紀(jì)盛猛，唐天佼，馮新義，白體新

（1. 滄興控股有限公司，河北 滄州 061000；2. 建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所，北京 100024）

0 前言

隨著國家對環(huán)境治理的重點推進，預(yù)拌混凝土企業(yè)（以下簡稱混凝土企業(yè)）面臨著巨大的環(huán)保壓力，混凝土生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢漿處置與環(huán)境保護之間的矛盾逐漸顯露，實現(xiàn)對廢漿的回收利用和零排放早已被提上日程。借助科技的進步和經(jīng)濟社會的發(fā)展，我們可以運用先進的技術(shù)和設(shè)備，最大限度地實現(xiàn)對廢漿的回收利用，并且獲得顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和質(zhì)量效益。

1 廢漿回收利用的必要性和可行性

廢漿的傳統(tǒng)處理方法是進行簡單的自然沉淀，然后用排水設(shè)備將澄清水排放到大自然，沉淀的固體廢物進行人工清理。在當(dāng)前的形勢下，對于這種做法不僅國家和社會不予認(rèn)可，在實際的生產(chǎn)經(jīng)營過程中也會對環(huán)境和企業(yè)自身的發(fā)展造成不利影響，所以針對混凝土生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢漿處理方法需要進行優(yōu)化和創(chuàng)新，采取科學(xué)、可行的方式進行處理極為重要。

本文的試驗研究是基于“砂石分離機＋廢漿回收攪拌池”回收系統(tǒng)，對廢漿進行回收利用。生產(chǎn)企業(yè)可以通過對設(shè)備布置、排放、回收、稀釋、攪拌、計量等各環(huán)節(jié)優(yōu)化來實現(xiàn)這一目標(biāo)。砂石分離機將石子和粗砂分離，然后回收使用；廢漿流入攪拌池，一部分用來洗涮，循環(huán)使用，一部分經(jīng)計量作為混凝土拌合水使用，攪拌池有自動補水裝置，當(dāng)液面低于控制液面時可以自動補水。此種處理廢漿的技術(shù)方法，實現(xiàn)了混凝土生產(chǎn)“綠色化”、“環(huán)保化”和“零排放”的目標(biāo)。

2 廢漿試驗研究

2.1 關(guān)于廢漿

通過對國內(nèi)混凝土企業(yè)廢漿的了解和相關(guān)文獻、標(biāo)準(zhǔn)的研讀、剖析，首先明確什么是廢漿，相關(guān)指標(biāo)是什么。JGJ/T 328—2014《預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)及管理技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于廢漿是這樣定義的：清洗混凝土攪拌設(shè)備、運輸設(shè)備和攪拌站（樓）出料位置地面所形成的含有較多固體顆粒物的液體，沒有明確含固量。根據(jù)河北省地方標(biāo)準(zhǔn) DB 13/T 2358—2016《預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廢水再用技術(shù)要求》對廢水水質(zhì)做了相關(guān)要求，其中含固量≤2%。但因混凝土生產(chǎn)企業(yè)廢水含固量較高，即使摻和清水使用，也遠高于 2% 的含固量，所以本次廢漿試驗研究，含固量均大于 2%。

2.2 建立廢漿含固量—密度關(guān)系曲線

在試驗研究開展過程中，一方面含固量試驗需要花費大量的時間，另一方面回收池中的廢漿因為受到洗刷設(shè)備和生產(chǎn)的影響其密度在不斷變化，導(dǎo)致其在試驗過程中不易控。但是通過大量試驗得出的數(shù)據(jù)表明，含固量和密度存在一定的線性關(guān)系。

在河北省地方標(biāo)準(zhǔn) DB 13/T 2358—2016《預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廢水再用技術(shù)要求》中也有相應(yīng)的建議，即建立廢漿含固量—密度關(guān)系曲線。本次試驗研究含固量與密度關(guān)系經(jīng)過線性擬合得到關(guān)系曲線和表達式，如圖1 所示。

