10.1.1  混凝土設(shè)備洗刷水回收的設(shè)備
 
      混凝土是土木建筑工程較重要的材料。隨著建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為建筑結(jié)構(gòu)的主體，這就使預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)得到了很快發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1999年全國(guó)共建成攪拌站683家，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力12，700萬(wàn)M3，實(shí)際產(chǎn)量已超過(guò)5.400萬(wàn)M3。如此大量的混凝土生產(chǎn)，混凝土設(shè)備洗刷水處理的問(wèn)題就成為困擾混凝土攪拌站的一個(gè)大問(wèn)題。一方面洗刷設(shè)備需要相當(dāng)大量的水，另一方面就是洗刷水的處理。在水資源日益緊張，環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到重視的今天，這個(gè)問(wèn)題就顯得尤其突出。
 
      混凝土攪拌站每天沖洗攪拌機(jī)、運(yùn)輸車要用去大量的水，這些沖洗設(shè)備的洗刷水中含有水泥漿、骨料和骨料帶入的雜質(zhì)、外加劑等。從環(huán)保的角度，清洗水泥漿或混凝土的水具有強(qiáng)堿性，PH值較大，可達(dá)12左右，隨意排放會(huì)污染環(huán)境。另外，使用清水沖洗運(yùn)輸車也是一個(gè)不小的浪費(fèi)，假定沖洗一輛運(yùn)輸車用1~2噸的水，每天要沖洗2~3次。以一個(gè)中等規(guī)模的攪拌站每天使用20個(gè)車為例，一天就要用去40~120噸。由此看來(lái)，洗刷水的再利用是有利于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約水資源的非常有效的途徑。
 
      為徹底解決混凝土攪拌站每天沖洗攪拌機(jī)、運(yùn)輸車而造成的廢水排放問(wèn)題，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有許多廠家生產(chǎn)混凝土回收設(shè)備，新建攪拌站大都開(kāi)始引進(jìn)并使用這種回收設(shè)備，已經(jīng)成為環(huán)保型攪拌站的沖洗設(shè)備。混凝土回收設(shè)備是由分離設(shè)備、供水系統(tǒng)、砂石輸送與篩分系統(tǒng)、沉淀池等組成，這是專門(mén)為回收運(yùn)輸車的殘余混凝土和沖洗水而設(shè)計(jì)的。這套回收設(shè)備中的分離設(shè)備主要由內(nèi)部有螺旋裝置的分離筒構(gòu)成，通過(guò)傾斜滾筒的內(nèi)壁上，沖洗后通過(guò)回收設(shè)備將砂石骨料分離出來(lái)再用于混凝土生產(chǎn)，分離后的洗刷水進(jìn)入貯水池。貯水池中的攪拌葉按規(guī)定的時(shí)間間隔工作，保持洗刷水均勻。洗刷水通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，進(jìn)入攪拌主機(jī)被合理地用于混凝土生產(chǎn)。
 
10．1．2        混凝土拌和用水的技術(shù)要求
 
      我國(guó)建設(shè)部JGJ63—89《混凝土拌和用水》標(biāo)準(zhǔn)將混凝土拌和用水按水源分為六大類，分別為符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水、地表水（包括江、河、淡水湖中的水）、地下水（其中包括井水）、海水、工業(yè)廢水及混凝土生產(chǎn)廠、預(yù)拌混凝土設(shè)備的洗刷水。
 
      標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定混凝土構(gòu)件廠、預(yù)拌混凝土攪拌站沖洗攪拌機(jī)和運(yùn)輸車的洗刷水，作為拌和用水是可以用于混凝土生產(chǎn)的，但要注意洗刷水所含水泥和外加劑品種對(duì)所拌和混凝土的影響。
 
      用蒸餾水或飲用水與洗刷水對(duì)比進(jìn)行水泥漿凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)，兩者初凝和終凝時(shí)間差，均不應(yīng)大于30min，其初凝時(shí)間和終凝時(shí)間還應(yīng)符合水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。配制的水泥砂漿或混凝土28天抗壓強(qiáng)度比不應(yīng)小于90%。拌和水中氯化物、硫化物、硫酸鹽的含量應(yīng)在限值內(nèi)，見(jiàn)表1。
 

 
10.1.3         洗刷水中所含物質(zhì)及其對(duì)混凝土性能產(chǎn)生影響的分析
 
      一般來(lái)說(shuō)混凝土是以水泥為膠結(jié)材料，用普通砂石材料為骨料，用水按一定比例拌和而成。為調(diào)節(jié)改善工藝性能和力學(xué)性能還加入各種化學(xué)外加劑和磨細(xì)礦質(zhì)摻和料。
 
