混凝土剩退料處理及廢料性能研究

劉一粟，卜俊，張盛，胡力

（1. 揚州市建偉建設(shè)工程檢測中心有限公司，江蘇 揚州 225002；2. 江蘇誠意工程技術(shù)研究院，江蘇 徐州 221131；3. 揚州平維混凝土有限公司，江蘇 揚州 225100）

混凝土剩退料處理及廢料性能研究

劉一粟1，卜俊1，張盛2，胡力3

（1. 揚州市建偉建設(shè)工程檢測中心有限公司，江蘇 揚州 225002；2. 江蘇誠意工程技術(shù)研究院，江蘇 徐州 221131；3. 揚州平維混凝土有限公司，江蘇 揚州 225100）

本文從管理的角度對混凝土剩、退、廢料原因進行統(tǒng)計分析，與技術(shù)人員分享、交流筆者多年工作經(jīng)驗總結(jié)的一些處理及預(yù)防措施，并將攪拌站不同廢料烘干后磨成粉料，按一定比例取代水泥，研究了不同廢料微粉摻量對水泥凈漿流動度、膠砂力學(xué)性能的影響。

剩料；退料；處理；廢料微粉

隨著國內(nèi)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，商品混凝土的用量逐年遞增，呈現(xiàn)的問題也多種多樣。例如在實際工程澆筑過程中，由于種種原因?qū)е律唐坊炷潦?、退料現(xiàn)象已經(jīng)成為一般攪拌站生產(chǎn)中的常態(tài)，如何及時有效地處理這些混凝土是攪拌站技術(shù)人員所面臨的問題。本文從剩、退料形成的原因進行統(tǒng)計、分析，提出一些處理及預(yù)防措施。同時將攪拌站內(nèi)廢料烘干后磨成的粉料按一定比例取代水泥，研究不同廢料微粉摻量對水泥凈漿流動度、膠砂力學(xué)性能的影響。與廣大技術(shù)人員一起分享交流，為減少社會資源的浪費和環(huán)境污染貢獻一份綿薄之力。

1 退料產(chǎn)生的原因分析

商品混凝土是建筑行業(yè)的重要材料，由于其為半成品，實際工程澆筑過程中混凝土的工作狀態(tài)變得非常重要。筆者統(tǒng)計江蘇某集團（集團化管理模式，200 萬方混凝土）四個攪拌站有資料記錄可追溯 2017年1月至7月的退料事件共計 278 次，大致共分為三類原因，統(tǒng)計如圖1所示。

圖1 混凝土退料統(tǒng)計

從圖1中可知，混凝土坍落度大或離析造成的退料占 81%；混凝土坍落度小等原因造成的退料雖然只占所有退料的 16%，但實際情況要遠(yuǎn)高于離析料發(fā)生的概率，因為坍落度小而被要求退料的情況大部分已由攪拌站技術(shù)人員第一時間在現(xiàn)場直接調(diào)整符合要求后解決或部分工地自己偷偷加水解決類似問題；混凝土黏聚性差造成的退料相對較少，只占3%。

1.1 坍落度小或失去工作性能

造成此現(xiàn)象的原因有很多種，如由原材料變化等導(dǎo)致的混凝土（文中均以普通混凝土為敘述對象）本身坍落度損失快、施工現(xiàn)場長時間中斷澆筑、攪拌車等設(shè)備故障、城市交通運輸堵塞、不能滿足特殊部位大流動性要求等，歸納一點為混凝土未能在一定的時間內(nèi)保持良好的工作性能。

1.2 坍落度大及離析

外加劑摻量過高或保坍成分多、攪拌車罐內(nèi)有水、混凝土生產(chǎn)過程中砂含水率設(shè)定值偏低、不能滿足特殊部位澆筑要求（如斜屋面、吊模等）、現(xiàn)場加水失控、生產(chǎn)設(shè)備計量誤差大等是造成此類現(xiàn)象的主要原因，歸納為混凝土澆筑前實際用水量或外加劑摻量超出設(shè)計合理用量。

