汪丕明，萧树忠，李如峰，张玲，马莎莎

（济南长兴建设商砼有限公司，山东　济南　250300）

利用预拌混凝土企业产生的浆水制备混凝土实心砖

汪丕明，萧树忠，李如峰，张玲，马莎莎

（济南长兴建设商砼有限公司，山东济南250300）

采用预拌混凝土企业产生的浆水制备混凝土实心砖，其工艺流程主要包括浆水压滤、物料混合搅拌、压制成型、保湿养护四个主要步骤，明确了浆体存放时间、压滤浆体含水率、水泥外掺量、浆体与骨料的质量比是影响砖体质量的重要技术参数。在浆体存放时间不大于30h、压滤浆体的含水率45%～50%、水泥外掺量为50～100kg、浆骨比为1:2.5～1:3.0条件下，生产的混凝土实心砖具有良好的抗压强度和抗冻融性能。此项技术解决了预拌混凝土企业浆水难以处理的技术难题，实现了浆水的零排放，走出了一条可持续发展的环保之路。

浆水；压滤；实心砖；工艺流程；抗压强度

0　引言

混凝土材料是目前建筑工程中使用量最大、使用面最广的人造建筑材料，其生产过程中会产生大量废水废渣。目前我国每年的混凝土产量超过15亿 m3，而每生产1m3混凝土平均产生浆水0.03吨，即我国的预拌混凝土企业每年要产生约0.5亿吨浆水，如此数量巨大的浆水如果全部排放到周边环境中会造成巨大的环境污染，带来的危害触目惊心。

预拌混凝土企业的浆水来源主要是剩余混凝土和存在质量问题的混凝土经过砂石分离后，混凝土中的胶凝材料与冲洗水混合形成的。同时洗刷生产运输设备、冲洗生产场地也会产生部分浆水。如何处置这些浆水是预拌混凝土生产企业最为棘手的事情，当前主要采用的处置方式为沉淀分离法，即将废浆引入多级沉淀池，浆水经过逐级沉淀后，上清液可用于生产混凝土，而产生的沉淀物只能作为废弃物外排。这部分固体废渣主要成分为水泥熟料颗粒、掺合料颗粒和部分水泥水化产物，碱性强、颗粒小。固体废渣外排占用场地较大，废渣中的碱性物质会污染土壤和地下水；废渣中的细微颗粒会被吹散到空气中污染大气；清理废渣费用较高，不利于提高预拌混凝土企业的经济效益。

目前，国家相关部门对环境污染高度重视，对污染物的排放提出了严格限制。2014年10月1日开始实施的 JGJ/T382—2014《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》，对预拌混凝土企业产生的浆水明确提出了“无害化处理”的规定。一个现代化的商品混凝土生产企业应将减少废水废渣排放作为企业义不容辞的责任。为了合理处理浆水及废渣，变废为宝，减少对周边环境的污染，降低企业的运行成本，非常有必要探讨利用浆水制备免烧免蒸混凝土实心砖的相关技术，实现废水废渣的全部回收利用，走出一条绿色可持续发展之路。

1　试验材料与制备工艺

1.1试验材料

（1）压滤浆体：取产生时间为1d 的浆水沉淀物进行检测，其微观形态如图1所示，其 X 射线衍射结果如图2所示。

图1　沉淀物的微观形态

图2　沉淀物的 X 射线衍射图

从图1中可以看出，沉淀物中含有多棱角状的水泥水化产物以及无规则形状的未水化水泥颗粒和掺合料颗粒。图2中的检测结果说明沉淀物中含有一定量的 Ca(OH)2，验证了沉淀物中含有水泥水化产物。这说明浆水沉淀物的组成主要是水泥水化产物、未水化水泥颗粒、矿物掺合料颗粒、少量残留的细砂和水分。对沉淀物进行化学成分测试分析，得到其化学组成如表1所示。

