再生水及海水作為混凝土拌合用水的探討

【摘　要】　面對日益嚴重的淡水危機和日趨惡化的水質污染，急需對淡水資源采取開源節(jié)流的措施，以減輕水資源的負荷。對再生水及海水用于混凝土拌和用水作了初步分析與討論，通過分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理的再生水可以滿足部分混凝土拌合用水的要求。

經(jīng)超過7億噸，超過世界水泥產(chǎn)量的一半，每年拌制如此數(shù)目巨大的水泥將耗費數(shù)億噸水，如果全部采用自來水或其它形式的淡水，對于一個淡水資源相對匱乏的國家來說將是一個不小的負擔。

【關鍵詞】　再生水;海水;水資源;回收利用;混凝土;拌和水

1 　我國水資源現(xiàn)狀

1.1　我國水資源

     中國是一個嚴重缺水國家，水資源總量有2.8萬億m3 ， 是世界第六位。但是中國人口眾多， 人均占有水量僅有2400m3 ，大約僅相當于世界人均的1 /4，居世界第109位。我國已經(jīng)被聯(lián)合國列為世界13個人均水資源貧乏國家之一。中國660個城市中，有300多座城市缺水。其原因: ①工業(yè)用水增長較快; ②工業(yè)用水效率低; ③非傳統(tǒng)水資源利用量低; ④水資源的時空分布很不均勻。

1.2　污水現(xiàn)狀

      2002年全國廢污水排放總量631億噸(不包括火電直流冷卻水) ，其中工業(yè)廢水占61.5% ，生活污水占38.5%。水體中絕大多數(shù)有毒有害物質來源于工業(yè)廢水。全國118個大城市調查， 97.5%的城市淺層地下水受到不同程度污染， 其中40%城市受到重度污染，加劇了水資源的緊張狀況。

2　再生水的利用

2.1　再生水利用意義重大

      “再生水”，就是把排放的生活污水、工業(yè)廢水回收，經(jīng)過處理后可以再利用的水稱為“再生水”。污水經(jīng)過處理后變?yōu)橹兴?，可應用于非飲用并與人體非直接接觸的領域。其用途主要包括:農(nóng)業(yè)灌溉、生活與市政雜用(包括沖廁、綠化、洗車、道路澆灑等)、工業(yè)用水(包括循環(huán)冷卻水與鍋爐補充水、建筑用水等)、景觀用水與回灌地下水和地表水。不同用途的中水的水質要求略有不同?！爸兴被赜?，一方面，為城鎮(zhèn)供水開辟了第二水源，可大幅度降低“上水”(自來水) 的消耗量;另一方面，在一定程度上解決了“下水”(污水)對水源的污染問題，從而起到保護水源、水量的作用。城市供水量的80%變?yōu)槌鞘形鬯湃牍芫W(wǎng)中，收集起來再生處理后70%可安全回用，二者合計起來，即城市供水量的一半以上，可變成再生水，返回到城市水質要求低的用戶上，替換出等量自來水，相應增加了城市一半供水量?？梢妼θ彼鞘衼碚f，這種水源是一筆寶貴財富，這種潛力的開發(fā)非常值得。我國城市污水年排放量已經(jīng)達到414億m³ ，目前，已建污水處理設施400余座，城市污水處理率達到30%，二級處理率達到15%。根據(jù)《國家環(huán)境保護“十五”計劃》(國家環(huán)境保護總局， 2001112)的要求， 2005年城市生活污水集中處理率達到45%。如果全國污水回用率平均達到20%，則“十五”末期僅城市污水集中回用總量即將近40億m³ ，是正常年份缺水60億m³ 的67%。同時，隨著膜- 生物反應器等新技術的發(fā)展，污水處理與回用設施可實現(xiàn)裝置化、小型化，污水分散處理與回用將得到日益廣泛的普及。這樣，通過污水回用可解決全國城市缺水量的一多半，回用規(guī)?；赜脻摿χ螅憧删徑庖淮笈彼鞘泄┧o張問題。人類使用過的水，污染雜質只占0.1%左右，比海水3.5%少得多。其余絕大部分是可再用的清水。污水經(jīng)過適當再生處理， 可重復利用，實現(xiàn)水在人類社會中良性循環(huán)。

