浅谈管桩废浆的再利用研究应用

华丽英

[摘要]分析目前管桩废浆再利用的一些方法及存在的不足。针对这些不足，测定废浆的排放量及主要固相物质水泥及磨细砂的含量，将管桩配合比设计进行重新调整和添加缓凝剂，将调整后的混凝土强度进行测定，试验结果表明强度符合要求可以应用到实际工程中。废浆的重新利用，不仅使资源得到有效利用，生产成本也得到控制。该方法也为管桩行业在废浆处理和利用上探索了一条新的、较为科学的途径。

[关键词]管桩废浆；配合比；缓凝剂；再利用

文章编号；2095-4085（2017）01-0099-02

当今的建筑行业中，混凝土管桩作为建筑物的地基材料已得到广泛的应用，其地质适应性好，施工方便等特点使其在各类型桩基础施工中占有很大优势。但是随着混凝土管桩需求不断的扩大，管桩的产量也不断增加，生产过程中排出的废浆也成为不可忽视的污染源。

对于管桩废浆的再利用方面，不少人也提出了将废浆结成废渣清掉、离心成型过程中添加速凝剂、废浆稀释后送到攪拌站重新利用、废浆直接做成墙体材料等方法并取得了一定的成果，但仍存在一些问题。为此，我们针对造成的环境污染、增加费用等不足，将从配合比设计和添加剂的角度进行研究，提出废浆再利用的方法以及为其他厂家在废浆处理时提供经验借鉴。

1.废浆处理的方法及不足

1.1废浆结成废渣清掉

不少厂家采用将废浆囤积于一废浆池，将其结块后进行清理。这种办法看起来比较简单、直接，但是废浆中的减水剂流人地下或水渠后将造成土壤和水质的污染，且处理废浆的废浆池占地面积大，处理结块的废浆需要用风炮凿烂，再用运输工具运输，在此过程中不仅造成了噪声污染还产生大量的灰尘又造成空气污染。因此，从经济和环保的角度，该方法存在对环境的二次污染和消耗大量的人力、财力。

1.2离心成型过程中添加速凝剂

管桩在国外同样得到广泛的应用，尤其是日本，其是在国际上管桩生产技术最先进的国家。它们开展了在混凝土离心过程中采取降低产生废浆的研究，即在混凝土搅拌时，掺加增稠剂或具有保水性的物质，以提高净浆的粘性，减少废浆的排出；或在离心成型过程中添加速凝剂，以促使作为废浆离析的颗粒凝聚而仅排出其中的水分。但这些方法所用的化学试剂容易结块且成本高，同时生产工艺复杂，因此目前还没应用到实际工程中，只停留在理论研究上。另外，由于废浆成分的复杂性和不稳定性，掺入废浆后对管桩混凝土的流动性、耐久性影响是个不容忽视的问题，同样需要经过开展较多的实验研究来确定其影响程度。

1.3废浆稀释后送到搅拌站重新利用

把废浆稀释后送到搅拌站重新利用看起来资源得到了重新利用，但是由于水泥凝结速度快，使泵容易损坏。同时废浆中的水泥成分从混凝土的配合比中减少后形成桩身强度不足，在运输和打桩过程中桩身易碎。同时增加运输费。

1.4废浆直接做成墙体材料

把废浆直接做成墙体材料使废浆添加材料后做成砖似乎己把废浆充分利用，但是实际上每个管桩厂产生的废浆量并不是很多，造成砖厂规模小、产量低、质量差、没有竞争力等一系列的问题。

2.管桩废浆再利用的试验研究

2.1废浆排放量的测定

废浆的排放量主要与管桩型号和混凝土的配合比有关。我们选用几种比较常见型号的管桩，对其进行多次统计，测定以下几种不同规格管桩的排放量。如表1所示。

2.2对废浆进行成分分析

废浆的成分分析是指生产管桩时经离心后排放出来的悬浊液，含有水泥、水、磨细砂、矿粉和外加剂。为了能充分利用废浆中的有效成分，必须对废浆的含胶量进行分析。废浆的固相物质包含有水泥、磨细砂和矿粉，其含量称为废浆的含固量。含胶量是指废浆中混凝土强度的有效成分的胶凝材料水泥和磨细砂含量。分别在不同时间，不同地点的废浆点取样，将余浆烘干处理烘干后得到水泥、磨细砂、细砂粉（极其少量，忽略不计）等固相物质。水泥、磨细砂是我们废浆再利用的主要成分。