      洗刷水中的物質(zhì)來(lái)自拌制混凝土的原材料，即水泥、砂、石、外加劑、摻和料。運(yùn)輸車中殘留的混凝土沖洗后，經(jīng)過(guò)回收設(shè)備分離后絕大部分粗細(xì)骨料被分離出去，大于0.15mm顆粒已被除去。洗刷水中含有細(xì)小的水泥顆粒、骨料所帶入粘土或淤泥顆粒，及可溶解的無(wú)機(jī)鹽、外加劑離子等。
 
10.1.3.1       洗刷水中的物質(zhì)分析
 
      洗刷水中的離子來(lái)自水泥、外加劑及骨料所帶入的極少量的硫酸鹽、硫化物。水泥是由水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。水泥熟料是一種多礦物的聚集休，是由四種主要氧化物即CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2化合而成。在與水拌和后的極短瞬間，水泥的各個(gè)組分即發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)、力學(xué)與物理化學(xué)的變化。水泥粒子開(kāi)始溶解，熟料中含的堿也快速溶解，使純水立即變?yōu)楹�有多種離子的溶液，水泥漿溶液中主要離子有Ca2+、Na+、K+、OH-和SO42-，液相中還有極少量的Al2O3、SiO2。因此可以認(rèn)為洗刷水溶液主要是含有Ca2+、Na+、K+、OH-和SO42-的溶液。
 
      混凝土外加劑可以改善混凝土性能，是混凝土中不可缺少的組成部分。現(xiàn)在使用的外回劑常具有多種功能，其化學(xué)成分可以是有機(jī)物、無(wú)機(jī)物或二者的復(fù)合產(chǎn)品。一般情況下混凝土攪拌站在常溫季節(jié)使用緩凝型減水劑，冬施期間使用早強(qiáng)劑、防凍劑。緩凝型減水劑一般為表面活性劑，這些化合物以離子狀態(tài)存在，吸附在水泥顆粒表面，能降低水的表面張力，起到分散、潤(rùn)滑和濕潤(rùn)作用。作為早強(qiáng)、防凍組分的氯鹽會(huì)加強(qiáng)混凝土中鋼筋的銹蝕，目前趨勢(shì)是摻量減少，使用限量日益嚴(yán)格。現(xiàn)在我們所使用的早強(qiáng)劑、防凍劑均不含有氯鹽。因此除外加劑帶入的堿即Na+、K+外，洗刷水中的外加劑離子不會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生有害的影響。
 
      在天然砂石中常含有害雜質(zhì)，主要有泥、泥塊、硫化物、硫酸鹽。粗骨料中常含有有害雜質(zhì)如粘土、淤泥、一些硫酸鹽、硫化物等。砂石中的含泥量應(yīng)符合JGJ52—92、JGJ53—92的規(guī)定，因此溶進(jìn)洗刷水的泥量是非常微小的。
 
10.1.3.2       洗刷水所含物質(zhì)對(duì)混凝土產(chǎn)生影響的分析
 
      洗刷水中影響混凝土性能的有害離子主要為Na+、K+、SO42-、S2-。硫酸鹽會(huì)影響混凝土的耐久性。一方面當(dāng)水泥石與含硫酸鹽的水接觸時(shí)，生成二水石膏，二水石膏不但可在水泥石中結(jié)晶產(chǎn)生膨脹，也可以和水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣含有大量結(jié)晶水（膨脹性更大），對(duì)水泥石具有嚴(yán)重破壞作用。降低混凝土耐久性。另一方面SO42-對(duì)鋼筋有腐蝕作用，特別是與預(yù)應(yīng)力鋼筋相接觸時(shí)，產(chǎn)生的腐蝕后果更為嚴(yán)重，往往導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋的脆性斷裂。因此對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土拌和用水中的SO42-控制要嚴(yán)格的多。
 
      硫化物會(huì)造成鋼筋脆斷。一些研究者認(rèn)為，硫化氫與鐵作用產(chǎn)生氫原子，導(dǎo)致鋼筋脆化，即產(chǎn)生氫脆。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)硫化物含量為100mg/1時(shí)，就達(dá)到有害程度。
 
      關(guān)于堿骨料反應(yīng)：當(dāng)水泥堿量較高時(shí)，在有水存在的條件下，水泥中的堿與混凝土骨料中的活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生不均勻膨脹，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫，強(qiáng)度和彈性模量下降，從而威脅到工程的安全使用。
 
