混凝土綠色化生產(chǎn)與應(yīng)用案例分析

張 波，張廣平，蔡松松，徐西祿，刁豐春 （. 淄博莊園混凝土有限公司，山東 淄博 55000；. 山東

同力建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司，山東 淄博 255000；3. 淄博建衡工程檢測(cè)研究中心，山東 淄博 255000）

1 預(yù)拌混凝土的綠色化生產(chǎn)

在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)原材料、生產(chǎn)、運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備及廠區(qū)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行有效合理的管控，使之減少對(duì)廠區(qū)內(nèi)及周邊環(huán)境的影響及危害，即稱為混凝土的綠色化生產(chǎn)。山東省淄博某混凝土企業(yè)在實(shí)施綠色化生產(chǎn)過(guò)程中，主要采取了以下控制措施。

1.1 粉塵排放控制

預(yù)拌混凝土企業(yè)在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，粉塵排放是面臨的主要環(huán)境危險(xiǎn)因素。為降低粉塵排放對(duì)環(huán)境造成的影響，可通過(guò)以下幾方面措施進(jìn)行控制。

(1) 對(duì)砂、石貯料倉(cāng)和上料輸送帶、攪拌站實(shí)施全封閉管理，砂、石貯料倉(cāng)內(nèi)部布置自動(dòng)噴淋設(shè)施降塵。

(2) 攪拌主機(jī)和水泥、礦粉、粉煤灰粉料倉(cāng)均安裝脈沖式除塵器。采用脈沖控制高氣壓反噴方式，及時(shí)有效清除附在濾芯上的粉塵，確保濾芯始終處于空氣暢通最佳狀態(tài)，保證了粉料不外溢。

(3) 在生產(chǎn)廠區(qū)院內(nèi)布置 2 臺(tái)揚(yáng)程達(dá) 40 m 的降塵霧炮機(jī)及 PM2.5、PM10 自動(dòng)檢測(cè)裝置。霧炮機(jī)與 PM2.5 、PM10 自動(dòng)檢測(cè)裝置連接，當(dāng)院內(nèi)粉塵超過(guò)規(guī)定數(shù)值時(shí)，霧炮機(jī)即自動(dòng)向空中噴灑水霧降塵。

(4) 在廠區(qū)門(mén)口設(shè)置自動(dòng)感應(yīng)沖洗臺(tái)，對(duì)出廠車(chē)輛輪胎及車(chē)輛底部進(jìn)行強(qiáng)力沖洗，杜絕泥水帶出廠區(qū)。廠區(qū)地面全部混凝土硬化，且每日安排專(zhuān)人用水沖洗，做到基本無(wú)塵土。

1.2 ?；炷亮?、廢漿水控制

配置砂、石分離機(jī)對(duì)工地剩余混凝土料進(jìn)行處理。每日清洗混凝土罐車(chē)料、漿水，通過(guò)處理后，砂、石子及漿水可全部利用。

在廠區(qū)內(nèi)布置水溝，使得攪拌站沖洗水、雨水流入漿水池。將其作為混凝土生產(chǎn)用水的一部分，在混凝土生產(chǎn)時(shí)，全部摻用生產(chǎn)混凝土。

1.3 噪聲控制

在預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)中，噪聲是另一個(gè)比較突出的重要環(huán)境危險(xiǎn)因素。可通過(guò)以下幾方面的措施進(jìn)行控制。

(1) 對(duì)砂、石貯料倉(cāng)和上料輸送帶、攪拌站實(shí)施全封閉管理，在降低粉塵排放的同時(shí)減少了噪聲對(duì)外界的影響。

(2) 封閉攪拌站及控制室板材，采用中間填充保溫、隔熱、隔聲材料的輕質(zhì)薄鋼板，門(mén)、窗采用雙層玻璃，生產(chǎn)、維修人員配備防噪聲耳塞等，最大限度地降低噪聲對(duì)廠內(nèi)人員的危害。

