处理过的废水对混凝土力学性能与耐久性的影响

为何在混凝土中使用再生水很重要

随着城市扩张与气候压力加剧，清洁水资源变得愈发难以保障。与此同时，混凝土行业在拌制和养护过程中消耗大量淡水。该研究提出了一个具有重大影响的实际问题：经过安全处理的废水在制备混凝土时能否替代饮用水，而不牺牲强度或使用寿命？答案有助于缓解淡水供给压力，同时确保建筑和基础设施的安全。

将用过的水转变为建筑资源

研究人员考察了用三类水制备的混凝土：普通自来水和来自埃及不同处理厂的两份处理过的废水样本。三种水虽都符合常见质量限值，但在溶解盐分、细颗粒及其他成分含量上存在差异。团队分别用这三种水拌制混凝土，然后将制成的试件在自来水或处理过的废水中养护，以模拟在水资源紧张地区的实际施工做法。

混凝土在强度测试中的表现

团队测试了新拌混凝土的可加工性以及随时间变化的抗压、抗拉和刚度等强度指标。使用处理过的废水使新拌混凝土的拌和性变差，主要由于水中额外的细颗粒有效减少了可用于流动的“自由水”。在早期龄期，采用处理废水拌制或养护的混凝土表现出低于自来水制备混凝土的抗压强度。然而，随着混凝土龄期增长，这些差异缩小，到60至90天时变得很小。其中一种含更多溶解固体的处理水的混凝土强度甚至接近对照组，可能是因为这些细小固体有助于填补硬化混凝土内部的微小空隙。

关于长期耐久性的研究发现

除了基本强度外，研究人员还检查了水和氯离子进入混凝土的难易程度，因为这种渗透会在长期内影响裂缝与损伤的发展。他们测量了水吸收、加压水的渗透深度、氯离子通过混凝土的迁移以及通过毛细管吸入水的速度。在大多数测试中，处理过的废水影响较为有限，其中一种处理水混合物的表现几乎可与自来水混凝土媲美。显微成像支持了这些结果，显示对照混凝土具有最致密的内部结构，而表现较好的处理水混合物在晶体网络组织上优于表现较差的那一组。

对混凝土中钢筋的潜在风险

处理过的废水真正令人担忧之处在于对大多数结构性混凝土中钢筋保护的影响。在加速腐蚀试验中，嵌入用处理废水制备的混凝土中的钢筋质量损失明显多于对照组钢筋。即便废水中的氯化物含量在可接受范围内，这一现象仍然存在。研究人员指出，总溶解固体及由此导致的更高电导率可能是潜在原因，这会使腐蚀更容易启动和扩展，即便其他耐久性指标看起来可接受。

这对未来建筑实践的意义

对大众读者来说，结论是：经过安全处理的废水可以制备出在强度和基本耐久性上与饮用水制备的混凝土几乎相当的混凝土，尤其在较长期龄时更为明显。然而，它也倾向于增加钢筋锈蚀的风险。研究表明，处理过的废水对于不含钢筋的混凝土制品（如某些砌块、人行道和非承重构件）是有前景的选择。通过严格控制水质并进一步研究其成分如何影响腐蚀过程，处理过的废水有望成为在建筑中节约珍贵淡水的重要手段。

引用: Abdelazim, O., Abdel-Latif, I., Ismail, S. et al. Impact of treated wastewater on the mechanical properties and durability of concrete. Sci Rep 16, 15497 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52561-0

关键词: 处理过的废水, 混凝土耐久性, 再生水, 钢筋腐蚀, 可持续建筑