混凝土高速離心成型密實(shí)工藝的生產(chǎn)步驟

目前，采用混凝土高速離心成型密實(shí)工藝生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已大量投入工程應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2005年底我國現(xiàn)有管樁生產(chǎn)企業(yè)280多家，年生產(chǎn)管樁2億米，年產(chǎn)值近250億元，已成為國際上生產(chǎn)和使用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁數(shù)量多的國家，取得了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而管樁生產(chǎn)時(shí)，混凝土在高速離心成型的同時(shí)，管壁內(nèi)腔將產(chǎn)生大量呈懸濁液、強(qiáng)堿性(pH值大于12)、含有水泥、細(xì)砂、水和少量外加劑的廢漿。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料介紹，廣東省2005年共生產(chǎn)管樁約8000萬米，產(chǎn)生的廢漿約在80萬噸左右(按每立方米混凝土管樁經(jīng)離心后平均產(chǎn)生100kg廢漿計(jì))。浙江省按2005年產(chǎn)管樁7000萬米計(jì)，廢漿的排放量將達(dá)到70萬噸之多。

廣東、福建等地區(qū)由于在生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(簡稱PHC管樁)時(shí)，為提高強(qiáng)度、降低成本，一般均摻30%左右的磨細(xì)建筑砂，因此，將這些廢漿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝和手段來生產(chǎn)一般的混凝土制品，其強(qiáng)度和耐久性等性能均無法保證。管樁生產(chǎn)企業(yè)處理廢漿的通常方法是將之倒入特制的容器中，待廢漿凝結(jié)硬化后人工將其破碎，再用卡車運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)。這種處理方式在一定程度上而言，不僅是資源的浪費(fèi)，也是人力財(cái)力的浪費(fèi)。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料[224]介紹，某些企業(yè)也曾開展過一些將廢漿用于生產(chǎn)建筑砌塊、混凝土磚或加氣混凝土砌塊等制品的研究。但一般單個(gè)管樁廠的廢漿產(chǎn)量不能滿足大批量的生產(chǎn)需求，需要多個(gè)管樁廠的供應(yīng)，這勢(shì)必由于廢漿異地運(yùn)輸造成二次污染。同時(shí)，由于廢漿化學(xué)成分的不穩(wěn)定，其技術(shù)的可行性難以在具體的工程中得到應(yīng)用。

特別值得關(guān)注的是，如果這些大量呈強(qiáng)堿性的廢漿隨意排放，對(duì)周圍環(huán)境的污染和破壞是非常嚴(yán)重的，特別是一些早年投產(chǎn)且離城區(qū)較近的企業(yè)，大量廢漿的處理問題已經(jīng)嚴(yán)重制約了企業(yè)的生存和發(fā)展。如何有效地利用管樁廢漿，將其變廢為寶，一直是困擾管樁生產(chǎn)企業(yè)的一大難題。

用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論認(rèn)識(shí)管樁廢漿利用研究的意義

1循環(huán)經(jīng)濟(jì)是我國建筑經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然

據(jù)世界銀行和國內(nèi)有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算[5，6]，20世紀(jì)90年代中期，中國經(jīng)濟(jì)增長有2/3是在對(duì)生態(tài)環(huán)境透支的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，且有8%的環(huán)境污染嚴(yán)重影響了人民身體健康，成為群眾日益關(guān)注的社會(huì)問題，影響了社會(huì)穩(wěn)定和國家的形象。另據(jù)2001年研究表明，環(huán)境污染造成的經(jīng)濟(jì)損失約占我國當(dāng)年GDP的3%～4%。中國每創(chuàng)造1美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍，是日本的11.5倍。中國的能源利用率僅為美國的26.9%，日本的11.5%。我國與發(fā)達(dá)國家相比，每增加單位GDP的廢水排放量要高出4倍，單位工業(yè)產(chǎn)值產(chǎn)生的固體廢棄物要高出10倍以上。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)(CircularEconomy)是運(yùn)用生態(tài)學(xué)規(guī)律來指導(dǎo)人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，是以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以“減量化、再利用、再循環(huán)”為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征的社會(huì)生產(chǎn)和再生產(chǎn)范式，其實(shí)質(zhì)是以盡可能少的資源消耗和盡可能小的環(huán)境代價(jià)實(shí)現(xiàn)大的發(fā)展效益。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心在于“主動(dòng)”地減少廢棄物，以期達(dá)到把廢棄物排放限于環(huán)境自凈能力的閾值之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境改善的目的，循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求確定未來需要達(dá)到的技術(shù)目標(biāo)，然后指導(dǎo)現(xiàn)有的技術(shù)向既定的方向發(fā)展，它所要求的技術(shù)體系是以能夠大幅度降低輸入和輸出經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)流，優(yōu)化物質(zhì)在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行，即以物盡其用為條件的。

目前，我國建筑經(jīng)濟(jì)必須首先解決兩大基本問題。一是降低建筑能耗。我國是耗能大國，目前建筑能耗占總能耗的28%。能耗總量居世界二位，平均建筑能耗是發(fā)達(dá)國家的3倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，即使在日本、美國等發(fā)達(dá)國家，建筑能耗也只占總能耗的30%～40%。二是減少建筑污染。我國傳統(tǒng)的建筑經(jīng)濟(jì)是一種按“資源—生產(chǎn)—消費(fèi)—廢棄物排放”單向流動(dòng)的線性經(jīng)濟(jì)，建筑經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以犧牲人類生存環(huán)境為代價(jià)。運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的要旨就是將建筑經(jīng)濟(jì)活動(dòng)組成一個(gè)“資源—生產(chǎn)—消費(fèi)—二次資源”的閉環(huán)過程，把建筑經(jīng)濟(jì)活動(dòng)重組為“資源利用—產(chǎn)品—資源再生”的封閉流程和“低開采、高利用、低排放”的循環(huán)模式，強(qiáng)調(diào)建筑經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)和諧共生。