(3) 院內(nèi)設(shè)置噪聲檢測(cè)及顯示裝置。一旦發(fā)現(xiàn)噪聲排放超標(biāo)，嚴(yán)重影響場(chǎng)內(nèi)工作人員身體健康及周?chē)h(huán)境的情況，應(yīng)立即查明噪聲超標(biāo)原因，采取針對(duì)性措施。噪聲超標(biāo)情況多發(fā)生在進(jìn)場(chǎng)粉料罐車(chē)往攪拌站貯存筒倉(cāng)內(nèi)的打料過(guò)程中。這時(shí)可采取降低粉料罐車(chē)輸出壓力，調(diào)節(jié)進(jìn)場(chǎng)粉料罐車(chē)的措施，避免多輛粉料車(chē)同時(shí)打料。

(4) 選擇購(gòu)買(mǎi)使用低噪聲的車(chē)輛和設(shè)備，定期維護(hù)保養(yǎng)，最大限度地減少噪聲排放。混凝土攪拌機(jī)采用體積小、噪聲低的行星式減速機(jī)，螺旋輸送機(jī)、空壓機(jī)均采用低噪聲設(shè)備。

2 綠色混凝土配制生產(chǎn)與應(yīng)用

綠色混凝土配制生產(chǎn)是在保證混凝土性能質(zhì)量的前提下盡可能地?fù)接靡恍┕I(yè)副產(chǎn)品及新型材料，減少水泥用量，從而減少污染物排放，降低能源消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn) 1 t水泥需要消耗石灰石 1.3 t、黏土 0.3 t、煤 0.15 t，同時(shí)排放 CO21 t、SO21.3 kg 和 粉塵130 kg。

2.1 礦粉、粉煤灰雙摻技術(shù)應(yīng)用

淄博地區(qū)預(yù)拌混凝土企業(yè)逐漸在混凝土生產(chǎn)中采用了礦粉、粉煤灰雙摻技術(shù)，在保證混凝土質(zhì)量的同時(shí)，大幅減少了水泥用量，降低了能源消耗。特別是在大體積混凝土、自密實(shí)混凝土、高強(qiáng)、高性能混凝土中應(yīng)用這一技術(shù)，起到了純水泥或采用單一摻合料混凝土無(wú)法達(dá)到的效果。下面是對(duì)采用 3 種配比的 C30 混凝土具有代表性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及材料成本的分析。

2.1.1 混凝土性能對(duì)比試驗(yàn)

采用 3 種不同膠凝材料混凝土配合比見(jiàn)表1。

表1 3 種不同膠凝材料混凝土配合比 kg

按表1 配比試配，混凝土各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，單摻粉煤灰及雙摻礦粉、粉煤灰混凝土，比純水泥混凝土和易性都好，后期強(qiáng)度都高。尤其是雙摻礦粉、粉煤灰混凝土和易性最好，28 d 及60 d強(qiáng)度最高。

究其原因：①摻入礦粉、粉煤灰后，可利用水泥水化產(chǎn)生的 Ca(OH)2，激發(fā)礦粉、粉煤灰參與二次水化作用產(chǎn)生強(qiáng)度，使膠凝物質(zhì)水化更充分、更完全；②由于礦粉、粉煤灰具有的形態(tài)效應(yīng)、填充效應(yīng)、微集料效應(yīng)及減水作用可使混凝土結(jié)構(gòu)更密實(shí)，最終起到改善混凝土性能、提高混凝土強(qiáng)度。

2.1.2 材料成本分析

根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧蟽r(jià)格，針對(duì)以上 3 種混凝土配合比，計(jì)算1 m3混凝土材料成本。當(dāng)?shù)夭牧蟽r(jià)格見(jiàn)表3。

表3 各種材料單價(jià) 元/t

按表1 配比(其中人工砂重量另加 5% 含水)及表3 材料單價(jià)，計(jì)算得出 3 種配比 C30 混凝土 1 m3的材料成本：1 號(hào)配比為 311.99 元，2 號(hào)配比為 290.55 元，3 號(hào)配比為 293.25 元。