表1　沉淀物化学组成　%

（2）水泥：采用山东水泥集团有限公司生产的 P·O42.5水泥，其主要物理性能指标见表2。

（3）机制砂：采用济南长清产石灰石破碎而成的机制砂，其 CaCO3含量93%，表观密度2730kg/m3，堆积密度1585kg/m3，石粉含量12%，细度模数3.2。

表2　水泥的主要性能指标

1.2利用混凝土浆水制备实心砖工艺流程

利用混凝土企业浆水制备混凝土实心砖的生产工艺流程如图3所示。

图3　预拌混凝土企业浆水回收制备免蒸免烧混凝土实心砖工艺流程

在利用浆体生产混凝土实心砖的过程中，先把压滤浆体、人工砂、水泥等原材料按配合比计量后充分搅拌，然后在一定压力作用下进行压制成型制备砖坯，之后对砖坯养护至28d 龄期，最后通过抗压强度和冻融试验验证该砖是否满足相应的技术指标要求，合格的实心砖方可进行工程应用。

2　试验结果与分析

2.1浆体存放时间对砖体抗压强度的影响

预拌混凝土企业浆水的存放时间直接影响着压滤浆体的活性，进而影响砖体的抗压强度和抗冻融性能。分别取新产生的同一批浆水和存放1d、2d、3d、7d 的浆水进行压滤，保持不同龄期浆水压滤后的含水率均为50%，按照《水泥胶砂检测方法》进行试验，测量各试验胶砂在3d、14d 和28d胶砂试件的抗压强度，每组试验不同龄期的滤浆重量均为900g，标准砂为1350g。浆水存放时间对滤浆胶砂试件抗压强度的影响如表3和图4所示。

表3　浆水存放时间对滤浆胶砂试件抗压强度的影响

图4　浆水存放时间对滤浆胶砂试件抗压强度的影响

由表3和图4可知，随着浆体存放时间的延长，胶砂各龄期的抗压强度呈明显下降趋势。浆水存放2d、3d、7d 后，抗压强度比存放1d 时分别下降21%、32% 和85%。由此可见，要利用预拌混凝土企产生的浆水制备免烧免蒸混凝土实心砖，最好采用新产生的浆体，浆体存放时间越长，越不利于提高砖体的力学性能。存放时间如果超过1d，砖体的抗压强度便难以满足 MU10的强度，这与浆水中胶凝材料的活性有关。浆水存放时间越长，水泥熟料矿物参与水化反应的比例越多，剩余的活性越低。因此，预拌混凝土企业产生的浆水应尽快使用，避免浆体活性损失过大。

同时由图4可知，在制砖过程中仅采用回收浆体来制砖，砖体的抗压强度富余系数不是很高。为了提高免烧免蒸混凝土实心砖的力学性能，特别是在浆体不能得到及时利用时，可掺加少量水泥或采取降低水灰比等技术措施来提高砖体的综合性能。

2.2压滤浆体含水率对砖体抗压强度的影响

压滤浆体的含水率可通过调整压滤机的技术参数加以控制。采用同一批次混凝土产生的浆水在1d 时进行压滤，调整压滤机的性能，使压滤出的浆体的含水率分别达到45%、50%、60%，测量各试验胶砂在3d、14d 和28d 胶砂试件的抗压强度，试验配合比和试验结果如表4所示。滤浆含水率对胶砂抗压强度的影响如表4和图5所示。

表4　滤浆含水率对胶砂抗压强度的影响试验配合比

图5　滤浆含水率对抗压强度的影响

由图5可知，随着滤浆含水率的增大，胶砂在各龄期的抗强度呈明显降低趋势。同时在试验过程中注意到，滤浆的含水率为45% 时，胶砂试件密实成型的难度较大。所以在砖体制备过程中，滤浆的含水率太低，虽然可以获得较高的抗压强度，但会影响砖体的成型进而影响砖体的外观质量；滤浆含水率较高，又会使砖体抗压强度大幅度下降。在对浆水进行压滤处理时，保持滤浆的含水率为50% 左右较为合适。

