【专题】预拌混凝土企业废弃混凝土再利用技术探讨

2018-08-31 14:07:23 / 打印

摘要:本文对预拌混凝土企业产生的废弃混凝土回收利用技术进行探讨,提出不同形态的废弃混凝土回收利用措施。在保证混凝土质量的前提下,施工剩料及退料可制作大体积混凝土试块,取样剩料可制作小型混凝土构件;预拌混凝土企业应建设砂石分离机及洗刷水回收利用系统,对分离的砂、石及洗刷水回收利用;废弃硬化混凝土试块可破碎制成再生骨料重新利用。采取合理的废弃混凝土的回收利用技术,不仅可以减少环境污染,还可以创造显著的经济效益。

预拌混凝土是工程建设中不可缺少的重要基础材料。近年来,在我国市场需求的拉动和政策指引下,预拌混凝土行业得到了快速发展[1]。但是预拌混凝土又是一个污染相对严重的行业,其生产过程中不但会产生粉尘、噪音污染,还会产生大量的废弃混凝土[2],包括废弃混凝土拌合物及已经硬化的废弃混凝土。本文对废弃混凝土回收利用技术进行探讨,以期为预拌混凝土的绿色生产提供参考。

1 废弃混凝土拌合物回收利用技术

废弃混凝土拌合物是预拌混凝土企业生产过程中产生的但未能用于混凝土工程的混凝土拌合物,主要来自:因施工单位未使用完而运回预拌混凝土企业的施工剩料;因混凝土拌合物工作性不能满足施工要求且不能调整的施工退料;生产过程中因投料错误、计量误差等原因生产的生产废料;混凝土出厂检验过程中取样过多的剩料;搅拌机及运输车内的残留剩料。经调研发现,有些预拌混凝土企业建立了混凝土废弃拌合物排放区,用于倾倒废弃的混凝土拌合物,并定期清理外运。但是这种处置方式不仅会占用厂区面积,而且会造成厂区内污水横流、污染环境,清理搬运耗费大量人力、物力和财力。俗话说,垃圾是放错地方的资源,如何做到混凝土拌合物的有效回收利用,本文针对不同来源的废弃混凝土拌合物回收再利用技术进行探讨。

1.1 施工剩料与退料回收利用技术

根据对某一年产50万m3的预拌混凝土企业统计发现,每年产生的施工剩料及退料约有1500m3,若采用砂石分离方式清洗这些废弃混凝土,不仅耗水、耗电不够经济,而且还可能对环境造成污染。鉴于这种情况,可以将这些混凝土拌合物工作性能进行调整,在保证混凝土质量的前提下,制作成大体积的预制混凝土试件,如地基承载力静载试验的钢筋混凝土配重块(如图1所示)。目前制作的配重块尺寸通常为1m×1m×2m,则该预拌混凝土企业每年利用施工剩料及退料生产的配重块约为750个。  

图 1   静载试验配重块及其成型模具

按每年混凝土退料及剩料1500立方米计算,企业共需制作配重块成型模具约10个,每个模具的成本为2000元,按每个模具使用寿命200次计算,制作配重块的模具费用10元/个;此外,制作配重块的钢筋成本约为270元/个,人工费、电费、吊装等成本约为120元/个,混凝土成本可视为零,因此钢筋混凝土配重块的成本约为400元/个。按照钢筋混凝土配重块售价1000元/个计算,每个配重块可实现利润600元,一年利润约45万元。

采用制作配重块的方式,可以对混凝土拌合物不进行清洗处理,因此不会产生废水、废渣,避免水资源浪费及对环境产生污染。另外,制作配重块工艺简单,厂内工人可兼职制作,同时可增加工人及企业的收入,经济效益明显。

1.2 取样剩料回收利用技术

按照国家标准GB/T14902-2012《预拌混凝土》规定,混凝土生产需要取样进行出厂检验,包括混凝土拌合物性能测试、成型混凝土标准试块强度测试等。以上述预拌混凝土企业为例,其年产预拌混凝土约为50万m3,按照每100m3取样一次计算,其年取样次数约为5000次。通常需要从搅拌车中取样,每次取样量为一斗车,每斗车的混凝土量约为0.07m3,每次测试完混凝土拌合物工作性能后,都会成型6个尺寸为150mm×150mm×150mm的立方体抗压试块,抗压试块的混凝土使用量约为0.025m3,因此剩余约0.045m3混凝土拌合物就会被当成垃圾倾倒,经计算每年倒掉的取样剩料约为225m3。处理这些废料不仅需要一定的人力和财力,而且堆放这些废弃物也占用了厂区资源,对厂区环境造成一定污染。

取样剩料的量通常较少,制作钢筋混凝土配重块不实际,可以用来制作小型混凝土市政构件,如市政水泥隔离墩(如图2所示)。经调研发现,水泥隔离墩广泛应用于小区、广场、公园、停车场、市政道路及两侧隔离带等,市政水泥墩尺寸为:长×高×上宽×下宽=400mm× 600mm×200mm×300mm,混凝土用量约为0.03m3。