1.3 黏聚性差

混凝土黏聚性差體現(xiàn)為外露石子面積大、料散包裹性差等，這會導(dǎo)致現(xiàn)場施工振搗困難、泵車泵送壓力大或難以泵送。此類現(xiàn)象表明混凝土的原材料性能有變化，需要進行配合比調(diào)整或重新設(shè)計。

2 混凝土退料的處理措施及預(yù)防

由于混凝土工作性能不能滿足現(xiàn)場施工要求，往往會被施工單位、監(jiān)理單位、甲方或攪拌站泵工等人員要求退料。在保證質(zhì)量的前提下，結(jié)合攪拌站實際利益，技術(shù)人員應(yīng)及時對退料進行有效處理，從而節(jié)約社會資源、減少環(huán)境污染。

2.1 坍落度小等原因退料處理措施

目前混凝土施工現(xiàn)場初凝時間一般在 8h 左右，對于時間短（從生產(chǎn)到退料時間≤3h）、未初凝的退料（混凝土），在澆筑工地附近或攪拌站內(nèi)通過外加劑調(diào)整使混凝土滿足工作狀態(tài)，并且現(xiàn)場協(xié)調(diào)好后，一般原工地返回澆筑使用。如果調(diào)整好工作狀態(tài)的退料，現(xiàn)場施工單位或監(jiān)理單位等不認(rèn)可（技術(shù)交流不是萬能的），一般可以將調(diào)整好的退料轉(zhuǎn)給另一車號的攪拌車（攪拌站內(nèi)建一個高平臺轉(zhuǎn)料漏斗或泵車分車轉(zhuǎn)料）返回原工地進行澆筑，或者轉(zhuǎn)其余同強度等級工地，或者分成幾車料調(diào)整（退料車內(nèi)有足夠空間也可直接調(diào)整），提高強度等級轉(zhuǎn)其余工地（原工地已及時補發(fā)料或無同強度等級工地時），當(dāng)然也可直接轉(zhuǎn)其余低強度等級工地使用等。

對于時間＞3h 且未初凝的退料，為防止結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)冷縫，一般情況下通過外加劑調(diào)整好工作狀態(tài)后轉(zhuǎn)其余工地同強度等級非結(jié)構(gòu)部位使用或轉(zhuǎn)其余低強度等級工地使用。

對于接近初凝或已初凝的退料混凝土，在主任或技術(shù)人員確認(rèn)后，退料通過砂石分離機直接進行分離。

2.2 坍落度大、離析原因退料處理措施

對于坍落度大但未離析的退料混凝土，處理方法相對比較簡單。退料混凝土坍落度略大時，一般安排司機將攪拌車停留在工地附近快速強攪車罐，在混凝土滿足工作性能后返回原工地進行澆筑，如施工現(xiàn)場不認(rèn)可，協(xié)調(diào)無果時，根據(jù)料的情況適當(dāng)調(diào)整后轉(zhuǎn)其余同強度等級工地使用。如果退料坍落度過大，技術(shù)人員可直接添加適量纖維素進行調(diào)整使其滿足工作性能要求，也可根據(jù)車罐內(nèi)空間及攪拌站生產(chǎn)情況分車調(diào)整使用或直接調(diào)整，如加干硬混凝土、干砂漿、干粉料等。

對于輕微離析的退料混凝土，處理方式與坍落度過大的退料處理類似。對于嚴(yán)重離析的退料，一般先將罐車停到砂石分離機處（應(yīng)有斜坡高度）反轉(zhuǎn)，正反轉(zhuǎn)幾次將過多的砂漿水放出，根據(jù)剩料質(zhì)量及實際情況首先考慮分車調(diào)整（調(diào)整強度等級空間大）使用，其次是直接調(diào)整適宜轉(zhuǎn)低強度等級使用。

