管樁混凝土尾漿應(yīng)用于預(yù)拌混凝土的試驗(yàn)研究

耿莉莉，盧金國(guó)，朱敏濤

（上海市建筑構(gòu)件制品有限公司，上海200090）

1 概述

管樁混凝土漿水在管樁行業(yè)內(nèi)也叫余漿或尾漿，是管樁在成型過(guò)程中由于離心力的作用，使混凝土密實(shí)的同時(shí)擠出的含有膠凝材料和水的懸濁液。它比重較高，pH值較大，含有水泥、摻合料等膠凝材料成分，會(huì)凝結(jié)固化。

對(duì)于管樁尾漿的處理，常見的有三種方法：一是結(jié)硬成塊后作為建筑垃圾進(jìn)行填埋；二是用于要求不高的小型混凝土制品的生產(chǎn)中；三是循環(huán)利用于管樁的再生產(chǎn)中。第一類方法存在的問(wèn)題是需要占用大量臨時(shí)堆放場(chǎng)地，消耗大量資源，環(huán)境遭受污染。第二類方法存在的問(wèn)題是缺少經(jīng)濟(jì)性。第三類方法存在的問(wèn)題是不能保持管樁質(zhì)量穩(wěn)定。

本企業(yè)每年產(chǎn)生的管樁漿水約在3萬(wàn)噸。 本文研究了利用管樁尾漿在商品混凝土生產(chǎn)中替代部分膠凝材料用來(lái)配制混凝土的技術(shù)，該技術(shù)對(duì)混凝土攪拌站推進(jìn)綠色生產(chǎn), 降低商品混凝土的成本具有積極的意義。

本文根據(jù)我公司生產(chǎn)的實(shí)際情況，研究了經(jīng)均勻化處理后的管樁尾漿應(yīng)用于C20~C30預(yù)拌混凝土中對(duì)混凝土工作性和力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)處理，漿水用于預(yù)拌混凝土和易性良好，強(qiáng)度性能與基準(zhǔn)混凝土相近，能夠滿足使用要求。

2 管樁漿水的排放量、比重及組分研究

把管樁漿水應(yīng)用于混凝土的再生產(chǎn)之中，從某種意義上說(shuō)，是要在混凝土的配制中摻入一種新的膠凝材料。需要對(duì)這種新材料的排放量、比重和組分進(jìn)行研究。

2.1 漿水的排放量、比重及勻化處理

經(jīng)統(tǒng)計(jì),本廠每小時(shí)產(chǎn)生的漿水量約在7000kg左右，漿水的比重在1600～1800kg/m3之間；如將漿水比要稀釋成1500 kg/ m3；則稀釋后漿水產(chǎn)量將會(huì)增加至7875~9333kg/h，平均產(chǎn)量為8600 kg/h，可見數(shù)量之大。

2.2 漿水組分及其含量

由于漿水是離心成型的的產(chǎn)物，所以其所含的組分來(lái)源于管樁的混凝土。管樁混凝土配比中所含的材料有水泥、外摻料、石子、黃砂、外加劑和水。在離心過(guò)程中離心力大的骨料往外層擠，離心力小的粉料往內(nèi)層分布，所以離心結(jié)束后，從管樁內(nèi)孔中倒出的漿水主要含有已水化和未水化的水泥等膠凝材料水和極少量的石（泥）粉和外加劑。

因?yàn)楣軜稄?qiáng)度要求高，對(duì)骨料的要求也較高，石子是清洗過(guò)的，黃砂選用非常干凈的中粗砂，所以漿水中所含石粉和泥粉極少，可忽略不計(jì);另外本試驗(yàn)中也暫不考慮漿水中外加劑對(duì)用漿水配制的混凝土的影響。

外加劑吸附在粉料表面，在漿水中的含量很少，在使用過(guò)程中亦可忽略不計(jì)。

因?yàn)闈{水的水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，其組分是時(shí)間的函數(shù)，可通過(guò)計(jì)算分析的方法來(lái)初步推斷其各組分的比例。

根據(jù)已知條件：水泥的密度3240kg/m3，外摻料的密度2750kg/m3，將兩者作為一個(gè)整體推斷出膠凝材料的比重在2750~3240kg/m3之間，水的密度為1000kg/m3，漿水密度在1600～1800kg/m3之間。通過(guò)驗(yàn)算，可知膠凝材料：水=（0.55～0.70）：（0.45～0.30）。

由于使用的漿水為稀釋勻化后的漿水，其比重為確定的1500 kg/ m3。通過(guò)驗(yàn)算，可知稀釋勻化后的漿水中，膠凝材料：水=（0.48～0.52）：（0.52～0.48），基本上為膠凝材料占50%，水占50%。

3 漿水用于預(yù)拌混凝土的配比研究

3.1 配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)

1）漿水100%利用目標(biāo)。配合比設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)漿水的排放速率合理設(shè)計(jì)漿水的摻量，達(dá)到漿水100%利用目標(biāo)。

2） 快速使用目標(biāo)。為盡量避免時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)漿水性能的影響，需合理設(shè)計(jì)漿水的利用時(shí)效和摻量，使之達(dá)到快速使用目標(biāo)。

3）預(yù)拌混凝土低風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)。要使?jié){水在預(yù)拌混凝土中使用的風(fēng)險(xiǎn)控制在低值，需限制摻量和使用范圍。

