施工現(xiàn)場(chǎng)大型混凝土攪拌站綠色生產(chǎn)技術(shù)總結(jié)

曹天柱　馮楨　王湫

（中國(guó)二十冶集團(tuán)有限公司　上海市　寶山區(qū)　201900）

施工現(xiàn)場(chǎng)大型混凝土攪拌站綠色生產(chǎn)技術(shù)總結(jié)

曹天柱馮楨王湫

（中國(guó)二十冶集團(tuán)有限公司上海市寶山區(qū)201900）

隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及工程建設(shè)向著偏遠(yuǎn)地區(qū)乃至國(guó)外發(fā)展的趨勢(shì)，更靈活、更貼近現(xiàn)場(chǎng)、更能滿足實(shí)際需要的施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌站越來越多的出現(xiàn)在我們的工程中。與此同時(shí)，隨著社會(huì)的進(jìn)步，綠色環(huán)保、節(jié)能也已成為可持續(xù)發(fā)展的必然要求。如何建設(shè)使用一個(gè)能滿足綠色施工要求的現(xiàn)場(chǎng)大型混凝土攪拌站？本文結(jié)合筆者公司某項(xiàng)目的工程建設(shè)實(shí)例，介紹施工現(xiàn)場(chǎng)大型混凝土攪拌站生產(chǎn)流程中在保證質(zhì)量情況下，采取先進(jìn)的技術(shù)和管理措施，實(shí)現(xiàn)資源利最大用化、環(huán)境污染最小化、廠區(qū)建設(shè)優(yōu)質(zhì)化、安全生產(chǎn)貫穿化的目標(biāo)。

現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌站；綠色生產(chǎn)；經(jīng)濟(jì)環(huán)保

1　綠色生產(chǎn)的內(nèi)涵

混凝土的綠色生產(chǎn)是以綠色環(huán)保為主題，以實(shí)現(xiàn)混凝土綠色化生產(chǎn)為目標(biāo)，通過使用先進(jìn)的混凝土生產(chǎn)線，提高混凝土生產(chǎn)過程中的利用率，以減少損耗；通過大量摻用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)的礦物摻合料及再生骨料，減少水泥用量，提高對(duì)工業(yè)廢棄物的綜合利用效率；通過加強(qiáng)生產(chǎn)過程的控制，減少?gòu)U水、廢渣排放，減少混凝上生產(chǎn)基地對(duì)環(huán)境的影響，以此落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排的產(chǎn)品升級(jí)政策。

2　綠色攪拌站的建設(shè)

綠色攪拌站的建設(shè)，宜從選址、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和原材料等環(huán)節(jié)著手，采取技術(shù)與管理措施，將“綠色”理念在攪拌混凝土生產(chǎn)全過程要素中進(jìn)行系統(tǒng)性體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)全過程的綠色生產(chǎn)。

2.1廠區(qū)的選址

該項(xiàng)目位于陜西山區(qū)，當(dāng)?shù)亟煌ú粫?，但盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石料。由于工程所需混凝土體量大（超過16萬(wàn)m3）、工期緊，為保障緊張工期下的工程建設(shè)能夠順暢進(jìn)行，因地制宜建設(shè)了現(xiàn)場(chǎng)大型混凝土攪拌站。

（1）現(xiàn)場(chǎng)攪拌站的建設(shè)需考慮運(yùn)輸距離并選擇交通便捷的地點(diǎn)?；炷翑嚢枵镜慕ㄔO(shè)選址，不但影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，即保證混凝土的輸送過程中不離析、坍落度損失控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，而且影響著混凝土的生產(chǎn)運(yùn)輸成本?；炷蠑嚢枵镜墓┙o半徑一般宜控制在20km以內(nèi)，且要保證良好的交通條件。

（2）考慮攪拌站建設(shè)生產(chǎn)對(duì)周邊環(huán)境的影響，攪拌站宜盡量遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，遠(yuǎn)離居民區(qū)。

綜合以上因素，該工程新建現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌站定址在施工現(xiàn)場(chǎng)東側(cè)，離施工現(xiàn)場(chǎng)僅一路之隔，最長(zhǎng)運(yùn)輸距離不超過1km，同時(shí)新建混凝土攪拌站位置遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，離最近的村莊直線距離超過1km，產(chǎn)生的粉塵、噪音對(duì)居民的污染影響很小。

