管桩余浆的合理开发利用

盛思仲，王晓芳，许兆祥，刘建国

（1.南京友西科技有限责任公司，江苏南京210019；2.天津宝丰混凝土管桩有限公司，天津301600）

管桩余浆的合理开发利用

盛思仲1，王晓芳1，许兆祥2，刘建国1

（1.南京友西科技有限责任公司，江苏南京210019；2.天津宝丰混凝土管桩有限公司，天津301600）

对管桩余浆常用的几种回收利用方法作了分析对比，提出了较为完善的余浆干法利用方法，将余浆固化后经破碎、烘干、粉磨，再用作混凝土的掺合料，更加有利于发挥余浆的潜在活性。

管桩余浆；回收利用；混凝土掺合料

预应力高强混凝土管桩由于其独特的优越性，发展很快，据统计，仅2012年我国混凝土管桩产量达3.8亿m，混凝土量达1.1亿m3。管桩余浆是指管桩生产过程中经离心成型工序后排出的废浆液，1 m3管桩混凝土平均排放0.05 m3余浆，重90 kg，余浆中固形物主要由水泥、矿粉或磨细硅砂粉掺合料和少量粉砂组成，因含有大量的碱性物质，任其排放必将产生严重的环境污染，全国管桩厂排放的余浆总量达到1 000万t，数量巨大。

为了解决管桩余浆的污染问题，有多种回收处理措施，但都存在这样或那样的问题，在进行分析比较以后，提出较为合理的回收处理技术，以充分发挥余浆的潜在活性。

1 管桩混凝土余浆常用的几种回收利用方法

余浆回收利用有干法和湿法二种，干法是将余浆凝结硬化后再处理，湿法是将余浆直接用于配制混凝土或混凝土制品。

1.1 余浆的干法利用

干法是将余浆凝结硬化后再破碎，可以用作生产轻质混凝土砌块的骨料，或作路基填料，这种方法用得很少，而且利用价值低，不能发挥余浆的潜能。

1.2 余浆的湿法利用

湿法是将余浆以浆体的形式用于生产混凝土或其他水泥制品，由于新鲜余浆会随时间的延续而变得越来越稠，常常会使掺余浆混凝土或水泥制品的生产操作时间受到限制。根据其不同的使用对象，有以下几种回收利用方法。

1.2.1 制砖或低标号混凝土制品

将余浆用于机制砂浆砖或低标号混凝土制品，通常需添加水泥等胶凝材料搅匀后再使用，便用时要密切监控余浆的状态，采用合理掺量，必要时加入少量缓凝剂，使用实践表明，余浆用于制砖或低标号混凝土制品是可行的。

1.2.2 加气混凝土砌块

用磨细硅砂粉配制管桩混凝土分离出来的余浆，用于替代部分胶凝材料生产加气混凝土砌块，已在广东一些厂家试用，是完全可行的，可以取得比较明显的经济效益。

1.2.3 商品混凝土

张雄等[1]用余浆替代20%～30%水泥配制C30泵送混凝土取得了不错的效果，混凝土强度不降反升，工作性能良好，甚至出现流动性增大的效果。但未见在工程上应用。

1.2.4 余浆循环使用

余浆循环使用是将离心后的余浆先收集到余浆池内，再加水调配不断搅拌均化，而后将调配好的余浆液送入搅拌机内配制混凝土生产管桩[2，3]。由于余浆用于制砖或低标号混凝土制品、加气混凝土砌块、商品混凝土等方面受到余浆停放时间和运距的限制，影响了管桩厂余浆的流通，因此采用不多，而将余浆循环使用比较方便，目前应用较多。

2 余浆循环利用存在的问题

混凝土管桩采用的离心成型工艺，骨料分布不匀和浆液分离出来是不可避免的。管桩厂大多选用P·Ⅱ型水泥，还掺加了30%的矿粉或磨细硅砂粉，广东地区以掺磨细硅砂粉居多，其他地区采用矿粉居多。因磨细硅砂粉生产过程中产生严重的粉尘污染问题（引发“矽肺”职业病），已在限制生产之列，正在逐步淘汰，因此，今后管桩生产还是要以矿粉掺合料为主。

