混凝土搅拌站水泥废浆综合利用_沈霁.pdf

91MATERIAL材料混凝土废浆指混凝土进行砂浆制造时经输送泵车、输送小车、搅拌器和相应附属设施进行冲洗形成的废水1。当今社会中，由于建材行业发展非常迅速，对混凝土的需要量也越来越高。在预拌混凝土的制造过程中将耗费巨大的水资源，不论是混凝土搅拌机、运送车辆还是泵车，在每天生产过程结束后都必须进行清理，同时在生产过程中需要清理设备，进行搅拌装置以及剩料的分离处理等工序。这样将会形成非常大量的废浆，而这种浆体中主要包括混凝土、煤尘、矿粉、减水剂等，其pH值变化很大，通常可以达 11。并且每天生成的废水量也很大，通常商砼工厂可以每天生成废浆达到 5 万 t 以上。若这种废浆造成污染将会给城市排水管线形成压力，并且废浆中的强碱性成分还会对城市周围土地、水域等造成很大的危害。根中国水泥网的数据，2021 年中国的水泥生产量为 30.6 亿 m3，比上年同比增加 5.5%，根据每生产 1 m3混凝土平均产生废浆 0.03 t 来计算，2021 年全年共产生将近 9000 万 t 废浆，如果每吨废浆回收利用能产生 100 元收益，可创造约 100 亿元市场2。所以，对这些废浆进行二次使用，不但能节省投资，而且可以给企业带来效益。因此在不直接影响砼拌合材料量和性质的前提下，合理使用废浆是预拌砼公司必须研究的问题，并且对实行环保、可持续、零排放的环保水泥制造理念，发展环保生态水泥具有重大意义。1 混凝土搅拌站水泥废浆成分组成砂浆一般由 4 种基本成分按配比构成，即混凝土、黄沙、砂石、水，经砂石分离机后产生的废浆成分按理只是混凝土和砂浆3。在实践中，砂浆制造公司因为成本问题均会采用混凝土新型替代品，如矿粉、粉石灰等，或为达到成本或混凝土坍落度等工性要求，加入各种水泥混凝土砂浆附加剂。产品配置前会通过试验室进行实测，确定配比符合砂浆强度和工性要求。水泥混凝土废浆成分一般是由去掉黄沙砂石后的砂浆及其余掺和物所构成。一般分为混凝土、矿粉、粉石灰和剩余附加剂。此外，砂石剥离不完全时会产doi：10.3969/j.issn.1672-2167.2023.07.013作者简介：沈霁，男，兰州石化职业技术大学土木工程学院教师，副教授；蒋凌锋，男，兰州石化职业技术大学土木工程学院教师，讲师；梁斌斌，男，兰州石化职业技术大学土木工程学院教师，助教；郑同鑫，男，兰州石化职业技术大学土木工程学院教师，助教。生一些过筛细土混入其中，且砂石中也会有部分砂浆掺入4。混凝土废浆主体成分有未经水化的胶凝材料（砂浆、矿粉、粉煤灰等）、水化硅酸钙凝胶材料、残余外加药、少量泥等，经实验检测，其pH 值高达 12，呈强碱度，沉淀粉料（烘干物）一般包括 SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3、K2O 等成分。砂石中存在的有害污染物，主要是淤泥、硫化物、硫酸盐，而粗粒中也存在有害污染物，如黏土、泥沙、硫酸盐、硫化物等。而废浆中的杂质对水泥产生作用的主要原因是废浆中含有改变水泥性质的有害物质，主要是 Na+、K+、S2和SO42-。Na2SO4会降低水泥的耐久性；而硫代物会产生钢筋脆断现象。而废浆中的Na+、K+，主要来自于掺和料、阻锈剂以及水泥等，在每辆运输车上 1%的水泥残料中水泥就占据了其中的 50%左右，而经计算得出的含碱量也只有约 0.015%。由于其数量都是很小的，所以废浆中不会增加与碱骨料的反应而产生的影响。废浆中存在大量的水泥，因此水中存在大量的不溶性物质。水泥运送车的残留水泥含量通常是 0.5%，可测算出废浆的沈 霁 蒋凌锋 梁斌斌 郑同鑫混凝土搅拌站水泥废浆综合利用摘要：水泥混凝土是极为重要的建筑材料，被应用于房屋建筑中。在水泥混凝土制造流程中，搅拌站每天要对搅拌器、移动机等加以清理，形成大批富含水泥水化物的废浆。通过对废浆的收集使用，可以有效增加水资源使用率，减少废浆生成的环境污染问题。