量相同时，不同强度等级混凝土7,28d抗压强度无明显变化规律。

　　4)废浆液对混凝土工作性能的影响较大，建议使用相容性较好的外加剂。

　　5)废浆液不应单独作为混凝土拌合水使用，可按一定比例掺加，建议掺量<20%，并应根据混凝土试配结果确定。