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            【專題】預拌混凝土企業廢棄混凝土再利用技術探討

            2018-08-31 14:07:23 / 打印

            摘要:本文對預拌混凝土企業產生的廢棄混凝土回收利用技術進行探討,提出不同形態的廢棄混凝土回收利用措施。在保證混凝土質量的前提下,施工剩料及退料可制作大體積混凝土試塊,取樣剩料可制作小型混凝土構件;預拌混凝土企業應建設砂石分離機及洗刷水回收利用系統,對分離的砂、石及洗刷水回收利用;廢棄硬化混凝土試塊可破碎制成再生骨料重新利用。采取合理的廢棄混凝土的回收利用技術,不僅可以減少環境污染,還可以創造顯著的經濟效益。

            預拌混凝土是工程建設中不可缺少的重要基礎材料。近年來,在我國市場需求的拉動和政策指引下,預拌混凝土行業得到了快速發展[1]。但是預拌混凝土又是一個污染相對嚴重的行業,其生產過程中不但會產生粉塵、噪音污染,還會產生大量的廢棄混凝土[2],包括廢棄混凝土拌合物及已經硬化的廢棄混凝土。本文對廢棄混凝土回收利用技術進行探討,以期為預拌混凝土的綠色生產提供參考。

            1 廢棄混凝土拌合物回收利用技術

            廢棄混凝土拌合物是預拌混凝土企業生產過程中產生的但未能用于混凝土工程的混凝土拌合物,主要來自:因施工單位未使用完而運回預拌混凝土企業的施工剩料;因混凝土拌合物工作性不能滿足施工要求且不能調整的施工退料;生產過程中因投料錯誤、計量誤差等原因生產的生產廢料;混凝土出廠檢驗過程中取樣過多的剩料;攪拌機及運輸車內的殘留剩料。經調研發現,有些預拌混凝土企業建立了混凝土廢棄拌合物排放區,用于傾倒廢棄的混凝土拌合物,并定期清理外運。但是這種處置方式不僅會占用廠區面積,而且會造成廠區內污水橫流、污染環境,清理搬運耗費大量人力、物力和財力。俗話說,垃圾是放錯地方的資源,如何做到混凝土拌合物的有效回收利用,本文針對不同來源的廢棄混凝土拌合物回收再利用技術進行探討。

            1.1 施工剩料與退料回收利用技術

            根據對某一年產50萬m3的預拌混凝土企業統計發現,每年產生的施工剩料及退料約有1500m3,若采用砂石分離方式清洗這些廢棄混凝土,不僅耗水、耗電不夠經濟,而且還可能對環境造成污染。鑒于這種情況,可以將這些混凝土拌合物工作性能進行調整,在保證混凝土質量的前提下,制作成大體積的預制混凝土試件,如地基承載力靜載試驗的鋼筋混凝土配重塊(如圖1所示)。目前制作的配重塊尺寸通常為1m×1m×2m,則該預拌混凝土企業每年利用施工剩料及退料生產的配重塊約為750個。??

            圖 1? ?靜載試驗配重塊及其成型模具

            按每年混凝土退料及剩料1500立方米計算,企業共需制作配重塊成型模具約10個,每個模具的成本為2000元,按每個模具使用壽命200次計算,制作配重塊的模具費用10元/個;此外,制作配重塊的鋼筋成本約為270元/個,人工費、電費、吊裝等成本約為120元/個,混凝土成本可視為零,因此鋼筋混凝土配重塊的成本約為400元/個。按照鋼筋混凝土配重塊售價1000元/個計算,每個配重塊可實現利潤600元,一年利潤約45萬元。

            采用制作配重塊的方式,可以對混凝土拌合物不進行清洗處理,因此不會產生廢水、廢渣,避免水資源浪費及對環境產生污染。另外,制作配重塊工藝簡單,廠內工人可兼職制作,同時可增加工人及企業的收入,經濟效益明顯。