通过实验，认为废浆的回收利用是可行的，并给出了 2 项有效的废浆收集使用工艺，主要是调整收集池废浆密度系数和转变废浆掺量。关键词：混凝土；搅拌站；水泥废浆；回收利用4月（上）科技、绿色、建筑.indd 912023/4/5 上午11:4092MATERIAL材料含泥量为 2%3%，实际测得的残留量在 1%以下。这些没有活性的细粉对水泥稳定性的影响，国内外的多项实验数据显示，当含量为 4%6%不会改变水泥的稳定性5。2 混凝土搅拌站废浆回收存在的主要难点在绿色环保的大背景下，由水泥搅拌站中产生的大量废浆带来的环境污染和资金耗费现象，已成为水泥制备工艺中急需解决的一项重大技术难题。而实现对废浆的循环使用，是破解这一难题的最直接可行的途径。对这一工艺的研究困难也很多，如由于废浆产生较强的释缓能力，若在缺少硅灰混掺料的 C80 高强度混凝土中添加大量废浆，会导致水泥早期质量的下降。此外，若在中低强度水泥中大量添加废浆，也可能导致水泥拌制物的基本特性发生改变，比如拓展性、坍落率降低。鉴于废浆再生使用的困难较大，有专家发明出了使用废浆澄清水的方法。这一方法确实可以大大提高水的使用效率，但无法有效处理各种固体废弃物，与零排放的环保概念不一致，因此不少研究者仍然进行废浆对高浓度和中低强度的水泥特性作用的研究。2.1管理与维护方面生产部门对于搅拌楼底废料、罐车和泵车废料、工地退料等废混凝土的管理和控制不善，造成大量废渣、泥浆产生。设备部门设备选型、管理不善，或维修、养护不善，导致回收装置瘫痪，造成废水泥无法处理或使用。废浆应用不仅考验着实验室研究的技术，也为试验室增添了巨大的工作量，部分工作人员对废浆应用存在抵触情绪，不愿做好相关测试、适配工作，以危害产品质量或提高生产成本为由抵制应用。商混站的沙石料场直接与土壤接触，没有水泥垫层，下雨之后砂石全部和泥土混在一起。有些商混站有水泥垫层，但门口没有汽车冲洗设备，所有进场汽车没有冲洗轮胎的程序和办法。2.2 装备技术含量方面在废浆使用工艺中，其主要使用途径是作为搅拌使用的新型替代品，又或者是将其作为水泥材料诸如混凝土、骨料等使用的新型替代品，操作难度很大，而且必须严格控制废浆的密度和添加用量，使用方法还需要继续完善。回收系统的分离细度不足，回收废浆中的固量很大，细沙粒也不能分开，对计量和效率的影响也很大，比例和掺杂量都很低，很难全部用完。整体回收系统故障率较高，废浆应用系统也不畅通，管路易阻塞的情况，也为施工单位提供很多借口。2.3 回收池废浆密度控制方面在废浆的回收使用过程中，因为废浆致密对水泥特性会造成很大影响，所以必须对废浆致密加以精确的限制。在控制回收池废浆致密时，首先必须对废浆加以严格测定，如果废浆致密超过最好致密，可采用适量拌合使用的方法，利用废浆固和致密的直线联系，使废浆密度控制在最好致密区间。该方法具有适当的限制性，适合废浆初始密度超过最高致密的情形，并且在控制过程中，最终水平液面高程必须始终小于回收池的水深。在搅拌站废水回收利用技术工艺中，废水储备池中水的主要来源为泥浆池、匀浆池、清水池，如果要将储备池中的水用于混凝土生产，应确保储备池中的废水浓度在 8%左右，这样才能将之抽入使用池中，在混凝土生产时进行使用。鉴于此，在废水回收利用的过程中，对废水的浓度进行控制至关重要。为提高废水浓度测定的便捷性，可以使用密度计，按浓度密度曲线，对废水的浓度进行读取，通常密度控制在约 1.05 g/m3即可。但是，进入匀浆池内的废水具有较大的波动变化，使得抽入储备池的废水浓度也会随之变化。因此，为保证混凝土的生产质量，对废水进行利用时，至少应当对储备池中的废水浓度进行 3 次/d的测定，以此对废水的浓度进行控制。若是测定时发现储备池内的废水浓度超过 8%，则可从清水池补充部分清水对浓度进行稀释，然后重新测定。储备池中废水浓度达到8%后，可抽入到使用池中，按照生产需要搭配清水进行使用。需要注意的是，废水使用池内的废水存放时间不得超过 24 h。