4）對(duì)生產(chǎn)工藝影響小的目標(biāo)。漿水的使用不能影響現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，不影響生產(chǎn)效率。

3.2 漿水摻量和使用時(shí)效的確定

3.2.1 摻量的確定

本企業(yè)同時(shí)生產(chǎn)管樁和預(yù)拌混凝土，為保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)合漿水的單位時(shí)間排放量和預(yù)拌混凝土單位時(shí)間的生產(chǎn)量，綜合考慮后確定混凝土配合比中漿水的摻量為60 kg/m3為宜，內(nèi)含30 kg膠凝材料，30 kg水。基本可以實(shí)現(xiàn)即排即用，同時(shí)摻量產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)值也較低。此外，考慮到管樁24小時(shí)生產(chǎn)，而夜間預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)不連續(xù)，夜間漿水的使用需要將管樁和預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)結(jié)合在一起。

3.2.2 使用時(shí)效的確定

由于管樁漿水中含有水泥等膠凝材料，其使用應(yīng)在時(shí)效范圍內(nèi)。將產(chǎn)生的漿水快速處理至可使用漿水約需要20分鐘時(shí)間，采用的方法為使用泵送設(shè)備通過(guò)管道輸送至處理地點(diǎn)使用PLC（自動(dòng)稀釋儀器）自動(dòng)稀釋。稀釋好的漿水用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)，由于需要將稀釋好的漿水用車輛運(yùn)輸至預(yù)拌混凝土攪拌站的儲(chǔ)存桶，再通過(guò)攪拌站的稱量裝置稱量使用，且預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)節(jié)奏并不像管樁那樣穩(wěn)定，使用過(guò)程中會(huì)碰到一桶成品漿水在1～3小時(shí)內(nèi)才能使用完畢，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。故將漿水在預(yù)拌混凝土的使用時(shí)效控制在3小時(shí)內(nèi)是較為合適的。而為保證漿水能滿足3小時(shí)的使用時(shí)效，需通過(guò)不斷攪拌和摻入緩凝劑等技術(shù)措施。

3.3 對(duì)比試驗(yàn)研究

預(yù)拌混凝土的強(qiáng)度等級(jí)較多，為了控制風(fēng)險(xiǎn)，用于預(yù)拌混凝土中的漿水摻量控制在60 kg/m3，替代膠凝用量為30kg/m3，替代用水量為30 kg/m3；使用范圍限制在C30以下，使用時(shí)效限制在3小時(shí)。考慮到3小時(shí)內(nèi)漿水仍存在一定水化反應(yīng)，向漿水內(nèi)加入占漿水中所含膠凝材料的萬(wàn)分之1.25至2.5比例的緩凝劑來(lái)延緩水化進(jìn)程。

本研究中，采用了兩類配比(基準(zhǔn)配比、摻漿水配比)；三種強(qiáng)度等級(jí)（C20、C25、C30）；四種狀態(tài)（稀釋好的漿水1小時(shí)后使用、3小時(shí)后使用，稀釋好的漿水加入緩凝劑1小時(shí)后使用、3小時(shí)使用）來(lái)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

3.3.1 采用C30基準(zhǔn)級(jí)配與漿水級(jí)配進(jìn)行對(duì)比

C30級(jí)配混凝土采用如表1所示配合比。其中漿水即為稀釋勻化后的漿水，其中含膠凝材料30kg，含水30kg。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 C30混凝土配合比 kg/m3

表2 C30混凝土對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

3.3.2 采用C25基準(zhǔn)級(jí)配與漿水級(jí)配進(jìn)行對(duì)比

C25級(jí)配混凝土采用如表3所示配合比。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

3.3.3 采用C20基準(zhǔn)級(jí)配與漿水級(jí)配進(jìn)行對(duì)比

表3 C25混凝土配合比 kg/m3

表4 C25混凝土對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

C20級(jí)配混凝土采用如表5所示配合比。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表5 C20混凝土配合比 kg/m3

表6 C20混凝土對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

3.3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)上述對(duì)不同級(jí)配混凝土進(jìn)行的基準(zhǔn)級(jí)配和漿水級(jí)配的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：

1）漿水用于預(yù)拌混凝土和易性良好，坍落度損失滿足施工要求，強(qiáng)度性能與基準(zhǔn)混凝土相近，能夠滿足使用要求。

2）緩凝劑的摻入對(duì)控制坍落度損失有幫助，對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)有幫助，驗(yàn)證了延緩水化反應(yīng)的作用。

3）隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，漿水對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)下降，驗(yàn)證了水化反應(yīng)的進(jìn)行使得膠凝材料的活性逐步減小。

4 結(jié)論與建議

（1）為保證尾漿安全用于混凝土中，需對(duì)其根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況先進(jìn)行均勻化處理后才能進(jìn)行試驗(yàn)和應(yīng)用。

（2）通過(guò)在管樁尾漿中摻入1.25%~2.5%的緩凝劑，可控制混凝土坍落度損失，保證混凝土的工作性滿足施工要求。

（3）管樁尾漿用于從C20~C30預(yù)拌混凝土和易性良好，強(qiáng)度性能與基準(zhǔn)混凝土相近，符合混凝土的設(shè)計(jì)要求。

（4）通過(guò)進(jìn)一步研究管樁尾漿應(yīng)用于預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)工藝，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管樁和預(yù)拌混凝土的綜合混凝土企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。