通過(guò)材料成本分析看出，采用礦粉、粉煤灰雙摻配制的混凝土成本最低，采用純水泥配制的混凝土成本最高。

2.2 人工砂應(yīng)用

由于人工砂屬多棱角顆粒，機(jī)械嚙合力強(qiáng)，特別有利于礦粉、粉煤灰的摻加。在 C50 以上高強(qiáng)混凝土中使用，可達(dá)到比河砂更高的強(qiáng)度。同時(shí)，由于合格的人工砂是采用純凈的石灰石破碎生產(chǎn)，基本不含泥土雜質(zhì)，特別有助于聚羧酸高性能減水劑的使用。

2.3 聚羧酸高性能減水劑應(yīng)用

聚羧酸減水劑在水泥混凝土中具有高分散性、高減水率，在合成生產(chǎn)聚羧酸減水劑過(guò)程中不產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì)，被稱為第三代綠色、環(huán)保高性能減水劑。隨著國(guó)內(nèi)聚羧酸減水劑生產(chǎn)技術(shù)的研制開(kāi)發(fā)，聚羧酸減水劑性能不斷改進(jìn)，價(jià)格不斷下降，聚羧酸減水劑基本替代萘系、脂肪族等高效減水劑，在高強(qiáng)、高性能混凝土中取得了良好的使用效果。

2.4 廢漿水利用

在推廣使用砂、石分離機(jī)以前，混凝土剩料及混凝土攪拌機(jī)清洗料、罐車(chē)廢水的處理是企業(yè)最麻煩的事。將剩料及清洗料當(dāng)垃圾外運(yùn)，不但造成浪費(fèi)，又影響廠區(qū)環(huán)境。

在廠區(qū)建設(shè)時(shí)，沿?cái)嚢枵局苓呍O(shè)置了一圈水溝，清洗攪拌站廢水、沖洗廠內(nèi)地面(一天最少兩次)廢水、雨水都回流至砂、石分離機(jī)漿水池，與清洗混凝土罐車(chē)廢漿水混合，經(jīng)攪拌均勻后用于 C30 及以下混凝土部分生產(chǎn)用水。

2.4.1 不同生產(chǎn)用水混凝土性能對(duì)比試驗(yàn)

用清水及摻用部分廢漿水混凝土對(duì)比試驗(yàn)配合比見(jiàn)表4。

表4 混凝土對(duì)比試驗(yàn)配合比 kg

采用表4 配比對(duì)比試驗(yàn)，混凝土工作性能及力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 混凝土工作性能、力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

2.4.2 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果分析

由以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在混凝土生產(chǎn)中，如果 1 m3混凝土摻用 50 kg 固體含量 3.7% 的廢漿水，C30、C40 混凝土流動(dòng)性稍有下降，強(qiáng)度影響不大；C20 混凝土工作性能及強(qiáng)度稍有增加。考慮到安全性，加上混凝土生產(chǎn)中還是 C30 及以下強(qiáng)度混凝土居多，1 m3混凝土可摻用50 kg 廢漿水，這樣一般就能將每天產(chǎn)生的廢漿水用完。因此，通過(guò)將廢漿水運(yùn)用于 C30 及以下混凝土生產(chǎn)，重新利用砂、石分離機(jī)分離出的砂、石的操作，廠區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了零排放。由于混凝土質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，所以沒(méi)有出現(xiàn)因使用廢漿水而引起的混凝土質(zhì)量下降問(wèn)題。

3 結(jié) 語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)混凝土綠色化生產(chǎn)，在工程建設(shè)中應(yīng)用綠色高性能混凝土，可以從以下兩方面著手：① 對(duì)混凝土生產(chǎn)中可能對(duì)環(huán)境造成影響的各種因素加以分析，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)采取相應(yīng)措施加以控制；② 在混凝土生產(chǎn)中，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，優(yōu)化配合比，正確合理使用礦粉、粉煤灰、人工砂、聚羧酸高性能減水劑及廢漿水等綠色環(huán)保材料，降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)混凝土行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。