2.3 黏聚性差退料處理措施

對于這類情況的退料，有空間可以分車進行調(diào)整或直接調(diào)整，如加水泥漿、砂漿等，但退料混凝土配合比后期肯定要進行調(diào)整，如適當(dāng)提高砂率，增加膠凝材料用量，外加劑復(fù)配一些增稠成分，降低一些不穩(wěn)定因素材料用量等。

2.4 退料的預(yù)防措施

管理工作貫穿于混凝土全壽命周期，預(yù)防退料的措施更是混凝土質(zhì)量管理工作中的一部分。造成混凝土退料的原因有很多種，但歸納后的原因始終離不開“人、機、料、法、環(huán)”這五個重要的影響因素范圍。由于篇幅有限，不能將所有退料的預(yù)防措施一一說明，僅以混凝土黏聚性差原因造成的退料為例，簡述兩點預(yù)防措施。

混凝土黏聚性差的原因中，原材料的變化是料黏聚性變差的客觀原因，“法”的因素是主要原因，“人”的因素是次要原因?！胺ā?，顧名思義，是“法則”，指生產(chǎn)過程中所需遵循的規(guī)章制度。制度是做好工作的基本保證，要做好工作就應(yīng)該有完善、可行的規(guī)章制度。

原材料的日常管理和生產(chǎn)控制管理是攪拌站質(zhì)量管理體系中的重要環(huán)節(jié)。一方面對原材料性能方面的了解與控制，是做好配合比設(shè)計的基礎(chǔ)，必須掌握原材料的品種規(guī)格、技術(shù)性能、質(zhì)量及其波動情況、供應(yīng)能力和價格等技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)。另一方面按批次進行抽樣檢測能直觀地反映混凝土的工作狀態(tài)，便于及時調(diào)整。做好這兩項管理工作都能預(yù)防降低混凝土因黏聚性差的原因而造成的退料現(xiàn)象。

3 混凝土剩料產(chǎn)生的原因、處理措施及預(yù)防

3.1 混凝土剩料產(chǎn)生的原因

混凝土剩料一般泛指工程結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完畢后施工現(xiàn)場剩余的混凝土。產(chǎn)生剩料的原因很多。

（1）施工現(xiàn)場技術(shù)人員在工程結(jié)構(gòu)預(yù)算混凝土方量時計算錯誤或未考慮鋼筋體積。

（2）目前很多商品混凝土合同中明文規(guī)定固定容重并允許在±50kg 范圍內(nèi)，而混凝土濕容重與干容重有一定的誤差（攪拌站配合比設(shè)計一般以質(zhì)量法進行計算），如果濕容重偏小在施工澆筑方量需求大時剩余混凝土?xí)黠@變多。

（3）現(xiàn)場施工單位人員在澆筑最后補混凝土方量時估算偏多或按經(jīng)驗報方量（包括預(yù)算總方量）偏多造成的混凝土剩余。

（4）商品混凝土按施工單位要求進場后，由于工程澆筑部位驗收不合格導(dǎo)致停工整頓；施工現(xiàn)場機械設(shè)備損壞或停電等其它環(huán)境因素造成混凝土的剩余。

（5）混凝土澆筑過程中，現(xiàn)場施工單位人員與調(diào)度或調(diào)度與混凝土生產(chǎn)操作人員在溝通中產(chǎn)生障礙；生產(chǎn)人員操作失誤或生產(chǎn)機械設(shè)備誤差等原因?qū)е伦詈鬂仓戤吅笥谢炷潦Ｓ唷?/p>

（6）由于現(xiàn)場放料人員責(zé)任心不強或不熟悉，讓攪拌車未放完混凝土便簽單使其回廠等其他原因造成的混凝土剩余。

3.2 混凝土剩料的處理措施

由于大部分剩料是施工單位原因造成的，施工單位一般認(rèn)購剩余混凝土方量，而施工現(xiàn)場大部分無法消化剩余混凝土，所以剩余的混凝土一般由攪拌站自行處理。由于剩余混凝土大部分已由施工單位認(rèn)購，所以攪拌站技術(shù)人員在處理剩料時，一般都相對保守處理，處理方法跟上述退料方法類似。