2循環(huán)經(jīng)濟(jì)對(duì)于管樁廢漿利用研究的意義

管樁廢漿利用研究就是運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論，在管樁廢漿處理上，通過清潔生產(chǎn)技術(shù)、信息技術(shù)、能源綜合利用技術(shù)、回收和再循環(huán)技術(shù)、資源重復(fù)利用和替代技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸技術(shù)等，強(qiáng)調(diào)首先減少管樁單位產(chǎn)出的廢漿，節(jié)約使用資源，通過管樁生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)革新，逐步形成清潔生產(chǎn)工藝，從而減少管樁生產(chǎn)過程中污染排放甚至“零”排放，通過對(duì)管樁廢漿綜合回收利用和再生利用，實(shí)現(xiàn)建筑資源的循環(huán)使用。其研究的意義在于:

(1)管樁廢漿處理技術(shù)研究是提高建筑資源利用效率、緩解資源約束矛盾的根本出路;

(2)管樁廢漿處理技術(shù)研究是從根本上減輕大量呈強(qiáng)堿性廢漿隨意排放對(duì)環(huán)境污染的有效途徑;

(3)管樁廢漿處理技術(shù)研究是提高建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要措施;

(4)管樁廢漿處理技術(shù)研究是以人為本、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建和諧社會(huì)的本質(zhì)要求;

(5)管樁廢漿處理技術(shù)研究為新型建筑工業(yè)化開辟了新的道路，推進(jìn)了建筑工業(yè)化、現(xiàn)代化的進(jìn)程。

管樁廢漿循環(huán)再利用研究的主要技術(shù)問題

廢漿組分對(duì)循環(huán)再利用影響的研究問題

將廢漿作為配制管樁生產(chǎn)時(shí)混凝土的一種原材料(二次資源或資源再生)而循環(huán)利用，這樣將大大改善廢漿排放對(duì)環(huán)境的破壞，減少管樁生產(chǎn)中水泥和外加劑的摻量，降低廢漿的處理費(fèi)用和管樁生產(chǎn)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

前期的初步試驗(yàn)研究表明，在廢漿的懸濁液中，通常含有少量的水泥(而且是顆粒細(xì)度較細(xì)的水泥)、磨細(xì)砂、二水石膏、減水劑及泥土水分等雜質(zhì)。如從礦物組成和氧化物等化學(xué)成分來說，它主要有:水泥熟料中的4種礦物組成(C3S，C2S，C3A，C4AF)以及石膏(CaSO4·2H2O)，泥土中4種氧化物(氧化鈣、氧化硅、氧化鐵和氧化鋁)以及外加劑中的帶有陰離子或陽離子性基團(tuán)的表面活性物質(zhì)。這些廢漿中的各種成分的含量嚴(yán)格來說，每個(gè)管樁生產(chǎn)企業(yè)是不盡相同的，即使是同一個(gè)管樁生產(chǎn)企業(yè)，在不同時(shí)期、不同品種，其廢漿成分的含量也是變化的。影響這些變化的主要因素有:

(1)水泥品種和水泥中的細(xì)組分顆粒。由于離心成型，水泥中細(xì)組分顆粒被“擠”到廢漿中，它們水化反應(yīng)快，易凝結(jié)。

(2)外加劑品種。目前管樁生產(chǎn)中，外加劑的摻量(固含量計(jì))約為凝膠材料總量的0.6%～1.0%左右，在離心成型時(shí)，其中有相當(dāng)數(shù)量的外加劑隨水分一起被“擠”到廢漿中，留在成型管樁混凝土中的外加劑僅是其中一部分。外加劑此時(shí)起調(diào)節(jié)廢漿凝結(jié)時(shí)間的作用，但主要可能會(huì)引起“速凝”。

(3)石膏(CaSO4·2H2O)。為了調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間，石膏在水泥熟料粉磨時(shí)，其摻量為5%左右，熟料粉磨時(shí)，有可能已脫水成半水石膏或無水石膏，由于它的比重比熟料(顆粒)輕，所以，離心時(shí)也較容易“跑”到廢漿中，引起廢漿快速凝結(jié)。

另外，影響廢漿成分含量的其他因素還有管樁的規(guī)格、離心成型時(shí)不同規(guī)格管樁的離心力、混凝土物料溫度隨季節(jié)的變化和混凝土的配合比等。由于廢漿含膠量(即廢漿固相物質(zhì)是水泥、細(xì)砂，其中水泥是混凝土強(qiáng)度的有效成分，簡稱含膠量)大小關(guān)系到廢漿摻入管樁混凝土后，原始膠凝材料用量降低程度和摻入后混凝土的質(zhì)量，在基準(zhǔn)配合比、坍落度與離心制度等生產(chǎn)工藝制度正常不變的條件下，管樁規(guī)格和廢漿滯停時(shí)間是影響廢漿含膠量的可能因素，因此，對(duì)廢漿各組分含量的測(cè)定研究，可按管樁規(guī)格和離心后廢漿停留時(shí)間，分別測(cè)定廢漿的各固相含量，固含量的測(cè)定方法可參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行。由于管樁生產(chǎn)使用的砂不能通過0.080mm篩(水泥在該孔徑的篩余量小于3%)，所以，在廢漿組分分析中利用0.080mm篩過濾廢漿，分開砂粉后，再根據(jù)固含量確定膠凝材料含量。

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