管樁廢漿在管樁生產(chǎn)過程中的再利用
2006-05-06 00:00
摘要：結(jié)合本公司對管樁廢漿在生產(chǎn)過程中的再利用方面的一些經(jīng)驗，研究廢漿在整個工藝流程中遇到的一些問題，使管樁廢漿得到更好的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：管樁；廢漿；緩凝劑
1 引言
在今天的建筑行業(yè)中，混凝土管樁已得到廣泛的應(yīng)用，其質(zhì)優(yōu)價廉，地質(zhì)適應(yīng)性好，施工方便等特點使其在各類型樁基礎(chǔ)施工中占有絕對的優(yōu)勢。隨著管樁市場占有率的高速擴大，其生產(chǎn)過程中排出的廢漿也成為越來越不可忽視的污染源。為了解決廢漿的廢棄問題，我公司經(jīng)過一系列的試驗研究，終于摸索出一套廢漿再利用的方法，并在實際生產(chǎn)過程中不斷探索和改善。
2 理論分析
2.1 廢漿排放量的測定
管樁生產(chǎn)在離心作業(yè)后排出的廢漿成為造成二次污染的主要根源，為了對回收的管樁廢漿進行再利用，我們對不同規(guī)格的管樁廢漿排放量進行了測定，其統(tǒng)計結(jié)果如表1。
從表1 的統(tǒng)計結(jié)果可以看出每立方米混凝土的廢漿排放量約100㎏，若每年攪拌25 萬m3 混凝土的管樁廠（產(chǎn)量約200 萬m），排出的廢漿約2.5 萬噸。而廢漿中主要成分水、水泥、減水劑和磨細砂的比例約為0.40:0.39:0.02:0.19，若按這個比例計算每100㎏廢漿約可節(jié)約成本1.2 元。每年可節(jié)約的生產(chǎn)成本約300 萬元。
2.2 摻廢漿的配比原理
管樁離心作業(yè)后產(chǎn)生的廢漿中除水份外，主要成份為磨細砂和硅酸鹽水泥，還有少量減水劑和細砂。由于用一般的方法很難測定廢漿中各成份的百份比。所以在進行配比試驗設(shè)計時我們假定廢漿中各成份比例與管樁下料時比例相同。經(jīng)過大量的試驗測定離心后的廢漿含水率一般在30%～40%范圍內(nèi)。所以我們在進行配比試驗設(shè)計時假定廢漿的含水率為40%，然后通過計算等量代換原配比中的水泥、磨細砂和減水劑量。
2.3 生產(chǎn)過程中廢漿的控制
由于收集到的廢漿隨著時間的推移，將會漸漸失去流動性。另外，由于不同規(guī)格的管樁離心作業(yè)后產(chǎn)生的廢漿比重也有所不同，所以我們收集廢漿重新利用必須要解決兩個技術(shù)性問題。①想辦法延緩廢漿內(nèi)水泥的水化反應(yīng)速度使其在重新利用前保持有一定的流動性。②要對收集后的廢漿進行比重測定和調(diào)配以滿足生產(chǎn)工藝配合比要求。
如今我公司摻用廢漿的工藝流程為：廢漿收集→比重測定→調(diào)整比重→儲存→稱量→摻入混凝土攪拌。在此過程中，要視廢漿從收集到使用的時間長短、當時的環(huán)境溫度來添加適當?shù)木從齽┖退⒏鶕?jù)當天的砂石含水率大小來采用含不同廢漿量的混凝土生產(chǎn)配比。
2.3.1 廢漿的收集