2.3管桩原配合比

管桩原配合比（不掺废浆的配合比）。如表2所示。

表2中砂粉为自产磨细砂，水泥型号为PⅡ52.5，碎石为花岗岩5～25mm，砂为河砂（细度模数为2.5），减水剂为红墙高效减水剂（净浆流动度230×230，固含量35%）。

在废浆的成分分析中，按废浆含固量60%来计算废浆中各材料的含量。同样可以知道废浆中主要成分水：水泥：磨细砂的比例约为0.40：0.40：0.20。其中减水剂和矿粉忽略不计。把废浆作为混凝土搅拌时的配料之一，我们在原混凝土配合比的基础上进行调整。将掺加余浆的理论配合比换算为施工配合比，确定需要搅拌混凝土的数量，进行称量配料，设计出新的配合比。经过对比试验，掺废浆配合比和原配合比混凝土经过两天的蒸养强度性能。结果可知，掺人废浆的混凝土强度变化较小，满足设计强度要求。

2.4添加缓凝剂

废浆的循环再利用，必须保证混凝土流动性（泡括浓度、固含量）基本保持稳定。但在整个废浆循环再利用的过程中，每次生产管桩离心出废浆的成分和浓度都不一样，随着离心次数的不断增加，废浆变得越来越稠，其含固量也越来越高，管桩内壁浮浆层也会越来越厚，而离心出的废浆越来越少，直到很多次离心后，管桩内就倒不出废浆。所以延缓废浆内水泥的水化反应速度是个很关键的问题，使废浆重新再利用前具有一定的流动性。经多次试验研究发现，在废浆中掺入一定量的缓凝剂可以解决上面的问题。缓凝剂是延长混凝土中胶凝材料的水化反应时间的外加剂。废浆的流动度过小不利于生产的可操作性，一般控制在150～200mm之间较为适宜。我们把废浆流动性在140-160mm时的停置时间称为废浆的有效停置时间。废浆中的缓凝剂掺量可以根据废浆的含固量、环境温度等因素来确定。相同的有效停置时间，生产环境温度较高时需要掺入较高的缓凝剂；废浆含固量较大时也需要掺入较大的缓凝剂。所以掺入缓凝剂前必须测定不同缓凝剂掺量时废浆的有效停置时间，根据生产的实际情况选定合适的缓凝剂掺量。根据我们的生产环境，缓凝剂的添加，我们按废浆中水泥质量的1.5%添加。

3.经济效益分析

3.1生产成本的节约

在表1中可以看出每立方米混凝土的废浆排放量约100kg，按每年生产150万米，需搅拌的混凝土量约为15万m³（废浆的排放量约为3万吨），在新的配合比中每立方米混凝土中水泥节约0.06t，磨细砂约为0.04t，水约0.05t。按当地物价，可节约成本约450万。

3.2减少建筑垃圾的处理费

建筑垃圾的处理费，按每年废浆的排放量30000t来计算，需要的场地租金（按1万/年），车辆的运输费，计算每天8车，人车按每天300元。节约成本约90万。

3.3掺废浆生产添加的费用

但是把废浆收集重新再利用，废浆的收集、储存都需要人工费及机械费，按产生废浆量来计算，每天按2000元，约73万；在生产过程中需要添加缓凝剂，每年产生30000t的废浆，按表1废浆的成分分析中，水泥约占40%，按水泥质量的1.5%添加，需要添加180t缓凝剂，按当地物价，每年需要费用54万元。添加的费用共约130万。结合以上三点，每年可以共节约成本410万元。

4.结语

本文通过对现有废浆再利用的方法及其不足进行探讨总结，并通过试验提出废浆再利用的有效方法和措施。得到以下结论。

（1）在管桩的混凝土生产中加入部分废浆，充分发挥了余浆固形物的潜在活性，通过调整配合比，可以在保证管桩质量的前提下，节省部分胶凝材料，降低胶凝材料加工成本，市场前景好。

（2）废浆再利用的关键在于废浆的有效停置时间，缩短废浆的滞留时间可以减少废浆应用过程中的一些问题，而在废浆中掺入缓凝剂则可以延长废浆使用时间，能充分利用废浆。我们把本试验的研究成果应用到实际生产中，并取得了良好的效果。为废浆的循环再利用提供了工业化技术。