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管樁廢漿在管樁生產(chǎn)過程中的再利用

更新時間:2015-04-21      瀏覽次數(shù):2214

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)施工中占有的優(yōu)勢。隨著管樁*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。


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?,并根?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(dǎo)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(dǎo)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。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(dǎo)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?xí)幸欢ń档?,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(zé)監(jiān)控,配備專門的檢測工具,保證其有效性和穩(wěn)定性。


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(fēng)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。


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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