管樁離心結(jié)束后吊至廢漿收集點，把廢漿倒至收集斗內(nèi)。此時的廢漿比重一般會大于1600kg/m3，對比起我們設(shè)計配比使用的廢漿比重1500±50 kg/ m3 稍大，所以我們一般先在收集斗內(nèi)加入約10 多kg 的自來水，使其和廢漿混和后比重降低。此外，經(jīng)過多次試驗可知：在60min 內(nèi)，廢漿含固量隨時間的變化很小，含膠量亦基本保持在50%以上，但隨著收集到使用的時間延長，漿體內(nèi)的水化反應(yīng)速度會加快，導致漿體逐漸變稠，從而使廢漿的有效含膠量發(fā)生變化，影響混凝土的質(zhì)量。另一方面，從我們的日常操作上看，實際的廢漿收集到使用時間經(jīng)常超過60min，因此在生產(chǎn)中需要往漿體里摻加緩凝劑，延緩其水化反應(yīng)的速度，延長其有效的留存時間。由于緩凝劑本身的抑制性，要在不同的廢漿留存使用時間間隔下?lián)饺氩煌壤木從齽?，?jīng)試驗可得兩者之間的關(guān)系，如表2。
在實際使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對廢漿的水化反應(yīng)速度有著較大的影響。在高溫時（30℃以上），水化反應(yīng)速度明顯加快，廢漿有效留存時間縮短；反之，低溫時(15℃以下)，速度相對緩慢，而有效留存時間延長。于是，我們通過試驗，在不同的環(huán)境溫度下，對相應(yīng)的廢漿留存使用時間間隔下的緩凝劑摻量作出適當?shù)恼{(diào)整，如表3、表4。
⑴緩凝劑是由糖鈣粉劑配制成濃度為10%的溶液，干粉摻量比例即每1 m3廢漿中緩凝劑摻量與廢漿含固量的比例(廢漿比重取1550 kg/ m3，含固量取60%)。
⑵配合比中廢漿的含水率按40%計算，在生產(chǎn)時要不斷進行檢測，若廢漿的含水率偏差超過±5%，則要采用相應(yīng)的措施。
⑶時間間隔的結(jié)果來自廢漿摻緩凝劑后測出流動度接近150mm 的時間。
⑷由于剛摻入緩凝劑的廢漿不適宜立即用于生產(chǎn)，特別是摻量大的時候，將會大大降低混凝土的強度，所以摻入緩凝劑的廢漿最好是廢漿的流動度達到150mm前半小時到一小時這段時間使用。
從以上分析可以看出摻緩凝劑這一工序要有專人嚴格把關(guān)，因為如果摻緩凝劑量過大會導致管樁在原規(guī)定的蒸養(yǎng)時間內(nèi)達不到規(guī)定的脫模強度，這就要延長蒸養(yǎng)時間，影響了管樁的周轉(zhuǎn)，防礙生產(chǎn)；但如果摻的緩凝劑量過少，就會達不到延緩廢漿水化反應(yīng)的效果。處理不當還會造成廢漿在收集斗內(nèi)結(jié)塊而損壞設(shè)備。
2.3.2 廢漿的攪拌
為防止廢漿在儲存過程中沉積，必須進行攪拌。在收集斗收集過程中的廢漿也需要攪拌，以使廢漿與預(yù)放在斗底的緩凝劑混和均勻。最好采用機械攪拌，那樣無論時間和均勻性都得到有效的保證。
2.3.3 廢漿比重的檢測和調(diào)配
因為我們現(xiàn)在再利用廢漿是對原配方的水泥、磨細砂和減水劑進行相應(yīng)代換。如果收集的廢漿比重大于設(shè)計要求就會導致之后離心后產(chǎn)生的廢漿比重更加大、更粘稠，情況嚴重時會出現(xiàn)“倒?jié){困難” 的現(xiàn)象。因此我們在重新利用廢漿前必須對收集的廢漿進行檢測和調(diào)配，以滿足使用要求。每當有新收集的廢漿倒入攪拌桶內(nèi)，就要測比重，不符合使用范圍的，應(yīng)加水稀釋后再測定，直至符合使用要求為止。比重的測定方法有比重法和婆美計法，但當廢漿比重較大或非常粘稠時，用婆美計測出其出的比重偏差比較大且現(xiàn)場環(huán)境容易打壞玻璃制的婆美計。所以我們廠采用了比重法測定廢漿比重。我們經(jīng)過大量試驗測定管樁離心作業(yè)后產(chǎn)生出的廢漿比重一般會大于1600㎏/ m3，而配比設(shè)計按廢漿比重1500±50㎏/m3 控制，因此收集后的廢漿一般都要經(jīng)加水調(diào)配以達到生產(chǎn)需要。
