施工現場大型混凝土攪拌站綠色生產技術總結

曹天柱　馮楨　王湫

（中國二十冶集團有限公司　上海市　寶山區　201900）

施工現場大型混凝土攪拌站綠色生產技術總結

曹天柱馮楨王湫

（中國二十冶集團有限公司上海市寶山區201900）

隨著建筑工程規模的不斷擴大，以及工程建設向著偏遠地區乃至國外發展的趨勢，更靈活、更貼近現場、更能滿足實際需要的施工現場混凝土攪拌站越來越多的出現在我們的工程中。與此同時，隨著社會的進步，綠色環保、節能也已成為可持續發展的必然要求。如何建設使用一個能滿足綠色施工要求的現場大型混凝土攪拌站？本文結合筆者公司某項目的工程建設實例，介紹施工現場大型混凝土攪拌站生產流程中在保證質量情況下，采取先進的技術和管理措施，實現資源利最大用化、環境污染最小化、廠區建設優質化、安全生產貫穿化的目標。

現場混凝土攪拌站；綠色生產；經濟環保

1　綠色生產的內涵

混凝土的綠色生產是以綠色環保為主題，以實現混凝土綠色化生產為目標，通過使用先進的混凝土生產線，提高混凝土生產過程中的利用率，以減少損耗；通過大量摻用工業廢棄物生產的礦物摻合料及再生骨料，減少水泥用量，提高對工業廢棄物的綜合利用效率；通過加強生產過程的控制，減少廢水、廢渣排放，減少混凝上生產基地對環境的影響，以此落實國家節能減排的產品升級政策。

2　綠色攪拌站的建設

綠色攪拌站的建設，宜從選址、設計、生產和原材料等環節著手，采取技術與管理措施，將“綠色”理念在攪拌混凝土生產全過程要素中進行系統性體現，實現混凝土生產全過程的綠色生產。

2.1廠區的選址

該項目位于陜西山區，當地交通不暢，但盛產優質石料。由于工程所需混凝土體量大（超過16萬m3）、工期緊，為保障緊張工期下的工程建設能夠順暢進行，因地制宜建設了現場大型混凝土攪拌站。

（1）現場攪拌站的建設需考慮運輸距離并選擇交通便捷的地點。混凝土攪拌站的建設選址，不但影響著產品的生產質量，即保證混凝土的輸送過程中不離析、坍落度損失控制在規定的范圍內，而且影響著混凝土的生產運輸成本。混凝上攪拌站的供給半徑一般宜控制在20km以內，且要保證良好的交通條件。

（2）考慮攪拌站建設生產對周邊環境的影響，攪拌站宜盡量遠離城鎮，遠離居民區。

綜合以上因素，該工程新建現場混凝土攪拌站定址在施工現場東側，離施工現場僅一路之隔，最長運輸距離不超過1km，同時新建混凝土攪拌站位置遠離城鎮，離最近的村莊直線距離超過1km，產生的粉塵、噪音對居民的污染影響很小。

2.2廠區布置

（1）廠區內平面布置原則

綠色現場攪拌站的布置宜從增效節能和環保兩個角度方面考慮，即合理利用空間進行緊湊布置來減低生產過程中時間和材料的消耗，同時也要考慮粉塵、污水、噪音等方面的影響，進行合理規劃設計。

（2）總平面布置

根據混凝土生產設備及配套設施要求，考慮混凝土生產及運輸的需要，廠區選定外尺寸長122m×寬56m并進行合理布置如圖1。

圖1　攪拌站基礎平面布置圖

參見圖1所示，廠區自西向東分為三部分：

第一部分靠近廠區的出廠位置，包括辦公區、泵房和機修車間；

第二部分為生產線攪拌樓、蓄水池、廢水池洗車臺和澡房，為廠區的主要生產部分，同時承擔著污水循環使用和處理的作用；

第三部分為砂石料倉。由于當地常年第一風向為西北風，為有效控制廠內揚塵，因此將堆料場布置在最東側，其東北南三面外封混凝土墻。

（3）廠區的封閉和硬化

整個廠區采用擋墻進行封閉圍護，只在西側設置一個大門，以便于安全生產管理。

站內全場地坪進行硬化處理，以減少揚塵和污染，同時便于交通通行和文明施工管理。為節約成本，同時進行混凝土配合比的調配工作，硬化地坪在攪拌站生產線安裝完成后采用自拌混凝土進行施工工作。

站內的合理布置既保證了混凝土的綠色高效生產，又提供了良好的工作環境，確保廠區建設的優質化。

2.3綠色生產線的生產管理

2.3.1高效節能的攪拌站

本工程采用方圓集團制造的HZS120D快裝式攪拌站，該站整體結構簡單，安裝調試方便，系統配置先進，各物料的計量采用稱量方式，計量和控制全部自動化，工作可靠性高。便于安裝拆卸，其是由骨料、粉料、水、液體添加劑的儲存、輸送、計量、攪拌系統，氣動系統，控制系統及鋼結構等部分組成的全自動混凝土攪拌成套設備。