圖1 含固量與密度關(guān)系擬合曲線

2.3 廢漿對水泥指標(biāo)的影響

選用幾個不同品牌的水泥，在廢水摻量和密度變化的條件下進行水泥相關(guān)試驗，將標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間和抗壓強度等數(shù)據(jù)進行對比，見表1。

表1 廢漿對水泥指標(biāo)的影響試驗結(jié)果

試驗結(jié)論：

（1）摻入廢漿的比例和含固量的不同會在一定程度上影響水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時間，但是與清水的對比結(jié)果表明符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）廢漿摻入比例并非越高越好，而是存在于一定的合理區(qū)間，當(dāng)超過 50% 摻入比例時出現(xiàn)了強度差的下滑。

（3）摻入廢漿膠砂試塊的 3 天和 28 天抗壓強度均比清水制作的膠砂試塊抗壓強度高 0.5～4MPa 不等，一方面符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的要求，另一方面表明廢漿含固物質(zhì)中含有一定活性成分以提高水泥膠砂的強度。

2.4 試配試驗

為了探究廢漿對混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響，尋求廢漿最佳摻入比例和膠材替代量，本次試驗研究進行了大量的試配試驗，試驗數(shù)據(jù)見表2、表3。

表2 采用重山水泥，試驗的基本思路是：以廢漿中含固量等量替換粉煤灰研究其對混凝土工作性、力學(xué)性能的影響。

表3 采用金隅水泥，試驗的基本思路是：考慮到廢漿含固物質(zhì)的活性組分，對比基準(zhǔn)混凝土配合比階梯遞減 5kg 粉煤灰，研究其對混凝土工作性、力學(xué)性能的影響。

試驗結(jié)論：

（1）雖然清水試配膠材與廢漿試配膠材相同甚至要多于廢漿試配，但是摻入廢漿的試塊強度要高于清水試塊，這與前面水泥膠砂試塊試驗結(jié)論相同，說明廢漿含固物質(zhì)有活性組分。

（2）隨著廢漿摻配比例的提高，混凝土試塊強度也有 2～9MPa 不等的增加，每個等級強度最大值多出現(xiàn)在廢漿摻入比例 30%～50% 之間（注：當(dāng)然這與廢漿的密度也有很大關(guān)系，就本試驗而言，采用的是中等偏下的密度）。通過試驗，建議混凝土廢漿的摻入比例不宜超過 50%，推薦摻入比例 40%。

（3）隨著廢漿摻入量的增大，混凝土的工作性能也稍受影響，總體來看，坍落度損失較清水試配要大一些，但整體都可以滿足施工性能要求。

（4）對比表2、表3 同強度等級試塊的強度，表2整體試塊強度要高于表3，說明含固量等量代替粉煤灰的強度要偏高于含固量梯度遞減代替粉煤灰，兩者都符合混凝土強度評定，但表3 經(jīng)濟性更明顯。

表2 廢漿的含固量代替部分粉煤灰對混凝土性能的影響（重山水泥）

表3 廢漿的含固量代替部分粉煤灰對混凝土性能的影響（金隅水泥）

3 設(shè)備展示與運行維護

3.1 設(shè)備圖紙

廢漿、廢水回收設(shè)備示意圖見圖2～4。

圖2 廢漿、廢水回收設(shè)備主視圖

3.2 廢漿回收主要設(shè)備組成

廢漿回收主要設(shè)備包括：砂石分離機（含洗料槽）、廢漿回收池；廢漿均化攪拌設(shè)備，試驗觀測安全橫橋及防護欄桿（試驗取樣，水體觀測），P1 計量泵（通過管道將廢漿連接至攪拌樓回收利用），P2 沖洗泵（通過管道連接至罐車進行罐體清洗），P3 沖洗泵（通過管道連接至砂石分離機洗料槽進行料槽沖洗），下放、上提水泵滑輪撐桿及水泵防護網(wǎng)箱，水位限制裝置（最高、最低水位限制），池體安全防護網(wǎng)，清水稀釋管道，砂石回收區(qū)，攪拌樓內(nèi)廢漿計量稱。