            1.2 取樣剩料回收利用技術

            按照國家標準GB/T14902-2012《預拌混凝土》規定,混凝土生產需要取樣進行出廠檢驗,包括混凝土拌合物性能測試、成型混凝土標準試塊強度測試等。以上述預拌混凝土企業為例,其年產預拌混凝土約為50萬m3,按照每100m3取樣一次計算,其年取樣次數約為5000次。通常需要從攪拌車中取樣,每次取樣量為一斗車,每斗車的混凝土量約為0.07m3,每次測試完混凝土拌合物工作性能后,都會成型6個尺寸為150mm×150mm×150mm的立方體抗壓試塊,抗壓試塊的混凝土使用量約為0.025m3,因此剩余約0.045m3混凝土拌合物就會被當成垃圾傾倒,經計算每年倒掉的取樣剩料約為225m3。處理這些廢料不僅需要一定的人力和財力,而且堆放這些廢棄物也占用了廠區資源,對廠區環境造成一定污染。

            取樣剩料的量通常較少,制作鋼筋混凝土配重塊不實際,可以用來制作小型混凝土市政構件,如市政水泥隔離墩(如圖2所示)。經調研發現,水泥隔離墩廣泛應用于小區、廣場、公園、停車場、市政道路及兩側隔離帶等,市政水泥墩尺寸為:長×高×上寬×下寬=400mm× 600mm×200mm×300mm,混凝土用量約為0.03m3。

            圖 2? ?市政水泥隔離墩及其成型模具

            按照上述混凝土企業每年的取樣剩料為225m3計算,可制作市政水泥隔離墩約7500個。以此計算,需要購買水泥隔離墩成型模具約40個,每個模具成本400元,按照模具使用壽命200次計算,水泥隔離墩的模具成本為2元/個;在人工費方面,取樣試驗員可兼職成型、拆模及搬運水泥墩,費用約為20元/個;水泥墩硬化后,需要在其表面噴反光漆,費用約為5元/個;混凝土成本為零,其他成本按照3元/個計算,則每個水泥隔離墩的成本約為30元/個;目前該尺寸市政水泥墩的市場售價約為60~80元/個,按照60元/個銷售計算,每年可實現利潤22.5萬元。

            制作市政水泥墩是實現預拌混凝土取樣剩料回收利用的方式之一,企業也可以根據自身情況及市場需求,制作其他小型混凝土試件,如路沿石、仿木構件等(如圖3所示)。

            (a)水泥路沿石

            (b)混凝土仿木構件

            圖 3? ?水泥路沿石及混凝土仿木構件

            1.3 砂石分離與廢水再利用技術

            預拌混凝土企業生產過程中,每天都需要對攪拌運輸車進行清洗,年產50萬m3的預拌混凝土企業通常配備攪拌車大約40輛(容量10m3),按每天攪拌車清洗一次,則每天清洗攪拌車約40次;根據JG/T5094《混凝土攪拌運輸車》規定,攪拌車的出料殘留率約為3%~5%,這里且按4%計算,則每天清洗的殘余混凝土拌合物約為16m3,一年清洗的殘余混凝土約有5000m3。另外,由于生產過程中的計量誤差及操作失誤等,也會生產出一些不可調整的報廢混凝土,而這些報廢混凝土也只能通過清洗處理。

            對于報廢的混凝土拌合物和攪拌運輸車中殘余的混凝土拌合物,可以采用砂石分離機(如圖4a所示)將混凝土拌合物中的砂、石分離出來回收利用,目前砂石分離機在預拌混凝土企業已廣泛應用。粗略計算,清洗5000m3的殘余混凝土可回收砂3500t、石子5000t。在清洗廢棄混凝土拌合物以及分離砂石過程中,消耗了大量水資源并產生了大量的洗刷水,這些洗刷水含有大量的水泥、細砂、粉煤灰等摻合料顆粒,pH值一般在11以上,直接排放不僅會對環境產生污染,而且對水資源也造成極大浪費,因此對設備洗刷水盡可能做到回收利用。