2.2　在建筑領域上的應用探討

      建筑領域，混凝土拌合用水是有嚴格限制條件的。拌合用水的水源有飲用水、地表水、地下水、海水以及經(jīng)過適當處理或處置后的工業(yè)廢水。其中，符合國家標準的生活飲用水可以拌制各種混凝土，地表水和地下水首次使用前必須按照標準規(guī)定進行試驗，海水可用于拌制素混凝土，但是不能拌制鋼筋混凝土和預應力混凝土。工業(yè)廢水經(jīng)檢驗合格后可用于拌制混凝土，否則必須予以處理，合格后方能使用。我國規(guī)范[ 2 ]規(guī)定：混凝土拌合用水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸鹽、硫化物的含量應符合下表1規(guī)定。

      再生水的成分中對水泥混凝土有明顯影響的有Cl- ，硫酸鹽， PH值等。水，氧氣和氯化物離子對埋入的鋼筋具有腐蝕作用，很明顯在控制腐蝕現(xiàn)象所包括的各種過程中混凝土內的Cl- 含量及其滲透性起關鍵作用。為了腐蝕的防護， ACI建筑規(guī)范318 - 83除了規(guī)定受除冰化學劑和海水作用的加筋混凝土的最大水灰比為0.4以外，還規(guī)定了混凝土拌合物的最大氯化物的允許含量。如在硬化28d齡期的混凝土中，來源于各種組份的最大水溶性Cl- 濃度，對于暴露氯化物作用下的預應力混凝土，鋼筋混凝土和其它混凝土，應分別不超過水泥重量的0. 06%、01.15%、0.3%。硬化波特蘭水泥石中的氫氧化鈣和氧化鋁基相易受到硫酸鹽離子侵蝕。在水化過程中，含5%以上C3A的波特蘭水泥所含大部分氧化鋁為水化單硫型水化物C3A·CaSO4 · 12H2O形式。如果水泥中C3A含量超過8% ，水化產(chǎn)物也含有C3A·CH·H18。在波特蘭水泥中存在氫氧化鈣時，當水泥漿體與硫酸鹽離子接觸，兩種含氧化鋁的水化物均轉變成高硫型的鈣礬石。一般認為，混凝土中與硫酸鹽有關的膨脹與鈣礬石有關。硬化混凝土的PH值必須保持在11.5以上， 鋼材表面的氧化膜才能得以保全。

     從表2可以看出， TUCSON公司處理的再生水可以用于拌制混凝土，如果經(jīng)過處理的中水能夠滿足混凝土拌合用水的要求，且對混凝土的凝結時間、和易性、強度、耐久性及表面無不良影響，可代替飲用水、地表水、等拌制混凝土。

3　海水的利用

      海水中含有大量的硫酸鹽以及鈉和鎂的氯化物，能加速混凝土凝結，提高早期強度，然而由于硫酸鹽會降低混凝土后期強度，特別是Cl- 能引發(fā)鋼筋銹蝕，所以海水只能被允許用于拌制素混凝土，不得用于拌制鋼筋混凝土和預應力混凝土。另外，海水能引起鹽霜，有飾面要求的混凝土不得用海水拌制。研究表明，用海水拌制素混凝土除抗凍性有所下降外，長期強度是令人滿意的。

4　結語

     在一定條件下，再生水經(jīng)過處理后或海水是可以用于素混凝土或普通混凝土工程的，這對于節(jié)約用水，保護環(huán)境，減少工程用水成本都是有益的。

參考文獻

[ 1 ] 　P KUMAR MEHTA. 混凝土的結構、性能與材料[M ]1上海:同濟大學出版社， 1991.

[ 2 ] 　GJG 63 - 89，混凝土拌合用水[ S].

[ 3 ] 　馮乃謙. 實用混凝土大全[M ]. 北京:科學出版社， 2001.

 [作者簡介] 　郭保林( 1978 - ) ，男，遼寧大連人，工程師. 從事建筑材料專業(yè)。