图 2   市政水泥隔离墩及其成型模具

按照上述混凝土企业每年的取样剩料为225m3计算,可制作市政水泥隔离墩约7500个。以此计算,需要购买水泥隔离墩成型模具约40个,每个模具成本400元,按照模具使用寿命200次计算,水泥隔离墩的模具成本为2元/个;在人工费方面,取样试验员可兼职成型、拆模及搬运水泥墩,费用约为20元/个;水泥墩硬化后,需要在其表面喷反光漆,费用约为5元/个;混凝土成本为零,其他成本按照3元/个计算,则每个水泥隔离墩的成本约为30元/个;目前该尺寸市政水泥墩的市场售价约为60~80元/个,按照60元/个销售计算,每年可实现利润22.5万元。

制作市政水泥墩是实现预拌混凝土取样剩料回收利用的方式之一,企业也可以根据自身情况及市场需求,制作其他小型混凝土试件,如路沿石、仿木构件等(如图3所示)。

(a)水泥路沿石

(b)混凝土仿木构件

图 3   水泥路沿石及混凝土仿木构件

1.3 砂石分离与废水再利用技术

预拌混凝土企业生产过程中,每天都需要对搅拌运输车进行清洗,年产50万m3的预拌混凝土企业通常配备搅拌车大约40辆(容量10m3),按每天搅拌车清洗一次,则每天清洗搅拌车约40次;根据JG/T5094《混凝土搅拌运输车》规定,搅拌车的出料残留率约为3%~5%,这里且按4%计算,则每天清洗的残余混凝土拌合物约为16m3,一年清洗的残余混凝土约有5000m3。另外,由于生产过程中的计量误差及操作失误等,也会生产出一些不可调整的报废混凝土,而这些报废混凝土也只能通过清洗处理。

对于报废的混凝土拌合物和搅拌运输车中残余的混凝土拌合物,可以采用砂石分离机(如图4a所示)将混凝土拌合物中的砂、石分离出来回收利用,目前砂石分离机在预拌混凝土企业已广泛应用。粗略计算,清洗5000m3的残余混凝土可回收砂3500t、石子5000t。在清洗废弃混凝土拌合物以及分离砂石过程中,消耗了大量水资源并产生了大量的洗刷水,这些洗刷水含有大量的水泥、细砂、粉煤灰等掺合料颗粒,pH值一般在11以上,直接排放不仅会对环境产生污染,而且对水资源也造成极大浪费,因此对设备洗刷水尽可能做到回收利用。

目前可采用两种方式对洗刷水进行回收利用,一种方法是通过浆水压滤机(如图4b所示)将洗刷水中的颗粒与水分离,澄清的水经管道收集后用于混凝土生产、厂区、车辆清洗及工地泵车润管等,而洗刷水中的颗粒留在滤布上并逐渐堆积形成滤饼,滤饼收集于压滤机的下方并及时清理。

(a)砂石分离机

(b)浆水压滤机

图 4   混凝土砂石分离机与浆水压滤机

2 废弃硬化混凝土回收利用技术

废弃硬化混凝土主要来自混凝土企业的废弃试块,包括抗压、抗折及抗渗试块(如图5a所示)。据调研发现,一个年产50万m3的预拌混凝土企业,每年用于混凝土试配、质量控制及出厂检验的混凝土试块多达400m3。目前这些废弃试块的处理方式多作为固体垃圾清运填埋,不仅需要一定的清运费用,而且造成了资源的浪费。废弃试块与建筑垃圾相比,组分固定且无塑料、废砖、木屑等杂质,可经过破碎处理得到再生骨料重新利用[6](如图5b所示)。

(a)废弃混凝土试块

(b)再生粗骨料

图 5   废弃混凝土试块及使用废弃试块生产的再生骨料

预拌混凝土企业可与砂石供应厂协商,将废弃混凝土试块收集后,通过砂石运输车返回生产厂区时,顺便将废弃试块运回并进行破碎处理。有条件的预拌混凝土企业可以建设砂石生产线,在厂区内即可进行废弃试块的破碎处理(如图6所示)。

图 6   预拌混凝土企业内的砂石生产线

结论

《混凝土与水泥制品行业“十三五”发展规划》指出,预拌混凝土行业要以节能降耗、保护环境和提升资源综合利用水平作为转变发展方式的着力点,通过技术手段,积极推进消纳固废,推广三废零排放技术及废弃物资源化利用技术。预拌混凝土企业应积极响应国家政策,开展废弃混凝土的回收利用。

(1)对于混凝土剩料及退料,可通过调整工作性能并在保证混凝土质量的前提下制作钢筋混凝土配重块等大体积混凝土试块;对于混凝土取样剩料,可制作市政构件、路沿石及仿木构件等小体积混凝土试块。

(2)预拌混凝土企业应建设砂石分离机及洗刷水回收利用系统,实现搅拌运输车及搅拌主机清洗过程中砂、石及洗刷水回收。洗刷水应用于混凝土配制进行试配验证,同时要做性能监测,保证混凝土的质量。

(3)可将废弃的硬化混凝土试块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、优化配合比及再生骨料预湿等方式,提高再生骨料混凝土的性能。

参考文献:

[1]2017年度预拌混凝土行业发展报告[J].混凝土世界,2017(12):34-45.

[2]纪宪坤,杨欣华,韦庆东.预拌混凝土搅拌站绿色生产技术探讨[J].施工技术,2014,43(24):24-27.

[3]陈茜,徐仁崇,苏艺凡等.固含量超标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,冷发光,丁威等.搅拌站循环水在混凝土中应用研究[J].中国建材科技,2008(03):13-16.

[6]戴鹏.废弃混凝土试块再生细集料混凝土试验研究[J].建筑科技,2017,1(04):65-67.


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