回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池设计

余新乐，江世堂，陈思燃，李文斌，刘芮秀

（武汉建工集团股份有限公司，湖北 武汉 430056）

0 引言

现阶段，国内外的主流建筑依旧是钢筋混凝土建筑，无论是城市的高层住宅还是超高层住宅。随着建筑业施工水平的不断进步，施工现场大方量的混凝土浇筑多采用天泵或者地泵进行浇筑。在混凝土泵送作业完成后，均有及时冲洗混凝土泵管的环节，以防止泵管内混凝土余料凝结造成堵管。现有施工现场常规做法使用天泵浇筑混凝土，天泵开回商混站清洗，造成余料浪费和易引起天泵泵管堵塞；在施工现场清洗，易引发施工现场场容管理难题。采用地泵浇筑混凝土，提前在作业层布置料斗，地泵清洗后的泵管内余料先用料斗装，然后借助塔吊吊至建筑废料存放区，造成余料浪费和增加施工垃圾清运成本。或者地泵清洗后的余料直接排入泵管沉淀池，造成泵管内混凝土浪费和易引发泵管沉淀池排污水不畅影响现场文明施工，且后期需要频繁投入大量人工清理泵管沉淀池。因此，有必要研制一种回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池，以实现泵管内混凝土粗骨料的快速回收。

近些年，如何有效提升泵管内混凝土粗骨料的回收能力成为了研究的重点，张莉莉等[1]通过采用气洗和水洗相结合的方式，对超高层建筑混凝土泵管内余料回收进行了研究。崔均锋等[2]从施工现场混凝土浪费的角度，通过施工工艺创新和科学施工等方面给出混凝土余料节约措施，指出了混凝土余料合理再利用和分离回收技术的重点。韩孟君等[3]为了回收高层建筑混凝土泵管内余料，介绍了一种高层建筑混凝土泵管内余料回收再利用技术。丁士杰等[4]为了解决泵送后的混凝土余料放在料斗和洒在地面，引起混凝土浪费和清理成本高的问题，提出了设计一种高层建筑施工楼层混凝土余料回收装置的构想。轩莉等[5]结合现场施工实际情况，对楼层混凝土余料回收的施工技术展开了研究，并研发了一种高层建筑施工中楼层余料回收装置。孙丽娟等[6]通过对泵管内混凝土骨料大小进行筛选，研制了一种混凝土泵管尾料多级筛分骨料回收装置。

目前，回收混凝土泵管内粗骨料的研究很多，但是同时具备结构构造简单、回收能力强、回收效率高、人工清理投入成本低和有利于施工现场保持干净整洁的泵管沉淀池研究较少。

本文结合混凝土泵管冲洗后的粗骨料难回收和完成泵管冲洗后的泵管沉淀池难清理特点，研发了一种回收混凝土泵管内粗骨料的沉淀池，有效解决混凝土泵管内粗骨料难回收和人工清理量大的难题。

1 回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池技术设计

1.1 功能要求

施工现场现有的泵管沉淀池通常采用加气块砌筑三级沉淀池，沉淀池内部采用抗裂砂浆进行粉刷。为每一次泵送混凝土提供骨料和污水分离，沉淀池被冲洗的混凝土填满后，再安排工人把沉淀池内冲洗的混凝土转至建筑废料存放区，沉淀池继续进行使用，待完成所有混凝土的泵送后，再完成沉淀池的全部拆除，如图1 所示。传统的混凝土泵管沉淀池粗骨料回收难，产生的建筑垃圾多，建筑垃圾外运成本高，清理次数频繁，人工清理投入大。因此，该回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池的使用功能要求和特点有三点。第一，在一级沉淀池处，满足混凝土内的粗骨料和其他材料分离，分离后的粗骨料干净，粗骨料间无粘结材料，能直接进行回收被当做粗骨料进行利用。第二，沉淀池被泵管内冲洗的混凝土填满的周期要长。第三，一级沉淀池、二级沉淀池沉淀效率高，三级沉淀池满足沉淀要求后排出污水能力强，且各个沉淀池清理简单、清理工程量小、清理效率高。

图1 施工现场现有的泵管沉淀池人工清理

1.2 方案要求

根据该回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池的使用功能要求和特点，若在一级沉淀池和二级沉淀池中间设置粗骨料拦板过滤网，一级沉淀池最低点设置比二级沉淀池和三级沉淀池最高点均高，但是一级沉淀池内的粗骨料被过滤后，清理效率低。因此考虑采用可移动的过滤网兜，过滤网兜包括由若干根立杆和若干根横杆组成的框体以及设置在框体内带网孔的钢筋网片，在框体朝向二级沉淀池一侧底部设置有卸料挂钩，在框体的上端设置有装料挂钩。通过塔吊吊装过滤网兜，可实现泵管内混凝土粗骨料的快速回收。其中一级沉淀池的最低点比二级沉淀池的最高点要高，过滤网兜内的粗骨料可以充分被过滤，一级沉淀池设置的斜坡，可实现泵管内细骨料和污水的快速排出，一级沉淀池过滤网兜下部设置钢筋混凝土梁，侧边设置钢筋混凝土柱，混凝土梁和柱底部用建筑垃圾填密实，确保过滤网兜使用过程的稳定。二级沉淀池和三级沉淀池隔墙的最高点标高高于排污管最高点标高，充分发挥二级沉淀池沉淀细骨料的作用。过滤网兜侧面采用钢筋混凝土导墙，其他为素混凝土导墙，可有效防止沉淀池的污水通过导墙渗透，沉淀池回收粗骨料流程如图2所示。