目前管桩余浆中的主要胶结料成分为水泥和矿粉。广东省一些管桩厂[4]对掺磨细硅砂粉余浆的研究较多，余浆的含固量在60%～70%，根据化学分析结果推算，余浆中水泥与磨细硅砂粉之比为6.5∶3.5，与配料的胶结料相比，磨细硅砂粉的含量要高一些。余浆循环使用时，通常每立方米混凝土中掺加余浆100～120 kg，取代60～70 kg胶结料，用矿粉掺合料的余浆，用量也与此相同。

2.1 余浆特性

2.1.1 水泥性能的变化

虽然一些厂家对余浆的化学成分作了分析，并由此推算余浆中的水泥含量，但这些“水泥”已不是原先的水泥。水泥加水后即发生水化反应，各矿物组分的水化速度也不同，不同规格的管桩，离心制度也不同，余浆的化学组分也有波动，余浆循环使用过程中，不断有新鲜余浆补充，调配好的余浆也不断抽走，很显然，有一部分早期放入的余浆可能在余浆池中停留数小时之久，这部分水泥的水化程度也较高，活性损失也大，因此余浆的性能也是不稳定的，用于配制C80管桩混凝土难于控制。

2.1.2 水泥活性损失快

水泥水化过程中逐渐生成具有胶结性能的水化产物，在余浆加水调配及停放过程中，要不停地搅拌以防沉淀，并保持浆液的均匀性，但是这种搅拌操作，加速了水泥颗粒表面水化产物的溶出，从而加快了水化反应的速度。而在普通混凝土中，水化产物沉积在水泥颗粒的表面，会延缓水泥继续水化的速度。也就是说，余浆中的这些水泥转化成水化产物的速度要快，因而活性损失就快，这也表现在余浆停放时间越长，浆液越稠，配制混凝土的强度越低，这也是用余浆配制的混凝土强度波动的重要原因。

2.1.3 环境污染

余浆的循环利用虽然解决了余浆对外界环境的污染问题，但是却恶化了生产场地的环境，余浆在转送过程中，不仅会引起输送泵和管道的堵塞，还会造成新的污染。

综上所述，余浆的循环利用存在诸多难以解决的问题，并不是一个完美的方法。

3 余浆回收利用新方法

管桩余浆回收利用的上述几种方法，都存在这样或那样的问题，选择一种好方法至关重要。余浆的回收利用不仅要解决余浆对外界环境的污染问题，而且还要最大限度发挥这些再生资源的潜在能量。

3.1 可行性分析

余浆中的有用组分为水泥、矿粉及其水化物；用磨细硅砂粉时，因其常温条件下是非活性的，这时余浆为水泥及其水化物和磨细硅砂粉。对混凝土来说，这些都是有用组分。

（1）水泥水化物在水泥水化过程中起到“晶种”的作用，有利促进水泥的水化反应。

（2）余浆固化物粉磨后，水泥颗粒表面水化物被“剥离”，暴露了新鲜表面，使之活化，便于这些水泥颗粒进一步水化，提高了胶凝性能。

（3）含有磨细硅砂粉的余浆固化物中，虽然磨细硅砂粉不参与水化反应，但可以起到“微集料”效应，也是有用的。广东某生产矿粉的厂商，在粉磨矿渣时添加了30%河砂，使用效果也不错，正是“微集料”效应的结果。

（4）用废弃混凝土生产再生微粉，这种再生微粉中含有大量杂质，仍可用作混凝土的掺合料。很显然，管桩余浆固化物要比这种用废弃混凝土生产的再生微粉要好得多。

3.2 余浆的回收处理工序

余浆的回收处理工序见图1。

图1 余浆的回收处理工序

这种方法是将余浆的干法利用作了改进和完善，主要增加了烘干和粉磨工序，磨成比表面积400 m2/kg的粉末，作为混凝土掺合料使用。

余浆固化物经碾压破碎或颚式破碎机破碎后再烘干，每吨烘干物需煤10 kg，余浆固化物孔隙率大，易磨性好，经水泥厂小磨机试验表明，粉磨时间只需熟料的60%，粉磨电耗35 kW·h/t，连同烘干煤耗和破碎电耗在内，约50元/t，因此加工成本不高。