2.3水泥外掺量对砖体性能的影响

在压滤浆体活性较低或机制砂中石粉含量较高的情况下，有必要外掺部分水泥来提高混凝土实心砖的综合性能。在压滤浆体含水率为50%、保存期为1d、人工砂细度模数为3.2、石粉含量为12%，浆骨比为1:3的条件下进行试验，水泥外掺量对混凝土实心砖抗压强度的影响试验配合比和结果如表5和图6所示。

表5　水泥外掺量对混凝土实心砖抗压强度的影响

图6　水泥掺加量对混凝土实心砖抗压强度的影响

由表5和图6可知，随着水泥掺加量的增加，混凝土实心砖各龄期的抗压强度也随之增加。需要注意的是，应尽快将浆水压滤并用于制砖，否则浆水存放时间越长，需要额外掺加的水泥量就越多。在浆水存放1d 之内时，水泥外掺量为50kg/m3即可满足 MU10混凝土实心砖的抗压强度要求。从成本控制考虑，没有必要掺加过多的水泥。

2.4浆体与骨料的质量比对砖体抗压强度的影响

取同批浆水进行压滤，保持滤浆的含水率为50%，调整标准砂的用量，使胶砂比分别为1:3.5、1:3.0、1:2.5，测量各试验胶砂在3d、14d 和28d 胶砂试件的抗压强度，试验配合比和结果如表6和图7所示。

表6　胶砂比对砂浆抗压强度的影响试验配合比

图7　胶砂比对砂浆抗压强度的影响

由表6和图7可知，随着胶砂比的增大，胶砂在各龄期的抗压强度呈增大趋势，胶砂比每增大0.5，28d 抗压强度约增大10%。由此可见，胶砂比对抗压强度的影响幅度不是十分明显，但胶砂比过低会使胶砂试件密实成型的难度显著提高。所以，在砖体制备过程中，胶砂比宜保持在1: (2.5～3)较为合适。

2.5砖体的主要生产技术参数和性能指标

通过对以上试验结果的分析，明确利用混凝土浆水制备混凝土实心砖的影响因素及其影响规律，确定生产混凝土实心砖的主要技术参数如表7所示。

在浆体存放时间为 (24±6)h、压滤浆体含水率为45%时，采用如表8所示配合比生产混凝土实心砖外观质量良好，其主要性能如表9所示。

表7　混凝土实心砖的主要生产技术参数

表8　混凝土实心砖的生产配合比　kg/m3

表9　混凝土实心砖的主要性能

由以上检测结果可知，在此条件下生产的混凝土实心砖具有良好的抗压强度和抗冻融性能，各项技术指标均可满足GB/T21144—2007《混凝土实心砖》的技术要求。

3　结语

以预拌混凝土企业产生的浆水为研究对象，通过对混凝土实心砖的制备工艺和关键技术指标的深入研究，取得主要结论如下：

（1）确定了采用预拌混凝土企业产生的浆水制备混凝土实心砖的工艺流程，包括浆水压滤、物料混合搅拌、压制成型、保湿养护四个主要步骤；

（2）在采用浆水制备实心砖的过程中，浆体存放时间、压滤浆体含水率、水泥外掺量、浆体与骨料的质量比是影响砖体质量的重要技术参数；

（3）浆体存放时间不大于30h、压滤浆体的含水率为45%～50%、水泥外掺量为50～100kg、浆骨比为1:2.5～1:3.0条件下，生产的混凝土实心砖具有良好的抗压强度和抗冻融性能。

此项技术解决了预拌混凝土企业浆水难以处理的技术难题，实现了浆水的零排放，走出了一条可持续发展的环保之路，值得大力推广。

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汪丕明，济南长兴建设商砼有限公司，高级工程师。