2.2廠區(qū)布置

（1）廠區(qū)內(nèi)平面布置原則

綠色現(xiàn)場(chǎng)攪拌站的布置宜從增效節(jié)能和環(huán)保兩個(gè)角度方面考慮，即合理利用空間進(jìn)行緊湊布置來減低生產(chǎn)過程中時(shí)間和材料的消耗，同時(shí)也要考慮粉塵、污水、噪音等方面的影響，進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)。

（2）總平面布置

根據(jù)混凝土生產(chǎn)設(shè)備及配套設(shè)施要求，考慮混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸?shù)男枰?，廠區(qū)選定外尺寸長(zhǎng)122m×寬56m并進(jìn)行合理布置如圖1。

圖1　攪拌站基礎(chǔ)平面布置圖

參見圖1所示，廠區(qū)自西向東分為三部分：

第一部分靠近廠區(qū)的出廠位置，包括辦公區(qū)、泵房和機(jī)修車間；

第二部分為生產(chǎn)線攪拌樓、蓄水池、廢水池洗車臺(tái)和澡房，為廠區(qū)的主要生產(chǎn)部分，同時(shí)承擔(dān)著污水循環(huán)使用和處理的作用；

第三部分為砂石料倉(cāng)。由于當(dāng)?shù)爻Ｄ甑谝伙L(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，為有效控制廠內(nèi)揚(yáng)塵，因此將堆料場(chǎng)布置在最東側(cè)，其東北南三面外封混凝土墻。

（3）廠區(qū)的封閉和硬化

整個(gè)廠區(qū)采用擋墻進(jìn)行封閉圍護(hù)，只在西側(cè)設(shè)置一個(gè)大門，以便于安全生產(chǎn)管理。

站內(nèi)全場(chǎng)地坪進(jìn)行硬化處理，以減少揚(yáng)塵和污染，同時(shí)便于交通通行和文明施工管理。為節(jié)約成本，同時(shí)進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)配工作，硬化地坪在攪拌站生產(chǎn)線安裝完成后采用自拌混凝土進(jìn)行施工工作。

站內(nèi)的合理布置既保證了混凝土的綠色高效生產(chǎn)，又提供了良好的工作環(huán)境，確保廠區(qū)建設(shè)的優(yōu)質(zhì)化。

2.3綠色生產(chǎn)線的生產(chǎn)管理

2.3.1高效節(jié)能的攪拌站

本工程采用方圓集團(tuán)制造的HZS120D快裝式攪拌站，該站整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便，系統(tǒng)配置先進(jìn)，各物料的計(jì)量采用稱量方式，計(jì)量和控制全部自動(dòng)化，工作可靠性高。便于安裝拆卸，其是由骨料、粉料、水、液體添加劑的儲(chǔ)存、輸送、計(jì)量、攪拌系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)及鋼結(jié)構(gòu)等部分組成的全自動(dòng)混凝土攪拌成套設(shè)備。

該攪拌站工藝先進(jìn)，工效高，損耗低，可靠耐用。

其工藝流程如圖2所示。

圖2　HZS120D快裝式攪拌站工藝流程圖

站內(nèi)設(shè)有2條生產(chǎn)線，兩條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力每天最高可達(dá)2000m3混凝土，從而保證了混凝土的連續(xù)澆筑和集中供應(yīng)。

2.3.2生產(chǎn)中的ERP系統(tǒng)管理

為混凝土生產(chǎn)中的資源利用最大化，從原材料的質(zhì)量控制、材料消耗控制等全過程實(shí)行嚴(yán)格的管理，攪拌樓采用的ERP系統(tǒng)從原料計(jì)量、上料、卸料到攪拌過程中都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。通過ERP系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的過程控制提供依據(jù)，有效提高單位生產(chǎn)率，切實(shí)減低材料消耗、電耗，大幅度的節(jié)約人力、物力。

圖3　

2.3.3設(shè)備的除塵降噪

采用隔音圍墻、空心磚和輕鋼結(jié)構(gòu)等材料對(duì)攪拌樓進(jìn)行全封閉，實(shí)現(xiàn)全封閉生產(chǎn)線，既能顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，又能有效的控制料場(chǎng)粉塵污染和噪音污染。同時(shí)，攪拌機(jī)的全封閉在生產(chǎn)過程中極大的保證了人員的安全。

圖4　

粉料倉(cāng)填充、下料時(shí)會(huì)出現(xiàn)粉塵污染，所以粉料倉(cāng)的頂部設(shè)有圓筒式倉(cāng)頂收塵器，除塵器濾芯采用紡成聚脂濾芯，可承受5巴的壓力，過濾面積可達(dá)24m2，能有效的防止料倉(cāng)內(nèi)粉塵污染空氣（如圖5）。