3.3 混凝土剩料的預(yù)防措施

“人”是生產(chǎn)管理中最大的難點，也是剩料預(yù)防措施的重要管理部分。預(yù)防剩料的措施有很多，簡單說兩點：

（1）施工單位技術(shù)人員在方量預(yù)算時，要加強專業(yè)知識學(xué)習(xí)，積累工作經(jīng)驗，多與施工班組、泵工、調(diào)度進行溝通。

（2）調(diào)度人員是攪拌站對外服務(wù)的窗口，也是攪拌站日常生產(chǎn)管理的樞紐，是預(yù)防混凝土剩料的關(guān)鍵因素之一。每個工程澆筑過程中，調(diào)度應(yīng)定時與現(xiàn)場泵工進行溝通交流，了解現(xiàn)場澆筑情況，在總方量還剩5%未生產(chǎn)時，應(yīng)與泵工、現(xiàn)場技術(shù)人員加強聯(lián)系，確定剩余所需生產(chǎn)混凝土的方量。

4 廢料性能研究

混凝土報廢料一般是由于施工現(xiàn)場剩、退料無法調(diào)整使用或已達到報廢要求的廢棄混凝土。江蘇某商品混凝土站，4條生產(chǎn)線，平均年產(chǎn)量 160 萬方以上，文中研究其廢料是指混凝土剩、退、報廢料直接或間接在攪拌站日常生產(chǎn)過程中形成的四類廢棄物，分別為：罐車沖洗和砂石分離機形成的廢漿液、混凝土試塊垃圾、攪拌機和攪拌車內(nèi)的混凝土積料以及攪拌站內(nèi)垃圾場的混合廢料。如何對這些建筑垃圾采取有效的循環(huán)再利用措施，是一件十分迫切的事情。若加以利用，一方面可以改善攪拌站的工作環(huán)境，另一方面可以適當(dāng)?shù)墓?jié)約綜合成本。文中將攪拌站內(nèi)廢料烘干后磨成粉料按一定比例取代水泥，研究了不同廢料微粉摻量對水泥凈漿流動度、膠砂力學(xué)性能的影響。

4.1 原材料

（1）水泥：P·O42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為 29.4%，28d 抗壓和抗折強度分別為 47.4MPa 和9.2MPa。

（2）廢料a：罐車沖洗和砂石分離機形成的廢漿液。

（3）廢料b：混凝土試塊垃圾。

（4）廢料c：攪拌機和攪拌車內(nèi)的混凝土積料。

（5）廢料d：攪拌站內(nèi)垃圾場的混合廢料。

（6）砂：ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂。

（7）減水劑：高效泵送減水劑，減水率 25%。

（8）水：自來水。

將廢料在 (105±5)℃下烘干后，用球磨機進行研磨，研磨時間因材料而異，分別制得微粉a、b、c、d，各粉料的化學(xué)成分分析和部分物理性能分別見表1 、表2。

4.2 試驗方法

各微粉按照不同的比例5%、10%、15%、20% 作為膠凝材料等量取代水泥，參照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》、GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》進行相關(guān)試驗。

表1 各粉料化學(xué)成分分析 %

表2 各粉料物理性能對比

4.3 結(jié)果與分析

4.3.1 廢料微粉凈漿流動度

表3 不同摻量粉料凈漿流動度 mm×mm

從表3 可知，隨著微粉b 和微粉c 摻量的提高，凈漿流動度逐漸變大，微粉b、微粉c 與水泥的適應(yīng)性良好；隨著微粉a 和微粉d 摻量的提高，凈漿流動度逐漸變小，10% 以內(nèi)的摻量微粉d 與水泥適應(yīng)性較好，微粉a 與水泥的適應(yīng)性最差。