3 混凝土搅拌站废浆回收综合利用为了达到对水泥拌合站废浆的回收使用，必须对废浆的特性以及对水泥特性形成的影响进行仔细研究，探讨其可能性，根据 混凝土质量控制标准（GB501642011）一般水泥力学性能试验方法标准（GB/T500812019）等现有规定，选用合格的水泥原料，按照技术规定进行操作，对废浆回收使用的可行性进行探讨。在水泥搅拌站工作阶段，处理池中的废浆固量浓度不断发生变化，并在清理混合机后增加。生产管理工作结束后，废浆内固态悬浮粒子随着电动混合设备的产生，呈现均匀分布状，进行相应工艺处理后即可使用在预拌水泥产品中。分离后得到的废水则会流入到泥浆池中，因此时废水的浓度较高，需要经过一段时间的沉淀之后，再使废水流入匀浆池。这部分废水的浓度有所降低，从匀浆池溢出的废水，会流入到清水池内，此时的废水浓度已经非常低，可用于搅拌车及场地的清洗水使用，也可流入废水储备池，经回收可在生产新的混凝土时使用。3.1砂石分离1）振动式分离。振动式最大好处是比滚筒式效率高，没有堵塞。振动方式包括水平振动和下斜振动 2 种方法。水平震动是用 2 部振机推动筛网作直线运动，振出砂子经螺线带出，并把石子水平筛出；下斜震动是采用 1 部振机并靠4月（上）科技、绿色、建筑.indd 922023/4/5 上午11:4093MATERIAL材料斜率和重量分别出砾石。前项路程长筛面的长是后款的 2 倍且效率高（满车料约用 30 min 可分离完），分割效率好，但容积很大，费用较高；后项路程短，效率较慢，物料多或卸料过快会把泥沙带入石仓，所以分割效率不好，但容积小，费用低廉。2）滚筒式分离。滚筒式的有点是噪声稍低，现场适应性较好。缺点是如果放料过快或疏于清理时易阻塞。滚筒式砾石筛分处理砾石污水分离更快速有效，在保证效果的同时筛网不堵塞。通过螺旋排砂方式输送粗砂，同时采用沉淀满溢回流，使回流水可冲洗水槽，螺旋砂分离机上方配有旋风分离器，可将细砂与浆水有效分离，浆水中细沙颗粒全部分解回收，保证浆水细小颗粒含量小于1%。应用浆水不影响混凝土质量，没有细砂的大罐及管道不容易堵塞。3.2 细砂回收分离器的筛网不能制作得过细，否则易阻塞。分离出来的废浆中带有一定量的过筛细土，这种装置可将大量废浆分离出来，并可回收超过0.075粒径的微砂，使废浆含量降低。经实测，在经过筛细土的处理之后，废浆含量可由 15%降至10%。过筛细土收集器包括带振筛式和简易型 2 种。前项回收彻底，效率优于后项，最适宜于分离机性能不好的地点，因前项尺寸较大（1 m2 m），费用较高；后项可直接放置于转碟曝气机上，不必额外占据地方，可依据地点的需要选择。3.3 废浆处理废浆的处理，主要分为抽回混凝土搅拌用水和废浆压滤 2 种方式，一般配有定时搅拌系统，专用水泵输送双排管道，采用回流水方式保证了浆水随时可用。大罐下方配有气动阀门装置，定时开启防止罐体沉淀，罐体内部上方配有制动感应装置，达到设定水位制动切换污水洗车，设备水池下方配有锥形水槽，水槽内部配有制动感应装置，处理循环污水的同时，不留污水且不沉淀。设备的整体配有专用电箱线路系统及循环系统，高效处理预拌混凝土的同时也方便维护保养。搅拌站在对废物进行处理使用的过程中，若进行新型水泥制造，为确保混凝土的质量，应注意在对废水进行回收利用时，对废水的浓度进行有效控制，确保浓度保持在约 8%，如果偏差过大，则应当进行调整。同时，可将这部分废水用于中低强度等级的混凝土生产，不宜用于高强度等级的混凝土生产。如果是水泥生产过程中必须的外加剂，就必须把其排空，这样才能避免因水泥添加剂的不同，对水泥的稳定性造成危害。制作预应力砼、高强高性能水泥和加气砼，不得使用废水。同时在利用废水进行混凝土生产时，可按照实际情况，减少矿物掺合料的用量。在用废水进行混凝土生产的过程中，必须对搅拌时间进行严格控制，不得低于国家规范标准的规定要求。4结语水泥混凝土是土木工程建造的重要原材料。因此应完善水泥施工方法和严控产品质量、重视新水泥资源的开发以及水泥施工工艺的完善，上述措施对工程领域的开发有着重要作用，是提高整个工程效率、减少施工成本的必要条件。水泥