2.3.4廢水廢料的循環(huán)利用

建設(shè)廢水循環(huán)利用系統(tǒng)，混凝土生產(chǎn)結(jié)束后，需要清理設(shè)備、混凝土罐車，會(huì)產(chǎn)出大量的污水，因此需要建立循環(huán)水池。水池將清洗設(shè)備及沖洗場(chǎng)地的污水經(jīng)過沉淀處理后重復(fù)利用，同時(shí)還建設(shè)雨水回收系統(tǒng)，將雨水收集起來用于生產(chǎn)混凝土，減少對(duì)水資源的消耗。

圖5　

圖6　

污水沉淀池，分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)沉淀，通過三級(jí)沉淀之后的污水就可以進(jìn)行再次利用，有效的節(jié)約了自然水的消耗；也可以用污水對(duì)硬化場(chǎng)地灑水減少車輛通行時(shí)產(chǎn)生的粉塵，減低粉塵對(duì)空氣的污染。減少排放污水對(duì)周邊環(huán)境的污染及粉塵對(duì)空氣的污染，一舉兩得。

經(jīng)測(cè)算，每100m3混凝土將產(chǎn)生1.6T的建筑垃圾，本工程需要的混凝土大概16萬(wàn)m3預(yù)計(jì)有2560T混凝土廢料，全部用于工程中的回填和墊層施工。

通過對(duì)混凝土生產(chǎn)中的廢水廢料處理和利用做到了混凝土生產(chǎn)的零排放，符合綠色生產(chǎn)理念。

2.3.5綠色生產(chǎn)管理的其它措施

（1）廠內(nèi)硬化地面專人進(jìn)行清掃，大風(fēng)及干燥天氣時(shí)及時(shí)進(jìn)行地面灑水；

（2）廠區(qū)內(nèi)攪拌車行駛易引起灰塵，因此在廠區(qū)內(nèi)控制行駛速度5km/h；

（3）粉料上料過程要有專人監(jiān)控，防止粉料泄露對(duì)環(huán)境造成污染；

（4）控制固體廢棄物的排放：生產(chǎn)中的復(fù)寫紙、墨盒、廢棄打印機(jī)、復(fù)印機(jī)硒鼓、廢燈管、廢暖瓶等廢棄物統(tǒng)一回收；

（5）攪拌站內(nèi)裝載機(jī)、混凝土攪拌車、散裝水泥車、混凝土攪拌機(jī)等機(jī)械設(shè)備較多，是噪音的主要來源，盡量選用降噪或備有消聲降噪設(shè)備的施工機(jī)械。同時(shí)機(jī)組負(fù)責(zé)對(duì)所用設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)，保持設(shè)備良好以降低工作噪聲并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)異常狀態(tài)及時(shí)維修。

3　綠色原材料的應(yīng)用

工程中需要澆筑的混凝土覆蓋C15到C45多個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，P6、P8等抗?jié)B等級(jí)，并包含C45自密實(shí)混凝土等特殊混凝土，類型多，體量大?；炷恋呐浔戎饕伤?、中砂、5～31.5mm級(jí)配碎石、減水劑和膠凝材料（水泥、粉煤灰、礦粉）構(gòu)成，其中水泥在配比中起到了最主要作用，水泥的質(zhì)量、嚴(yán)重影響著混凝土整體的和易性及物理性能。

水泥的生產(chǎn)不僅消耗了大量的不可再生資源，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。因此應(yīng)最大限度的減少水泥用量，減少生產(chǎn)水泥的副產(chǎn)品——CO2、SO2和粉塵的排放，從而實(shí)現(xiàn)混凝土的綠色生產(chǎn)。本站主要通過從減水劑、粉煤灰、礦粉的充分應(yīng)用來減少水泥的用量從而提高混凝土的性能，同時(shí)減少環(huán)境污染。

3.1高性能綠色減水劑

本工程攪拌站的混凝土生產(chǎn)中使用新一代高性能減水劑聚羧酸高性能減水劑。

3.1.1材料的性能和特點(diǎn)

