混凝土高速離心成型密實工藝的生產步驟

目前，采用混凝土高速離心成型密實工藝生產的預應力混凝土管樁已大量投入工程應用。據不完全統計，至2005年底我國現有管樁生產企業280多家，年生產管樁2億米，年產值近250億元，已成為國際上生產和使用預應力混凝土管樁數量多的國家，取得了十分顯著的經濟效益和社會效益。然而管樁生產時，混凝土在高速離心成型的同時，管壁內腔將產生大量呈懸濁液、強堿性(pH值大於12)、含有水泥、細砂、水和少量外加劑的廢漿。據有關文獻資料介紹，廣東省2005年共生產管樁約8000萬米，產生的廢漿約在80萬噸左右(按每立方米混凝土管樁經離心後平均產生100kg廢漿計)。浙江省按2005年產管樁7000萬米計，廢漿的排放量將達到70萬噸之多。

廣東、福建等地區由於在生產預應力高強混凝土管樁(簡稱PHC管樁)時，為提高強度、降低成本，一般均摻30%左右的磨細建築砂，因此，將這些廢漿用傳統的生產工藝和手段來生產一般的混凝土製品，其強度和耐久性等性能均無法保證。管樁生產企業處理廢漿的通常方法是將之倒入特製的容器中，待廢漿凝結硬化後人工將其破碎，再用卡車運至垃圾填埋場。這種處理方式在一定程度上而言，不僅是資源的浪費，也是人力財力的浪費。據有關文獻資料[224]介紹，某些企業也曾開展過一些將廢漿用於生產建築砌塊、混凝土磚或加氣混凝土砌塊等製品的研究。但一般單個管樁廠的廢漿產量不能滿足大批量的生產需求，需要多個管樁廠的供應，這勢必由於廢漿異地運輸造成二次汙染。同時，由於廢漿化學成分的不穩定，其技術的可行性難以在具體的工程中得到應用。

特別值得關注的是，如果這些大量呈強堿性的廢漿隨意排放，對周圍環境的汙染和破壞是非常嚴重的，特別是一些早年投產且離城區較近的企業，大量廢漿的處理問題已經嚴重製約了企業的生存和發展。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企業的一大難題。

用循環經濟理論認識管樁廢漿利用研究的意義

1循環經濟是我國建築經濟發展的必然

據世界銀行和國內有關機構測算[5，6]，20世紀90年代中期，中國經濟增長有2/3是在對生態環境透支的基礎上實現的，且有8%的環境汙染嚴重影響了人民身體健康，成為群眾日益關注的社會問題，影響了社會穩定和國家的形象。另據2001年研究表明，環境汙染造成的經濟損失約占我國當年GDP的3%～4%。中國每創造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%。我國與發達國家相比，每增加單位GDP的廢水排放量要高出4倍，單位工業產值產生的固體廢棄物要高出10倍以上。

循環經濟(CircularEconomy)是運用生態學規律來指導人類社會的經濟活動，是以資源的高效利用和循環利用為核心，以“減量化、再利用、再循環”為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征的社會生產和再生產範式，其實質是以盡可能少的資源消耗和盡可能小的環境代價實現大的發展效益。循環經濟的核心在於“主動”地減少廢棄物，以期達到把廢棄物排放限於環境自淨能力的閾值之內，實現資源節約和環境改善的目的，循環經濟要求確定未來需要達到的技術目標，然後指導現有的技術向既定的方向發展，它所要求的技術體係是以能夠大幅度降低輸入和輸出經濟係統的物質流，優化物質在經濟係統內部的運行，即以物盡其用為條件的。