      堿骨料反應(yīng)已引起世界各國(guó)的普遍關(guān)注，近年來(lái)我國(guó)在預(yù)防堿骨料反應(yīng)方面提出了相應(yīng)的措施。根據(jù)工程所處環(huán)境進(jìn)行分類，限定混凝土的總堿量，達(dá)到預(yù)防堿骨料反應(yīng)的目的。現(xiàn)在各水泥廠家已將其生產(chǎn)的水泥的總堿量控制在0.6%以下，以減小堿骨料反應(yīng)的危害。水泥中的總堿量以當(dāng)量Na2O計(jì)，即R2O=Na2O%+0.658K2O%
 
      參加堿骨料反應(yīng)的堿是指水泥、外加劑、摻和料中的游離Na+、K+含量。洗刷水中的Na+、K+來(lái)自水泥、外加劑、摻和料，那么使用洗刷水帶入每立方米混凝土的堿量有多少呢？每輛運(yùn)輸車1%的混凝土殘料中水泥漿占其中的50%，計(jì)算得出洗刷水所含的堿量為：0.015%，其含量微乎其微。因此可以認(rèn)為使用洗刷水不會(huì)增加堿骨料反應(yīng)帶來(lái)的危害。
 
      洗刷水中含有一定量的水泥漿，使水中含有一定量的不溶物。一般來(lái)說(shuō)混凝土運(yùn)輸車的殘留混凝土量為0.5%，由此計(jì)算得出洗刷水含水泥漿的量應(yīng)為2%~3%左右。而我們實(shí)際上測(cè)得的殘留量大概在1%，試驗(yàn)室取樣結(jié)果水泥漿的濃度值基本都在4~6%。有關(guān)這部分沒(méi)有活性的細(xì)粉對(duì)混凝土性能影響的問(wèn)題，國(guó)外對(duì)此進(jìn)行過(guò)大量的研究，他們研究的結(jié)果是水泥漿濃度值控制在一定范圍內(nèi)（一般為4%），可以作為摻和料取代相應(yīng)的粉煤灰使用，而不影響混凝土性能。我們按水泥漿濃度5%計(jì)算加入每立方米混凝土中的細(xì)粉量7.5kg，相當(dāng)于骨料提高1%的含泥量。這樣總的含泥量也是小于我國(guó)砂石標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)C30以下混凝土的含泥規(guī)定的5.0%。
 
10.1.3.3         洗刷水水質(zhì)的測(cè)定
 
      根據(jù)以上分析，首先應(yīng)取刷車的高峰期即每天交接班后和非高峰期即不集中刷車時(shí)的洗車臺(tái)中經(jīng)過(guò)沉淀的澄清水樣進(jìn)行測(cè)定。經(jīng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，結(jié)果表明洗刷水中有害離子的含量在刷車高峰期和非高峰期并沒(méi)有明顯差別，且低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
 
10.1.3.4         時(shí)間差和抗壓強(qiáng)度比的測(cè)定
 
      凝結(jié)時(shí)間差的測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB1346—1999《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度，凝結(jié)時(shí)間、安全性檢驗(yàn)方法》，用飲用水和洗刷水分別進(jìn)行水泥凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)，用水量采用飲用水時(shí)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，計(jì)算初凝和終凝時(shí)間差。
 
      以上試驗(yàn)結(jié)果表明使用洗刷水對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度沒(méi)有產(chǎn)生有害影響，其凝結(jié)時(shí)間差均在30分鐘以內(nèi)，且其初凝時(shí)間和終凝時(shí)間符合水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，3d和28d抗壓強(qiáng)度比在90%以上。
 
10.1.3.5       洗刷水中的水泥漿對(duì)混凝土性能影響的研究
 
      我們分別用不同水泥漿濃度與飲用水對(duì)比進(jìn)行試驗(yàn)，使用相同配比、用水量、相同水泥、相同外加劑、粉煤灰，不同強(qiáng)度等級(jí)（C20—C30）的樣本量各10組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)早期強(qiáng)度幾乎沒(méi)有差異，個(gè)別樣本早期強(qiáng)度還略高于飲用水。后期強(qiáng)度相對(duì)于飲用水略低，但強(qiáng)度比都在90%以上。抗?jié)B試驗(yàn)C30達(dá)到P6。
 
      當(dāng)水泥漿濃度達(dá)到10%以上時(shí)，混凝土流動(dòng)性明顯差。增加用水量或外加劑量后流動(dòng)性恢復(fù)。增加用水量會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低，增加外加劑會(huì)提高成本。因此在流動(dòng)性或坍落度不滿足要求時(shí)，不能用提高用水量的方法調(diào)整。我們用洗刷水中細(xì)粉量等量取代粉煤灰，并補(bǔ)充細(xì)粉量一半的水泥，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果證明效果不錯(cuò)。
 