            目前可采用兩種方式對洗刷水進行回收利用,一種方法是通過漿水壓濾機(如圖4b所示)將洗刷水中的顆粒與水分離,澄清的水經管道收集后用于混凝土生產、廠區、車輛清洗及工地泵車潤管等,而洗刷水中的顆粒留在濾布上并逐漸堆積形成濾餅,濾餅收集于壓濾機的下方并及時清理。

            (a)砂石分離機

            (b)漿水壓濾機

            圖 4? ?混凝土砂石分離機與漿水壓濾機

            2 廢棄硬化混凝土回收利用技術

            廢棄硬化混凝土主要來自混凝土企業的廢棄試塊,包括抗壓、抗折及抗滲試塊(如圖5a所示)。據調研發現,一個年產50萬m3的預拌混凝土企業,每年用于混凝土試配、質量控制及出廠檢驗的混凝土試塊多達400m3。目前這些廢棄試塊的處理方式多作為固體垃圾清運填埋,不僅需要一定的清運費用,而且造成了資源的浪費。廢棄試塊與建筑垃圾相比,組分固定且無塑料、廢磚、木屑等雜質,可經過破碎處理得到再生骨料重新利用[6](如圖5b所示)。

            (a)廢棄混凝土試塊

            (b)再生粗骨料

            圖 5? ?廢棄混凝土試塊及使用廢棄試塊生產的再生骨料

            預拌混凝土企業可與砂石供應廠協商,將廢棄混凝土試塊收集后,通過砂石運輸車返回生產廠區時,順便將廢棄試塊運回并進行破碎處理。有條件的預拌混凝土企業可以建設砂石生產線,在廠區內即可進行廢棄試塊的破碎處理(如圖6所示)。

            圖 6? ?預拌混凝土企業內的砂石生產線

            結論

            《混凝土與水泥制品行業“十三五”發展規劃》指出,預拌混凝土行業要以節能降耗、保護環境和提升資源綜合利用水平作為轉變發展方式的著力點,通過技術手段,積極推進消納固廢,推廣三廢零排放技術及廢棄物資源化利用技術。預拌混凝土企業應積極響應國家政策,開展廢棄混凝土的回收利用。

            (1)對于混凝土剩料及退料,可通過調整工作性能并在保證混凝土質量的前提下制作鋼筋混凝土配重塊等大體積混凝土試塊;對于混凝土取樣剩料,可制作市政構件、路沿石及仿木構件等小體積混凝土試塊。

            (2)預拌混凝土企業應建設砂石分離機及洗刷水回收利用系統,實現攪拌運輸車及攪拌主機清洗過程中砂、石及洗刷水回收。洗刷水應用于混凝土配制進行試配驗證,同時要做性能監測,保證混凝土的質量。

            (3)可將廢棄的硬化混凝土試塊破碎制成再生骨料重新利用,采用再生骨料取代部分天然骨料、優化配合比及再生骨料預濕等方式,提高再生骨料混凝土的性能。

            參考文獻:

            [1]2017年度預拌混凝土行業發展報告[J].混凝土世界,2017(12):34-45.

            [2]紀憲坤,楊欣華,韋慶東.預拌混凝土攪拌站綠色生產技術探討[J].施工技術,2014,43(24):24-27.

            [3]陳茜,徐仁崇,蘇藝凡等.固含量超標洗刷水的回收利用分析[J].混凝土,2014(01):136-138.

            [4]B. Chatveera,P. Lertwattanaruk.Use of ready-mixed concrete plant sludge water in concrete containing an additive or admixture[J].Journal of Environmental Management 90(2009):1901-1908.

            [5]李章建,冷發光,丁威等.攪拌站循環水在混凝土中應用研究[J].中國建材科技,2008(03):13-16.

            [6]戴鵬.廢棄混凝土試塊再生細集料混凝土試驗研究[J].建筑科技,2017,1(04):65-67.


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