浅析管桩废浆回收在加气混凝土中的应用.pdf

2 0 1 2年第 1 1期 1 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PR0DUC 2 01 2 No 1 l No v e mbe r 浅析管桩废浆回收在加气混凝土中的应用 吕晓峰 ， 杜红英 ， 汤小平 ， 李春辉 ( 1 三亚珠江管桩有限公司 ， 5 7 2 0 0 0 ； 2 海南华地新型建材有限公司 ， 5 7 2 0 0 0 ) 摘要 ： 通过 对管桩废 浆的有 效组 分及含量 进行分析 ， 设计 出一种 简单 、 易操作 的废浆 密度 调配和流动度 控制 方案。经对比试验发现 ， 管桩废 浆代替部分原料 掺入加 气混凝土 中， 对提 高加 气混凝 土浇注稳定性、 缩 短生产周期及 保 障产品强度都产生 了积极的影响 。 关键词 ： 管桩废浆 ； 回收利 用； 密度调配 ； 流动度控 制； 加 气混凝土 A b s t r a c t ： A n e w me t h o d f o r a d j u s t i n g t h e mi x i n g p r o p o r t i o n o f d i s c a r d s l u r r y a n d c o n t r o l l i n g i t s fl u i d i t y i s d e s i g n e d b y d e t e r mi n i n g c o mp o n e n t s a n d c o n t e n t s o f t h e d i s c a r d s l u r r y T h e c o n t r a s t e x p e r i me n t wa s c a r r i e d o u t b y a d d i n g t h e d i s c a r d s l u r r y i n s t e a d o f ma t e r i a l p a r t l y wi t h a e r a t e d c o n c r e t e T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s t a b i l i t y o f a e r a t e d c o n c r e t e i s i mp r o v e d ，t h e p r o d u c t i o n c y c l e i s s h o rt e r a n d t h e p r o d u c t s t r e n g t h i s b e t t e r a f t e r a d d i n g t h e d i s c a r d s l u r r y Ke y w o r d s ： P r e t e n s i o n e d s p u n c o n c r e t e p i l e s d i s c a r d s l u n y ； R e c y c l e ； P r o p o rt i o n a d j u s t m e n t ； F l u i d i t y c o n t r o l ； A e r a t e d concr et e 中图分类号 ： T U 5 2 5 文献标识 码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 1 1 3 1 0 4 O前言 预应力高强混凝土管桩 ( 简称 P H C管桩 ) 在海 南应用已经 比较普遍 ，随着管桩需求量 的增大 ， 海 南的管桩厂 的数量也逐渐增多。但随着海南管桩行 业的发展壮大 ， 管桩企业 的废浆排放问题也 日益突 出 。长期以来 ， 虽然管桩废浆 的回收利用一直在研 究 、 实践 ， 但 由于 回收成本太高 ， 质量控制复杂 ， 一 直 未 能得 到 规模 化 推广 应 用 ， 很 多 管 桩企 业 都 是 找 或 者租 附近 的废 沟 、废 水 塘 之类 的空 地 一倒 了之 。 值得关注的是 ， 这些碱性废浆 若随意排放 ， 会 严重 污染周 围的环境 。因此 ， 废浆无地可排 的困扰也成 了制 约企 业发 展 的重 要 因素 。 加气混凝土 ( 以下简称 A A C) 生产工艺是先将 粉煤灰或磨 细砂制成一定浓度 的料浆 ， 根据设计好 的配 比， 把该料浆 和石灰 、 水泥及部分加气块切割 后产 生的废料 掺水( 多为 冲洗搅拌机后排放 的废 水 ) 搅拌均化后制成浆液 ， 然后置于搅拌机混合搅 拌 ， 再加入发气剂铝粉或铝粉膏 ， 搅拌均匀后将混 合料( AC C浆 ) 浇筑到模具 中， 经静停使其发气稠化 并形成具有一定强度的坯体 ，再将坯体脱模 切割 ， 最后经高温蒸压养护制成 AC C成品( 砌块 、 板材 ， 其 中较大型墙面板材还需在浇筑后 、 发气前按设计配 人编制好的钢筋 网) 。 