3.3 试验结果

取用管桩厂两种不用配料的余浆，P·Ⅱ52.5水泥，掺合料分别为S95级矿粉和磨细硅砂粉（用河砂粉磨而成）。余浆经固化、破碎、烘干和粉磨，比表面积分别为395 m2/kg和405 m2/kg，根据GB/T 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒状高炉矿渣粉》标准，测定

表1 活性指数结果

从表1的测定结果可见，余浆固化物的活性指数达到了S95级的技术要求。

再进行混凝土对比试验，试验结果见表2。

表2 混凝土对比试验结果

从表2的测定结果可以看出，不论用矿物还是磨细硅砂粉作为管桩混凝土的掺合料，所得余浆加工制作的掺合料可以替代S95矿粉，用于配制商品混凝土。

3.4 市场前景分析

随着商品混凝土的发展，以及粉煤灰和矿粉掺合料的广泛使用，原属于废弃物的粉煤灰和粒状高炉矿渣等再生资源也变成了紧缺商品，现在大中城市甚至有些小城市的商品混凝土供应站已难于买到Ⅱ级干排粉煤灰，许多粉煤灰是用炉渣粉磨而成，有的甚至用湿排灰加工而成。矿渣资源也很短缺，不少厂商用大超量石灰石加到矿渣中粉磨。随着我国产业结构调整，大力发展清洁能源，粉煤灰和矿渣等再生资源会不断减少，开辟新的混凝土掺合料资源也引起有关行业的高度重视。

以南京为例，混凝土管桩年用量达1 100万m以上，产生的余浆有10万t，可回收的固形物有6.5万t，即可生产6.5万t掺合料，可配制65万m3商品混凝土，这也只能满足部分市场需求，因此产品畅销。

4 结语

管桩余浆既是一个污染源，也是一个不可多得的再生资源，合理利用才能发挥其潜能，现用的几种回收利用方法往往受到多种条件限制，难于推广。当前，采用余浆循环利用的还多一些，但也存在不少问题。

（1）余浆循环利用的关键在于余浆的滞留时间，做到先来先用，缩短余浆的滞留时间可以减少余浆应用过程中的一些问题，但是困难较多。

（2）余浆固化后用于加工成混凝土掺合物具有较多的优点，可以贮存，集中加工使用，充分发挥了余浆固形物的潜在活性，加工成本低，市场前景好。

（3）将余浆加工处理后替代矿粉掺合料，可以更好地解决余浆的污染问题。

[1] 张雄.离心混凝土余浆配制C30泵送混凝土的试验研究[J].粉煤灰综合利用，2012(3):13-18.

[2] 魏宜岭.PHC管桩余浆循环利用的方法和实践[J].广东建材，2006，20(3):12-13.

[3]马嵘，蒋元海.管桩离心成型余浆循环再生产利用的工艺研究[J].嘉兴学院学报，2008，20(6):58-63.

[4]黄红建.管桩余浆的成分及其应用的研究[J].广东建材，2005，20(12):103-105.

Exp loitation and utilization of waste pastes of PHC

SHENG Sizhong1,WANG Xiaofang1,XU Zhaoxiang2,LIU Jianguo1
（1.Nanjing UCScience and Technology Co.,Ltd.Nanjing 210019,China; 2.Tianjin Baofeng Concrete Pile Rod Ltd.Tianjin 301600,China）

This paper com pares several comm on recycle m ethods of w aste pastes of PHC and then puts forw ard a com paratively perfect dry using m ethod,through w hich,the w aste pastes of PHC can be used as concrete adm ixture after solidifying,crushing,drying and grinding,w hich is m uch m ore helpful for the potentialactivity of w aste pastes.

w aste pastes of PHC;recycle;concrete adm ixture

X799.1

：A

：1674-0912（2014）07-0042-03

2014-04-22）

盛思仲（1972-），男，安徽池州人，专科，工程师，专业方向：废弃物综合利用。