為了便于操作我們對廢漿進行加水調(diào)配的原理采用了如下幾條假定：
⑴在廢漿中加入X㎏清水后，廢漿的總體積同時增加X/1000 m3。
⑵1000㎏清水的體積為1 m3。
在以上假定條件下，假設(shè)測定的廢漿比重為P1，在測定的廢漿中加入X㎏水后再測定的廢漿比重為P2。則：
X=1000(P1-P2)/(P2-1000)(㎏)
X=(P1-P2）/(P2-1000)( m3)
以上的假定設(shè)計原理存在一定誤差，但經(jīng)測定這個誤差并不大，誤差的范圍不會影響配方的實際用灰量。根據(jù)以上的計算原側(cè)我們設(shè)計了一個不同比重的廢漿稀釋時需要添加的水量對照給生產(chǎn)工人使用，如表5。
2.3.4 廢漿的稱量
在保證廢漿比重達到要求范圍內(nèi)后，我公司按廢漿的含膠量為50%代換相應(yīng)的混凝土中的水泥和磨細砂，制定混凝土配合比投入生產(chǎn)，并確定了三種不同廢漿摻量的配合比用來調(diào)節(jié)使用。其中當廢漿存量不足或砂石含水率過大時，可采用較少廢漿摻量的配合比或采用不摻廢漿的配合比進行生產(chǎn)，以免坍落度過大影響了混凝土的和易性。所以整個摻廢漿過程是一個動態(tài)過程，根據(jù)不同的情況進行調(diào)整以適應(yīng)生產(chǎn)的需要。
2.3.5 混凝土生產(chǎn)
根據(jù)混凝土配比摻入廢漿的混凝土，實際用水量和坍落度都大致相近，這說明了廢漿成分的穩(wěn)定性。同時，假定含膠量為50%的廢漿加入混凝土中后，與基準混凝土比較，其蒸養(yǎng)強度質(zhì)量可以得到保證。對于廢漿的循環(huán)利用方面，經(jīng)過長期的試驗和使用過程中監(jiān)測可得：通過提高摻廢漿混凝土的坍落度(40～70mm)和降低廢漿摻量，可使管樁的離心效果滿足質(zhì)量要求，而管樁的初蒸強度相對基準混凝土會有一定降低，但依然在設(shè)計要求范圍內(nèi)，至于高蒸強度則可以保持與基準混凝 土相近的水平。
總體來說，由于廢漿本身存在的不穩(wěn)定因素和容易受到外來條件（時間、溫度等）的影響，因而在其使用的全過程中宜由專職的檢測員負責監(jiān)控，配備專門的檢測工具，保證其有效性和穩(wěn)定性。
3 經(jīng)濟效益分析
回收利用管樁廢漿再生產(chǎn)，不僅解決了廢漿對環(huán)境的污染問題，而且通過回收利用廢漿中的水泥、磨細砂和減水劑而降低了成本，也因此減少了處理廢漿的費用?；厥绽脧U漿經(jīng)濟效益分析如下：
⑴在生產(chǎn)過程中為了充分利用廢漿，我們對不同規(guī)格的管樁產(chǎn)生的廢漿進行測定，統(tǒng)計結(jié)果見表1。
⑵減少廢漿結(jié)塊的處理費用：包括用風炮鑿爛、裝車、運走的人工費及堆放場地租金（5000～6000 元/年）計算每天6 車，每車按100 元計算即每天耗用600元，每年350 天算即21 萬元?？傔_21.5 萬元以上。
以上兩樣合計每年共可節(jié)約成本321.5 萬元。
4 結(jié)語
通過廢漿在管樁生產(chǎn)過程中的再利用，我們既降低了膠凝材料的用量，節(jié)約了生產(chǎn)成本，又節(jié)省了處理廢漿所需要的財力和物力，減少了廢漿對社會環(huán)境的污染，達到一定經(jīng)濟效益和社會效益。對于管樁廢漿的有效利用方面，還有很多其他的方面可以繼續(xù)挖掘，希望在不久的將來，管樁廢漿的利用能得到更大普及和發(fā)展。
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