再生水及海水作为混凝土拌合用水的探讨

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【摘　要】　面对日益严重的淡水危机和日趋恶化的水质污染，急需对淡水资源采取开源节流的措施，以减轻水资源的负荷。对再生水及海水用于混凝土拌和用水作了初步分析与讨论，通过分析发现经过处理的再生水可以满足部分混凝土拌合用水的要求。

经超过7亿吨，超过世界水泥产量的一半，每年拌制如此数目巨大的水泥将耗费数亿吨水，如果全部采用自来水或其它形式的淡水，对于一个淡水资源相对匮乏的国家来说将是一个不小的负担。

【关键词】　再生水;海水;水资源;回收利用;混凝土;拌和水

1 　我国水资源现状

1.1　我国水资源

中国是一个严重缺水国家，水资源总量有2.8万亿m3 ， 是世界第六位。但是中国人口众多， 人均占有水量仅有2400m3 ，大约仅相当于世界人均的1 /4，居世界第109位。我国已经被联合国列为世界13个人均水资源贫乏国家之一。中国660个城市中，有300多座城市缺水。其原因: ①工业用水增长较快; ②工业用水效率低; ③非传统水资源利用量低; ④水资源的时空分布很不均匀。

1.2　污水现状

2002年全国废污水排放总量631亿吨(不包括火电直流冷却水) ，其中工业废水占61.5% ，生活污水占38.5%。水体中绝大多数有毒有害物质来源于工业废水。全国118个大城市调查， 97.5%的城市浅层地下水受到不同程度污染， 其中40%城市受到重度污染，加剧了水资源的紧张状况。

2　再生水的利用

2.1　再生水利用意义重大

“再生水”，就是把排放的生活污水、工业废水回收，经过处理后可以再利用的水称为“再生水”。污水经过处理后变为中水，可应用于非饮用并与人体非直接接触的领域。其用途主要包括:农业灌溉、生活与市政杂用(包括冲厕、绿化、洗车、道路浇洒等)、工业用水(包括循环冷却水与锅炉补充水、建筑用水等)、景观用水与回灌地下水和地表水。不同用途的中水的水质要求略有不同。“中水”回用，一方面，为城镇供水开辟了第二水源，可大幅度降低“上水”(自来水) 的消耗量;另一方面，在一定程度上解决了“下水”(污水)对水源的污染问题，从而起到保护水源、水量的作用。城市供水量的80%变为城市污水排入管网中，收集起来再生处理后70%可安全回用，二者合计起来，即城市供水量的一半以上，可变成再生水，返回到城市水质要求低的用户上，替换出等量自来水，相应增加了城市一半供水量。可见对缺水城市来说，这种水源是一笔宝贵财富，这种潜力的开发非常值得。我国城市污水年排放量已经达到414亿m3 ，目前，已建污水处理设施400余座，城市污水处理率达到30%，二级处理率达到15%。根据《国家环境保护“十五”计划》(国家环境保护总局， 2001112)的要求， 2005年城市生活污水集中处理率达到45%。如果全国污水回用率平均达到20%，则“十五”末期仅城市污水集中回用总量即将近40亿m3 ，是正常年份缺水60亿m3 的67%。同时，随着膜- 生物反应器等新技术的发展，污水处理与回用设施可实现装置化、小型化，污水分散处理与回用将得到日益广泛的普及。这样，通过污水回用可解决全国城市缺水量的一多半，回用规模回用潜力之大，足可缓解一大批缺水城市供水紧张问题。人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水3.5%少得多。其余绝大部分是可再用的清水。污水经过适当再生处理， 可重复利用，实现水在人类社会中良性循环。

2.2　在建筑领域上的应用探讨

建筑领域，混凝土拌合用水是有严格限制条件的。拌合用水的水源有饮用水、地表水、地下水、海水以及经过适当处理或处置后的工业废水。其中，符合国家标准的生活饮用水可以拌制各种混凝土，地表水和地下水首次使用前必须按照标准规定进行试验，海水可用于拌制素混凝土，但是不能拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。工业废水经检验合格后可用于拌制混凝土，否则必须予以处理，合格后方能使用。我国规范[ 2 ]规定：混凝土拌合用水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量应符合下表1规定。

再生水的成分中对水泥混凝土有明显影响的有Cl- ，硫酸盐， PH值等。水，氧气和氯化物离子对埋入的钢筋具有腐蚀作用，很明显在控制腐蚀现象所包括的各种过程中混凝土内的Cl- 含量及其渗透性起关键作用。为了腐蚀的防护， ACI建筑规范318 - 83除了规定受除冰化学剂和海水作用的加筋混凝土的最大水灰比为0.4以外，还规定了混凝土拌合物的最大氯化物的允许含量。如在硬化28d龄期的混凝土中，来源于各种组份的最大水溶性Cl- 浓度，对于暴露氯化物作用下的预应力混凝土，钢筋混凝土和其它混凝土，应分别不超过水泥重量的0. 06%、01.15%、0.3%。硬化波特兰水泥石中的氢氧化钙和氧化铝基相易受到硫酸盐离子侵蚀。在水化过程中，含5%以上C3A的波特兰水泥所含大部分氧化铝为水化单硫型水化物C3A·CaSO4 · 12H2O形式。如果水泥中C3A含量超过8% ，水化产物也含有C3A·CH·H18。在波特兰水泥中存在氢氧化钙时，当水泥浆体与硫酸盐离子接触，两种含氧化铝的水化物均转变成高硫型的钙矾石。一般认为，混凝土中与硫酸盐有关的膨胀与钙矾石有关。硬化混凝土的PH值必须保持在11.5以上， 钢材表面的氧化膜才能得以保全。

从表2可以看出， TUCSON公司处理的再生水可以用于拌制混凝土，如果经过处理的中水能够满足混凝土拌合用水的要求，且对混凝土的凝结时间、和易性、强度、耐久性及表面无不良影响，可代替饮用水、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盐以及钠和镁的氯化物，能加速混凝土凝结，提高早期强度，然而由于硫酸盐会降低混凝土后期强度，特别是Cl- 能引发钢筋锈蚀，所以海水只能被允许用于拌制素混凝土，不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。另外，海水能引起盐霜，有饰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冻性有所下降外，长期强度是令人满意的。

4　结语

在一定条件下，再生水经过处理后或海水是可以用于素混凝土或普通混凝土工程的，这对于节约用水，保护环境，减少工程用水成本都是有益的。

参考文献

[ 1 ] 　P KUMAR MEHTA. 混凝土的结构、性能与材料[M ]1上海:同济大学出版社， 1991.

[ 2 ] 　GJG 63 - 89，混凝土拌合用水[ S].

[ 3 ] 　冯乃谦. 实用混凝土大全[M ]. 北京:科学出版社， 2001.

[作者简介] 　郭保林( 1978 - ) ，男，辽宁大连人，工程师. 从事建筑材料专业。