目前，我國建築經濟必須首先解決兩大基本問題。一是降低建築能耗。我國是耗能大國，目前建築能耗占總能耗的28%。能耗總量居世界二位，平均建築能耗是發達國家的3倍。據統計，即使在日本、美國等發達國家，建築能耗也隻占總能耗的30%～40%。二是減少建築汙染。我國傳統的建築經濟是一種按“資源—生產—消費—廢棄物排放”單向流動的線性經濟，建築經濟的發展以犧牲人類生存環境為代價。運用循環經濟理論的要旨就是將建築經濟活動組成一個“資源—生產—消費—二次資源”的閉環過程，把建築經濟活動重組為“資源利用—產品—資源再生”的封閉流程和“低開采、高利用、低排放”的循環模式，強調建築經濟係統與自然生態係統和諧共生。

2循環經濟對於管樁廢漿利用研究的意義

管樁廢漿利用研究就是運用循環經濟理論，在管樁廢漿處理上，通過清潔生產技術、信息技術、能源綜合利用技術、回收和再循環技術、資源重複利用和替代技術、環境監測技術以及網絡運輸技術等，強調首先減少管樁單位產出的廢漿，節約使用資源，通過管樁生產企業的技術革新，逐步形成清潔生產工藝，從而減少管樁生產過程中汙染排放甚至“零”排放，通過對管樁廢漿綜合回收利用和再生利用，實現建築資源的循環使用。其研究的意義在於:

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

(2)管樁廢漿處理技術研究是從根本上減輕大量呈強堿性廢漿隨意排放對環境汙染的有效途徑;

(3)管樁廢漿處理技術研究是提高建築企業經濟效益的重要措施;

(4)管樁廢漿處理技術研究是以人為本、實現可持續發展、構建和諧社會的本質要求;

(5)管樁廢漿處理技術研究為新型建築工業化開辟了新的道路，推進了建築工業化、現代化的進程。

管樁廢漿循環再利用研究的主要技術問題

廢漿組分對循環再利用影響的研究問題

將廢漿作為配製管樁生產時混凝土的一種原材料(二次資源或資源再生)而循環利用，這樣將大大改善廢漿排放對環境的破壞，減少管樁生產中水泥和外加劑的摻量，降低廢漿的處理費用和管樁生產的成本，提高企業的經濟效益，具有顯著的技術經濟效益和環保效益。

前期的初步試驗研究表明，在廢漿的懸濁液中，通常含有少量的水泥(而且是顆粒細度較細的水泥)、磨細砂、二水石膏、減水劑及泥土水分等雜質。如從礦物組成和氧化物等化學成分來說，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、氧化矽、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的表麵活性物質。這些廢漿中的各種成分的含量嚴格來說，每個管樁生產企業是不盡相同的，即使是同一個管樁生產企業，在不同時期、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組分顆粒。由於離心成型，水泥中細組分顆粒被“擠”到廢漿中，它們水化反應快，易凝結。

(2)外加劑品種。目前管樁生產中，外加劑的摻量(固含量計)約為凝膠材料總量的0.6%～1.0%左右，在離心成型時，其中有相當數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。外加劑此時起調節廢漿凝結時間的作用，但主要可能會引起“速凝”。

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

另外，影響廢漿成分含量的其他因素還有管樁的規格、離心成型時不同規格管樁的離心力、混凝土物料溫度隨季節的變化和混凝土的配合比等。由於廢漿含膠量(即廢漿固相物質是水泥、細砂，其中水泥是混凝土強度的有效成分，簡稱含膠量)大小關係到廢漿摻入管樁混凝土後，原始膠凝材料用量降低程度和摻入後混凝土的質量，在基準配合比、坍落度與離心製度等生產工藝製度正常不變的條件下，管樁規格和廢漿滯停時間是影響廢漿含膠量的可能因素，因此，對廢漿各組分含量的測定研究，可按管樁規格和離心後廢漿停留時間，分別測定廢漿的各固相含量，固含量的測定方法可參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行。由於管樁生產使用的砂不能通過0.080mm篩(水泥在該孔徑的篩餘量小於3%)，所以，在廢漿組分分析中利用0.080mm篩過濾廢漿，分開砂粉後，再根據固含量確定膠凝材料含量。

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