图2 沉淀池回收泵管内粗骨料流程

为了在过滤网兜内提高泵管内混凝土粗骨料的过滤效果，过滤网兜采用网孔为4.27mm×4.27mm 的钢筋网片。当粗骨料装满过滤网兜容量的60%左右即可通过塔吊挂钩和4 根等长的钢丝绳挂上装料挂钩，进行过滤网兜内粗骨料和过滤网兜的转移，当过滤网兜内粗骨料需要倒出时，通过塔吊挂钩和4 根等长的钢丝绳挂上卸料挂钩，进行过滤网兜内粗骨料的倒出，粗骨料回收效果好、回收效率高、人工清理投入小。因此，回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池在结构上，主要可分为三部分，即附带有钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱、钢筋混凝土导墙和过滤网兜的一级沉淀池，二级沉淀池和三级沉淀池。基于以上分析，回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池设计方案如图3和图4所示。

图3 回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池（无过滤网兜）设计方案图

图4 回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池（有过滤网兜）设计方案图

1.3 确定技术参数

回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池的外部尺寸和宽度应满足所需的沉淀池清理周期和粗骨料回收利用周期。确定回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池的主要技术参数为：①在过滤网兜过滤粗骨料的过滤效果上，过滤网兜采用网孔为4.27mm×4.27mm 的钢筋网片；②在过滤网兜快速排出泵管内混凝土粗骨料的其他部分上，过滤网兜长宽高尺寸取1500mm×1500mm×1500mm，过滤网兜侧面距离各边导墙100mm，且过滤网兜最低点标高高于二级沉淀池最高点标高300mm；③在过滤网兜快速安全吊进和吊出上，过滤网兜的架体采用直径25mm 的钢筋废料焊接组成，过滤网兜的钢筋网片采用加厚的定制镀锌钢筋网片，过滤网兜的架体和钢筋网片通过钢丝紧密绑扎，过滤网兜侧面采用钢筋混凝土导墙和钢筋混凝土柱，底部设置有钢筋混凝土梁，混凝土梁下面用建筑垃圾铺密实。

1.4 主要材料选用

为了保证回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池的安全系数，过滤网兜的架体采用直径25mm 的钢筋废料焊接组成，钢筋网片采用加厚的定制镀锌网片，过滤网兜的架体和钢筋网片通过钢丝紧密绑扎，过滤网兜侧面采用钢筋混凝土导墙，其他导墙采用素混凝土浇筑而成。

2 使用安全性分析

回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池的使用安全主要取决于过滤网兜装载并过滤粗骨料的全过程和装满粗骨料的过滤网兜的吊出。为了保障过滤网兜顺利完成装载和过滤粗骨料，在过滤网兜底部设置有钢筋混凝土梁，侧面设置有钢筋混凝土柱，有效保障过滤网兜被泵管排出的污水冲击时不发生影响正常使用的移动。为了确保过滤网兜的使用安全和方便，在过滤网兜设计上，主要借鉴施工现场的料斗设计。在过滤网兜的可装载容量上，在过滤网兜设置回收警戒容量高度提示线，采取粗骨料达到过滤网兜容量的60%左右启动粗骨料回收。在过滤网兜装满粗骨料吊出上，先进行试吊,并做到慢慢起钩，不触碰钢筋混凝土导墙，且每次完成粗骨料的吊出，均要检查过滤网兜的变形和损坏情况，并根据具体损耗情况进行处理，确保沉淀池回收粗骨料过程的安全。

3 效益分析

回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池与施工现场现有的泵管沉淀池相比，具有较突出的优势。在建筑垃圾制造的量上，因该沉淀池可以有效回收泵管内混凝土的粗骨料，因此比施工现场常有的泵管沉淀池产生的垃圾明显降低。混凝土泵管内粗骨料回收效果好，在清洗混凝土泵管时，混凝土泵管内剩余混凝土先进入过滤网兜，且随着大量的水冲洗混凝土泵管，混凝土中的水泥、细骨料和粗骨料等迅速分离，带网孔的镀锌钢筋网片能有效过滤出粗骨料，过滤出的粗骨料还会被冲洗泵管的水进一步冲洗干净，粗骨料间无粘结材料，能直接进行回收被当做粗骨料进行利用。人工清理沉淀池成本较低，粗骨料被过滤网兜拦截，运用塔吊的垂直运输，实现过滤网兜内粗骨料的回收，无需清理泵管内混凝土的粗骨料，混凝土配合比中占比较小的细骨料进入二级沉淀池沉淀后，采用人工进行清理，极少量的细骨料和污水再通过三级沉淀池进一步沉淀，污水排出。

4 结论

回收混凝土泵管内粗骨料沉淀池结构设计简单、制作简单、使用简单、安全可靠，不仅可以减少泵管内混凝土产生的建筑垃圾，把泵管内混凝土的粗骨料进行回收，又能降低泵管沉淀池的人工清理成本，同时保持现场良好的文明施工环境。该沉淀池应用前景良好，目前已获得实用新型专利授权（专利号：ZL202220367358.8），为今后泵管内混凝土粗骨料的回收提供了思路。