4.3.2 不同微粉a 摻量對膠砂力學(xué)性能的影響

圖2 微粉 a28d 膠砂力學(xué)性能檢測結(jié)果

從圖2可知，隨著微粉a 摻量的增加，膠砂 28d 抗壓、抗折強度逐漸降低；當(dāng)微粉a 摻量為10% 時，抗壓強度下降了8%，抗折強度下降了 13%；當(dāng)微粉a 摻量達到 15% 以后抗壓強度下降明顯，抗壓下降19.4%，抗折下降 16.3%。

4.3.3 不同微粉b 摻量對膠砂力學(xué)性能的影響

圖3 微粉 b28d 膠砂力學(xué)性能檢測結(jié)果

從圖3可知，隨著微粉b 摻量的增加，膠砂 28d 抗壓逐漸降低，抗折強度先增長再下降；當(dāng)微粉b 摻量5% 時，抗壓強度下降5.9%，抗折強度增長5.4%；當(dāng)微粉b 摻量達到10% 以后抗壓強度和抗折強度均不同程度的下降。

4.3.4 不同微粉c 摻量對膠砂力學(xué)性能的影響

圖4 微粉 c28d 膠砂力學(xué)性能檢測結(jié)果

從圖4可知，隨著微粉c 摻量的不斷提高，膠砂28d 抗壓強度、抗折強度整體趨勢降低；當(dāng)微粉c 摻量15% 時，抗壓強度下降8%，抗折強度下降10.9%；當(dāng)微粉c 摻量達到 20% 時，抗壓強度下降明顯，下降約17.7%。

4.3.5 不同微粉d 摻量對膠砂力學(xué)性能的影響

從圖5可知，隨著微粉d 摻量的不斷提高，膠砂28d 抗壓強度逐漸降低，抗折強度整體趨勢降低；當(dāng)微粉d 摻量10% 時，抗壓強度下降7.2%，抗折強度下降15.2%；當(dāng)微粉d 摻量達到 15% 時，抗壓強度下降明顯，下降約 18.4%。

圖5 微粉 d28d 膠砂力學(xué)性能檢測結(jié)果

4.4 小結(jié)

（1）四種攪拌站內(nèi)廢料處理后的微粉化學(xué)成分與水泥相似，廢料 CaO 含量平均比水泥低 14% 左右，燒失量平均比水泥高 20% 左右；廢料的表觀密度除廢漿偏低外，其余均和砂石表觀密度相差不大。

（2）攪拌站內(nèi)混凝土廢試塊與廢積料性能相似，20% 摻量以內(nèi)與水泥適應(yīng)性良好，10% 摻量以內(nèi)水泥膠砂力學(xué)性能符合要求。

（3）攪拌站內(nèi)廢漿表觀密度相對較低，與水泥適應(yīng)性差，5% 摻量以內(nèi)的水泥膠砂力學(xué)性能符合要求。

（4）攪拌站內(nèi)混合廢料 15% 摻量以內(nèi)與水泥適應(yīng)性很好，10% 摻量以內(nèi)的水泥膠砂力學(xué)性能符合要求。

5 結(jié)論

（1）混凝土的質(zhì)量關(guān)系到建筑安全，是和人民生命、財產(chǎn)息息相關(guān)的大事，廣大技術(shù)人員必須引起高度重視，在處理日常剩、退料過程中應(yīng)保持客觀公正。

（2）適當(dāng)摻量的廢料微粉與水泥有良好的適應(yīng)性，并具有較好的水泥膠砂力學(xué)性能。

劉一粟（1985—），男，本科，專業(yè)：材料科學(xué)與工程。從事混凝土行業(yè)十年，現(xiàn)供職于揚州市建偉建設(shè)工程檢測中心有限公司。

［通訊地址］揚州市邗江區(qū)維揚路 423 號（225002）