聚羧酸高性能減水劑不含甲醛、苯，造成的環(huán)境污染少，有利于建筑工程材料的可持續(xù)發(fā)展，屬于技術(shù)領(lǐng)先的新型環(huán)保型建筑材料。其配置的混凝土具有高坍落度保持性能，大大提高混凝土的流動(dòng)性，使混凝圭能較長(zhǎng)時(shí)間表保持施工性能；此外，材料的氯離子含量低、堿含量低，較好的克服混凝土的堿骨料反應(yīng)，有利于增強(qiáng)混凝土的耐久性。其能同時(shí)改善混凝土的和易性及物理力學(xué)性能，提高混凝土工程實(shí)體質(zhì)量。

3.1.2材料的使用

聚羧酸高性能減水劑的推薦摻量為1.0%（使用前建議做配比后確定最佳摻量）。材料一般為密封桶包裝，每桶200kg，低溫時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生凝固的現(xiàn)象，但經(jīng)升溫及拌勻后，其性能可恢復(fù)，不影響性能。材料非易燃、易爆水溶性溶液，無腐蝕、無毒害作用。保持期為一年，如超過期限，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。

由于材料的減水性能極高，其敏感性較高，應(yīng)適當(dāng)提高其配料精度，每盤之間的聚羧酸系高性能減水劑配量劑量精度必須達(dá)到不超過±1.0%以內(nèi)，否則新拌混凝土坍落度變異性將增大，有可能影響到泵送效果及混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。本工程采用全自動(dòng)系統(tǒng)控制計(jì)量配料，有效的解決了聚羧酸高性能減水劑使用中的這一要求。

環(huán)保型高效綠色減水劑的應(yīng)用，在水膠比不變的前提下，大大減少了水泥的用量，降低了水化熱，改善了混凝土的和易性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保的并行。

3.2工業(yè)固體廢料——粉煤灰

粉煤灰，在混凝土中可以替代部分水泥。其是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，是我國(guó)最大的工業(yè)廢渣之一。在混凝土中應(yīng)用粉煤灰是工業(yè)廢料的再次利用，而且可以改善混凝土的性能。

3.2.1材料的性能和特點(diǎn)

粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，本身并無膠凝性能，在常溫下。有水存在時(shí)，粉煤灰可以與混凝土中的進(jìn)行二次反應(yīng)，生成難溶的水化硅酸鈣凝膠，不僅降低了溶出的可能，也填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性都有提高作用。

粉煤灰的主要礦物組成是玻璃體，這些球形玻璃體表面光滑、粒度細(xì)、質(zhì)地致密、內(nèi)比表面積小、對(duì)水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制備需水量減小，降低了混凝土早期干燥收縮，使混凝土密實(shí)性得到很大提高。

3.2.2材料的使用

混凝土生產(chǎn)主要采用固定廠家提供的P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，以便于外加劑和摻合料的調(diào)配。由于工程主要混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C30，因此選用Ⅱ類粉煤灰。粉煤灰的摻量一般在50～ 130kg/m3，每種強(qiáng)度等級(jí)混凝土的粉煤灰最佳摻量均需通過配合比的調(diào)試，根據(jù)塌落度、強(qiáng)度以及溫度因素綜合選定，實(shí)際采用超量替代法以節(jié)省水泥。

由于粉煤灰的用量較大，專門設(shè)置倉(cāng)體存貯，使用前應(yīng)進(jìn)行對(duì)主要性能參數(shù)如細(xì)度、燒失量、需水量比、三氧化硫含量等進(jìn)行復(fù)檢。

工業(yè)廢渣粉煤灰的大量應(yīng)用，減少了混凝土的水泥用量，提高了混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性能，同樣實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量、效益和環(huán)保的目標(biāo)。

3.3高爐礦渣——礦渣超細(xì)粉

將礦渣經(jīng)過單獨(dú)粉磨得到礦渣粉，由于其比表面積達(dá)到400m2/kg以上，顆粒較細(xì)，其活性可以得到充分發(fā)揮，這種顆粒細(xì)小的粉磨礦渣就是磨細(xì)礦渣（GGBFS）（簡(jiǎn)稱礦粉），它是優(yōu)質(zhì)的混凝土摻合料和水泥混合材，是當(dāng)今世界公認(rèn)的配制高性能混凝土的重要材料。

3.3.1材料性能和特點(diǎn)