结合 A C C生产工艺特点切割时产生 的边 角废料掺水均化后制成浆液作 为一种掺合 料加入 A C C中能有效提高浇筑稳定性I lJ 。本文将管桩废浆 掺人 A C C浆液 中，以期达到解决管桩废浆排放耗 资 、 耗力 、 污染环境的问题和降低 A C C生产成本双 赢 的 目的 。 1废 浆研 究分 析 管桩废浆是管桩经高速 离心 工艺后倾倒 出来 的多余悬浊液 ， 含有水泥 、 砂子 、 磨细砂粉 、 少量外 加剂、 水及部分水泥水化中间产物 。废浆的有效固 相 物 质 主 要 是 水 泥 、 砂 子 、 磨 细 砂 粉 及 部 分 水 泥 水 化中间产物 ， 其含量称为废浆的含 固量 。 按照 G B T 8 0 7 7 2 0 0 0 混凝 土外加剂匀质性试验方法 进 行 测试 。在废浆 组 份 分析 中 ， 利 用 0 0 8 0 mm筛 过 滤废 浆 ， 分 开砂粉后再根据含 固量确定胶凝材含量 ( 生 产管桩时 ， 水泥和磨细砂粉 的比例为 7 ： 3 ) 。由于外 加剂在管桩混凝土生产中的含量较少 ， 其大部分粘 附在胶凝材料颗粒表面2 1 ， 因此 ， 废浆 中残余减水剂 含量在本实验中忽略不计 。管桩废浆各组分含量试 验 数据 见表 1 。 表 2为废浆水泥与 A AC用水泥、 砂浆成分对 比 表 。 在管桩生产 中， 昆 凝 土配合 比、 生产工艺是严 格控制 的，其产生废浆 的主要成分及含量也相对 稳定 ， 分析表 1 、 表 2数 据可预测将管桩废浆 掺入 A C C中代 替部 分水 泥 和砂浆 应具 有 一定 的可 行 性 。 一 3 1 吕晓峰 ， 杜红英 ， 汤小平 ， 等 浅析管桩废浆回收在加气混凝土中的应用 注 ： 表 3适 用 于 V = 2 m ， P目 = 1 3 g c m ， 废 浆 坑 直径 为 2 m 时 的情 形 ， 其 余 不 同 参数 下 的调 节 水 高 度 h 可 根 据 = ( P实 测 p目 标 ) 定 量 ( p目 标 p水 ) S废 浆 坑 底 面 计算获得 。 后将废浆倒入废浆搅拌坑 ， 并测量“ 液面高度” 。最 后 ， 用 高压水枪冲洗废浆转运车 ， 将 调节水加人废 浆搅拌坑 ， 至废浆坑 内液面达“ 目标液 面高度 ” ( 目 标液面高度= 测量所得 的废浆 “ 液面高度” + 表 3所 查的“ 调节水” 的高度 ) 。至此， 可满足通过控制废浆 密度而达到 间接控制掺人到 A C C中的有效固体组 份量 的目的， 也为 A C C配料稳定提供保障。 2 2 废浆缓凝控制 参考相关资料3 1 及具体实验 ， 废浆失去有效流 动性 的时 间大约为 2 h ， 而实 际生产 中， 在连续生产 的情况下 ， 自第一条管桩 的废浆产 出至本批废浆全 部用完 ， 最长约需 3 - 4 h 。为了有效控制废浆 中水泥 的继续水化 ，保持废浆使用前具有一定 的流动性 ， 需要加入一些缓凝剂延缓水化过程。这里我们选用 石膏 ， 一方 面 ， 石膏 的缓凝作用可有效 调节废浆 中 水 泥的水 化 ， 延缓废浆 的稠化过程 ， 保 证废浆 在配 料使 用前 保持一定 的流动性 ；另一方 面 ，石膏是 A C C生产原料或者说主要外加剂 的一种 ， 在浇筑发 气过程 中抑制石灰消化 ， 降低消化稳定性 ， 并且可 以提高坯 体及制 品的强度 ， 改善收缩性能等 4 1 。因 此 ， 只要掺人量适当， 不会对 A C C产生不利影响。 参 照 AC C配合 比设计 中有关石膏掺量不宜超 过物料 总量 3 的规定 ， 结合 G B T 2 4 1 9 -2 0 0 5 水 泥胶砂流动度测定方法 ， 以直径 5 0 mm， 高 1 0 0 ram 的镀锌管和 4 0 0 m mx 4 0 0 mm的有机玻璃板为简易试 验器材 ， 测量 目标 密度的废浆在不同石膏掺量下随 时间变化流动度的变化情况， 实验温度结合三亚实 际情 况 ， 控制 在 1 6 3 0 之 间 ， 试验 结果 见表 4 。 表 4 目标密度的废浆在不同石膏掺量下的流动度试验结果 m m 由表 4可知 ， 当石膏掺量为 2 时 ， 可确保管桩 废浆 的流动性在 5 h内与不掺缓 凝剂 的废浆 2 h内 的流动性相 当， 随着掺量的增 大 ， 缓凝效果增加不 明显 ，故选用 2 的石膏掺量可满足废浆利用前 流 动度 的要求 。 2 3 废浆掺入对加气混凝土浇筑稳定性及产品性 能的影响 考虑到管桩废浆 的加入对 A C C浇筑稳定性及 一 3 3 2 0 1 2年第 1 1 期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 9期 产品性能的影响【 5 ， 对不 同废浆掺量下 A C C的浇筑 稳定性 、 发气 、 静停时间 、 2 8 d强度 和干密度等作 了 相应的对 比试验 ， 实验统计结果见表 5 。 