3.3 設(shè)備運行流程

（1）罐車或其他設(shè)備通過 P2 沖洗泵連通管道加水沖洗罐體，洗凈后將廢漿排入洗料槽及砂石分離機。

（2）砂石分離機將砂石分離至砂石回收區(qū)，通過P3 沖洗泵連通循環(huán)水，將廢漿排入回收池。

（3）啟動池體中廢漿均化攪拌設(shè)備，均勻攪拌池體廢漿，使其密度均勻一致。

（4）試驗人員通過試樣采集和試驗，結(jié)合數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)比對后告知質(zhì)檢人員及時調(diào)整配合比，跟進生產(chǎn)任務(wù)。

（5）在使用過程中，如池體中廢漿達到指定限位高度，系統(tǒng)將自動蓄水或停止蓄水。

3.4 設(shè)備運行維護

建立試驗室人員交班檢測和分時檢測制度，建立健全試驗臺賬、記錄。每四個小時進行一次檢測試驗。建立生產(chǎn)人員交班監(jiān)測制度和設(shè)備定期維護保養(yǎng)制度，加強設(shè)備運轉(zhuǎn)監(jiān)測，提升廢漿質(zhì)量控制情況，更好的掌握含固量、密度的關(guān)系及廢漿對混凝土工作性能、力學(xué)性能、耐久性能影響關(guān)系，提升設(shè)備利用率和混凝土生產(chǎn)效率。

廢漿回收利用裝置可以配備攝像頭，加強實時監(jiān)測設(shè)備運行狀況，加強運行監(jiān)測，減少設(shè)備故障率。

當(dāng)前回收利用的廢漿密度及其他技術(shù)指標(biāo)均可以滿足生產(chǎn)要求，在推薦摻量為 40% 的情況下，結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)任務(wù)，可以實現(xiàn)對廢漿的完全利用，從而實現(xiàn)零排放。

4 試驗研究建議

當(dāng)前從國家、行業(yè)到地方對廢漿的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和試驗方法等規(guī)范性文件還較少，通過以上試驗的開展和數(shù)據(jù)的積累，廢漿在混凝土中的作用已是十分明顯。針對此類試驗做以下建議：

（1）首先明確廢漿、廢水的定義和檢測指標(biāo)，本次試驗：含固量≤2% 為廢水，含固量≤20% 為廢漿。試驗前要進行嚴(yán)格的自檢，必要情況下推薦進一步做型檢。

（2）根據(jù) DB 13/T 2358—2016《預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廢水再用技術(shù)要求》的要求，預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廢水每3 個月進行一次定期檢驗，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累建議：對已經(jīng)有充分試驗和技術(shù)保障的攪拌站可以延長定期檢驗時間。

（3）根據(jù) JGJ/T 328—2012《預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)及管理技術(shù)規(guī)程》和 DB 13/T 2358—2016《預(yù)拌混凝土生產(chǎn)廢水再用技術(shù)要求》共同要求，建議：攪拌站回收利用廢漿、廢水時建立生產(chǎn)班檢測制度，建立相關(guān)試驗記錄，完善相關(guān)資料。通過大量的數(shù)據(jù)線性擬合含固量和密度之間的線性關(guān)系，建立廢漿含固量—密度關(guān)系曲線。

（4）使用前應(yīng)開展大量廢漿與膠凝材料的適應(yīng)性試驗，建議：選用不同品牌的膠材、不同摻配比例和不同密度的廢漿進行水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗、凝結(jié)時間試驗和水泥膠砂抗壓強度等試驗，探究廢漿與膠凝材料的數(shù)量化關(guān)系。

使用前還應(yīng)該開展大量試配試驗，有針對性的進行廢漿混凝土配合比設(shè)計，建議：選用不同品牌原材料、不同廢漿摻配比例和不同強度等級進行系統(tǒng)性試配試驗，主要檢測混凝土工作性能和力學(xué)性能，并進一步檢測耐久性能。

圖3 廢漿、廢水回收設(shè)備俯視圖

圖4 廢漿廢水回收池剖面圖