      為檢驗(yàn)使用洗刷水混凝土的抗凍性能，我們按GBJ80—85《普通混凝土長(zhǎng)期和耐久性能試驗(yàn)方法》中的慢凍法進(jìn)行了抗凍試驗(yàn)，凍融周期為50次循環(huán)，結(jié)果表明基本無(wú)抗壓強(qiáng)度損失。
 
10.1.4         洗刷水的合理使用
 
      大量的試驗(yàn)結(jié)果，證明洗刷水中的離子量對(duì)混凝土不會(huì)造成有害影響。總是的關(guān)鍵是洗刷水中水泥漿，根據(jù)試驗(yàn)，將4%的濃度值定為安全使用值，當(dāng)濃度值高于4%時(shí)，可以用兩種方法解決：一是降低刷水使用量，補(bǔ)充部分清水；二是當(dāng)濃度超過(guò)4%時(shí)，不降低洗刷水使用量時(shí)，超過(guò)部分的細(xì)粉量等量取代粉煤灰用量并相應(yīng)提高水泥量，以保證混凝土強(qiáng)度。實(shí)際生產(chǎn)中為確保混凝土質(zhì)量，在使用時(shí)尚應(yīng)注意以下問(wèn)題：
1．  技術(shù)質(zhì)量部門(mén)應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，制定使用方案；
2．  為確保混凝土質(zhì)量，C30以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土不使用洗刷水，C30以下同等級(jí)抗?jié)B混凝土使用50%的洗刷水；
3．  每天應(yīng)對(duì)洗刷水中的不溶物進(jìn)行不少于兩次的濃度測(cè)定，根據(jù)濃度值調(diào)節(jié)使用量，或采取其他措施；
4．  應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間；
5．  更換水泥、外加劑品種后應(yīng)清空貯水池，避免因水泥、外加劑不同而對(duì)拌和混凝土產(chǎn)生影響；
6．  冬季期間使用時(shí)應(yīng)能保證混凝土出機(jī)溫度，必須具備水加熱和顯示水溫裝置。
 
10.1.5    社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益
 
      在國(guó)外嚴(yán)格的反污染措施使用混凝土攪拌站非常重視混凝土設(shè)備洗刷水的回收使用，骨料及水泥漿都被回收并用于混凝土生產(chǎn)。在我國(guó)隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，這一問(wèn)題必將引起重視。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，其社會(huì)效益更是無(wú)法低估。以前面所說(shuō)中等規(guī)模的攪拌站為例，混凝土運(yùn)輸車20部，沖洗一輛運(yùn)輸車用1~2噸水，每臺(tái)班刷車2次，每天至少使用清水40~80噸，而實(shí)際使用往往還要多些。每輛車每臺(tái)班可分離出砂石100公斤。每年大約可節(jié)省砂石材料費(fèi)5.8萬(wàn)元，水費(fèi)9.3萬(wàn)元，僅此兩項(xiàng)節(jié)省15萬(wàn)元。再加上節(jié)約的排污費(fèi)及節(jié)省的混凝土余料的處理費(fèi)，預(yù)計(jì)全年節(jié)省資金20萬(wàn)元左右。而且更值得一提的是實(shí)現(xiàn)了零污染排放，對(duì)環(huán)境的保護(hù)起到了積極的作用。
 
      綜合以所述，洗刷水的再利用非常值得同行業(yè)中推廣，尤其在當(dāng)今環(huán)境治理越來(lái)越受到重視的情況下，這項(xiàng)技術(shù)的引進(jìn)及合理使用是一件非常有意義的事，具有先進(jìn)性，科學(xué)性。
 
＊以上內(nèi)容均原文出自于《第十章 混凝土技術(shù)創(chuàng)新》，《中國(guó)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)管理實(shí)用手冊(cè)》，主編/陳向鋒，中國(guó)新聞聯(lián)合出版社，2004年5月版。
[b]10.1.1  混凝土設(shè)備洗刷水回收的設(shè)備[/b][color=#FFD700]混凝土設(shè)備洗刷水處理的問(wèn)題就成為困擾混凝土攪拌站的一個(gè)大問(wèn)題。一方面洗刷設(shè)備需要相當(dāng)大量的水，另一方面就是洗刷水的處理。在水資源日益緊張，環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到重視的今天，這個(gè)問(wèn)題就顯得尤其突出。