通过对表 5的实验统计结果 比较 、分析可得 ， 表 5 不 同废浆掺量下 AC C的性能 注 ： 参照 A C C的容重标准 ， 当掺入管桩废浆时 ， 必 须根据其组分及含量 ， 并结合实验确定的有效系数 ， 减少对应当量的原 材料 。 在 A C C生产中， 当管桩废浆掺量小于 8 时 ， 发气温 度偏低 ， 发气效果也不甚 理想 ； 当管桩废浆掺量大 于 l 2 时， 发气较快 ， 发气效果欠佳 ， 静停时间波动 较大， 出釜强度和 2 8 d强度降低 ， 干密度增大。而当 管桩废浆掺量为 8 - 1 2 ， 同时减少相应量的水泥、 砂浆和水 时 ， 与不掺管桩废浆相比较 ， 浇注温度稍 有降低 ， 发气时 间差异不大 ， 发气结束时 的坯体温 度稍有降低 ， 发气效果 良好 ， 静停时间缩短约 2 0 ， 出釜强度和 2 8 d强度都有提高 ，干密度稍有增大 。 故管桩废浆掺量控制在 8 - 1 2 在时 ， A C C浇筑稳 定性和产品性能较为理想。 3 A CC生产对管桩废浆的消化能力及经济效益分析 3 1 A C C生产对管桩废浆的消化能力 根据管桩厂的产能及 A C C砌块厂原材料 的用 量情况 ， 结合试验确定 的废浆有效掺用 量 ， 对管桩 废浆的产 出和 A C C生产对其消化 匹配情况进行计 算 ， 如下所示。 1 0 0万 1 1 3 管桩厂年废浆 ： 1 万 t ； 含 固量= 1万 t x 6 4 4 = 0 6 4 4万 t ： 2 0万 n l 。 A C C砌块 厂年耗 干物料( B 6级 ， 以 5 5 0 k g m0 计 ) ： 2 0万 m x 5 5 0 k IT 1 = l 1 万 t ： 管桩废浆掺量以 8 计 ， 则 ： 一 年可消化废浆 ： 1 1 万 t x 8 = 0 8 8万 t 0 6 4 4 万 t ， 可完全消化。 3 2经济效益 3 2 1 节 省水 泥费用 废浆 中水泥有效系数以 0 6计 ，其余 固体物质 全折合为砂子 ， 则 ： 年节省水泥 ： 1万 t x 3 7 x 0 6 = 0 2 2万 t ； 年节省水泥费用： 4 0 0元 t x 0 2 2万 t = 8 8 万元。 3 4 3 2 2 节省砂浆费用 年节省 砂浆 ： 0 6 4 4万 t 一 0 2 2万 t = 0 4 2 4万 t ； 节省砂 浆费 用： 3 0 元 t x 0 4 2 4万 t = 1 2 7 2万元 。 节省 的水及管桩废浆处理产生 的人工 、设备 、 场地等费用不计 ， 仅水泥 和砂子两项 ， 一年可节省 AC C成本 约 1 0 0万元 。 4结论 ( 1 ) 管桩废浆作为掺合料用在 A C C生产 中， 不 但对产 品的强度 、 密度影 响不大 ， 而且 明显地提高 了 A C C的浇筑稳定性 ，缩短 了静停时间和生产周 期。若生产工序工程衔接紧凑 、 控制得当， 生产效率 还将得到提高。 ( 2 ) 管桩废浆的掺 入不但解决 了废浆处理 、 污 染环境等问题 ， 同时也降低 了生产成本( 在 A C C生 产中代替了部分原材料) 。 参考文献 ： 1 罗林 浅 析影响加气混 凝土浇筑稳定性若干 因素 【 J 力 口 气 混凝 土 2 0 0 9 ( 1 ) ： 1 2 1 3 2 黄红建， 赖兆琼 管桩余浆 的成分及 其应用 的研究 【 J 广东 建材， 2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 1 0 3 1 0 5 3 魏宜 岭 P H C管桩余 浆循环利 用的方法 和实践 J I 广 东建 材， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 1 2 1 3 4 袁润 章主编 胶凝材料 学 M 第 2版 武汉： 武汉 理工 大学 出版社， 1 9 9 6 ( 1 0 ) ： 1 1 9 1 2 1 【 5 】 殷亚平加气混凝 土主要原材料 的特性 及对生产 的影 响 【 J J 加气混凝土， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 2 4 2 5 收 稿 日期 ： 2 01 2 0 9 2 6 作者简介 ： 吕晓峰 ( 1 9 8 4 一) ， 男 ， 助理工程师。 通讯地址 ： 海南省三亚市荔枝沟工业 园区海润路 2 O号 联 系方式 ： 1 3 6 9 7 5 0 1 9 2 7 E ma i l ： l u x f 0 0 61 6 3c o m