礦粉可等量替代混凝土中的水泥用量，并能明顯的改善混凝土和水泥制品的綜合性能。具體表現(xiàn)為：

（1）可以大幅度提高水泥混凝土的強(qiáng)度；

（2）可以有效抑制水泥混凝土的堿骨料反應(yīng)，顯著提高水泥混凝土的抗堿骨料反應(yīng)性能，提高水泥混凝土的耐久性；

（3）可以顯著減少水泥混凝土的泌水量，改善混凝土的和易性；

（4）可以顯著提高水泥混凝土的致密性，改善水泥混凝土的抗?jié)B性；

（5）可以顯著降低水泥混凝土的水化熱，適用于配置大體積混凝土。

3.3.2材料的實(shí)際應(yīng)用

混凝土所用礦粉需對(duì)密度、比表面積（勃氏法）、氧化鎂、燒失量、三氧化硫、流動(dòng)度比、活性指數(shù)等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并均應(yīng)滿足規(guī)范要求。本工程對(duì)礦粉的選用主要考慮其主要參數(shù)比表面積，一般在430～520m2/kg之間為佳（規(guī)范要求不小于350m2/kg）。

使用時(shí)一般采用單摻或者復(fù)摻進(jìn)行摻和，為了進(jìn)一步節(jié)省水泥用量，本工程采用復(fù)摻法，由于采用Ⅱ類粉煤灰，因此礦粉摻量控制在15%以內(nèi)，具體用量同樣根據(jù)各等級(jí)混凝土的配合比調(diào)配進(jìn)行選定。調(diào)配時(shí)，采用60d強(qiáng)度進(jìn)行判定。

由于礦粉用量大，同樣設(shè)置專門倉(cāng)體進(jìn)行存儲(chǔ)。

由于礦渣用于混凝土減少了膠結(jié)材料中水泥的用量，減少了由于生產(chǎn)水泥而導(dǎo)致的能源消耗，環(huán)境污染和土地資源浪費(fèi)。據(jù)我國(guó)權(quán)威的混凝土專家預(yù)測(cè)，在未來的10～15年內(nèi)，國(guó)內(nèi)完全可以用1.6～1.7億t礦粉替代1.6～1.7億t水泥熟料，這樣可大大改善大氣環(huán)境，減少粉塵、CO2，NOx，SO2的排放量約1.58億t/年，節(jié)約石灰石資源2.6億t，電能350億kWh，標(biāo)煤1800萬(wàn)t，礦粉的應(yīng)用體現(xiàn)了水泥和混凝土的綠色含量和可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略思想。

3.4骨料和其它材料的使用

此外，混凝土的配置生產(chǎn)還包含砂、石等粗細(xì)骨料以及主材水泥等通用材料，生產(chǎn)所用骨料應(yīng)選擇優(yōu)選級(jí)配良好的石子、比表面積較大的中粗砂，以有效減少混凝土中的水泥用量，并能大大提高混凝土的和易性能。此外，還應(yīng)根據(jù)工程主要使用混凝土標(biāo)號(hào)來選用更高標(biāo)號(hào)的水泥以進(jìn)一步減少混凝土配比中水泥含量。

4　實(shí)際效果

在混凝土生產(chǎn)中使用以工業(yè)廢料為原料的材料，可以提高混凝土的性能，而且是對(duì)環(huán)境的保護(hù)、資源的合理利用。從開工至今該工程現(xiàn)場(chǎng)攪拌站共攪拌出17.3萬(wàn)m3混凝土、0.1萬(wàn)m3砂漿，通過上述措施共節(jié)約約20%水泥（約1萬(wàn)多噸水泥），通過廢水和雨水收集回收再利用共節(jié)約水40000m3、對(duì)沉淀池中的建筑垃圾通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)建筑的回填及再利用，減少了近4000m3建筑垃圾。污水及建筑垃圾的回收再利用大大減少了對(duì)周邊環(huán)境的污染，美化了環(huán)境，清潔了周圍的空氣及水源。

5　結(jié)束語(yǔ)

預(yù)拌混凝土的綠色可持續(xù)發(fā)展，不僅是我國(guó)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

本工程的現(xiàn)場(chǎng)大型混凝土攪拌站從選址策劃開始，到攪拌站設(shè)備的選型、廠內(nèi)的規(guī)劃布置以及原材料的使用和生產(chǎn)控制管理，積極響應(yīng)體現(xiàn)了綠色生產(chǎn)節(jié)能、環(huán)保的內(nèi)涵，也希望能夠?qū)窈笃渌愃乒こ烫峁﹨⒖己徒梃b。

[1]王子明.聚羧酸系高性能減水劑——制備、性能與應(yīng)用.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ08-230-2006）.

TU642

A

1673-0038（2015）08-0046-04

2015-1-28

曹天柱（1980-），男，工程師，主要從事建筑工程施工工作。