該攪拌站工藝先進，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

站內設有2條生產線，兩條生產線的生產能力每天最高可達2000m3混凝土，從而保證了混凝土的連續澆筑和集中供應。

2.3.2生產中的ERP系統管理

為混凝土生產中的資源利用最大化，從原材料的質量控制、材料消耗控制等全過程實行嚴格的管理，攪拌樓采用的ERP系統從原料計量、上料、卸料到攪拌過程中都實現自動化。通過ERP系統對產品的過程控制提供依據，有效提高單位生產率，切實減低材料消耗、電耗，大幅度的節約人力、物力。

圖3　

2.3.3設備的除塵降噪

采用隔音圍墻、空心磚和輕鋼結構等材料對攪拌樓進行全封閉，實現全封閉生產線，既能顯著提高產品質量穩定性，又能有效的控制料場粉塵污染和噪音污染。同時，攪拌機的全封閉在生產過程中極大的保證了人員的安全。

圖4　

粉料倉填充、下料時會出現粉塵污染，所以粉料倉的頂部設有圓筒式倉頂收塵器，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24m2，能有效的防止料倉內粉塵污染空氣（如圖5）。

2.3.4廢水廢料的循環利用

建設廢水循環利用系統，混凝土生產結束后，需要清理設備、混凝土罐車，會產出大量的污水，因此需要建立循環水池。水池將清洗設備及沖洗場地的污水經過沉淀處理后重復利用，同時還建設雨水回收系統，將雨水收集起來用于生產混凝土，減少對水資源的消耗。

圖5　

圖6　

污水沉淀池，分為一級、二級、三級沉淀，通過三級沉淀之后的污水就可以進行再次利用，有效的節約了自然水的消耗；也可以用污水對硬化場地灑水減少車輛通行時產生的粉塵，減低粉塵對空氣的污染。減少排放污水對周邊環境的污染及粉塵對空氣的污染，一舉兩得。

經測算，每100m3混凝土將產生1.6T的建筑垃圾，本工程需要的混凝土大概16萬m3預計有2560T混凝土廢料，全部用于工程中的回填和墊層施工。

通過對混凝土生產中的廢水廢料處理和利用做到了混凝土生產的零排放，符合綠色生產理念。

2.3.5綠色生產管理的其它措施

（1）廠內硬化地面專人進行清掃，大風及干燥天氣時及時進行地面灑水；

（2）廠區內攪拌車行駛易引起灰塵，因此在廠區內控制行駛速度5km/h；

（3）粉料上料過程要有專人監控，防止粉料泄露對環境造成污染；

（4）控制固體廢棄物的排放：生產中的復寫紙、墨盒、廢棄打印機、復印機硒鼓、廢燈管、廢暖瓶等廢棄物統一回收；

（5）攪拌站內裝載機、混凝土攪拌車、散裝水泥車、混凝土攪拌機等機械設備較多，是噪音的主要來源，盡量選用降噪或備有消聲降噪設備的施工機械。同時機組負責對所用設備進行日常維護保養，保持設備良好以降低工作噪聲并進行實時監控，出現異常狀態及時維修。

3　綠色原材料的應用

工程中需要澆筑的混凝土覆蓋C15到C45多個強度等級，P6、P8等抗滲等級，并包含C45自密實混凝土等特殊混凝土，類型多，體量大。混凝土的配比主要由水、中砂、5～31.5mm級配碎石、減水劑和膠凝材料（水泥、粉煤灰、礦粉）構成，其中水泥在配比中起到了最主要作用，水泥的質量、嚴重影響著混凝土整體的和易性及物理性能。

水泥的生產不僅消耗了大量的不可再生資源，而且對生態環境造成了極大的破壞。因此應最大限度的減少水泥用量，減少生產水泥的副產品——CO2、SO2和粉塵的排放，從而實現混凝土的綠色生產。本站主要通過從減水劑、粉煤灰、礦粉的充分應用來減少水泥的用量從而提高混凝土的性能，同時減少環境污染。

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

聚羧酸高性能減水劑不含甲醛、苯，造成的環境污染少，有利于建筑工程材料的可持續發展，屬于技術領先的新型環保型建筑材料。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性，使混凝圭能較長時間表保持施工性能；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，有利于增強混凝土的耐久性。其能同時改善混凝土的和易性及物理力學性能，提高混凝土工程實體質量。

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，低溫時可能會產生凝固的現象，但經升溫及拌勻后，其性能可恢復，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，經檢驗合格后方可使用。

由于材料的減水性能極高，其敏感性較高，應適當提高其配料精度，每盤之間的聚羧酸系高性能減水劑配量劑量精度必須達到不超過±1.0%以內，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構施工質量。本工程采用全自動系統控制計量配料，有效的解決了聚羧酸高性能減水劑使用中的這一要求。

環保型高效綠色減水劑的應用，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，同時實現了質量、經濟效益與環保的并行。

3.2工業固體廢料——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灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，是我國最大的工業廢渣之一。在混凝土中應用粉煤灰是工業廢料的再次利用，而且可以改善混凝土的性能。

3.2.1材料的性能和特點

粉煤灰是一種火山灰質材料，本身并無膠凝性能，在常溫下。有水存在時，粉煤灰可以與混凝土中的進行二次反應，生成難溶的水化硅酸鈣凝膠，不僅降低了溶出的可能，也填充了混凝土內部的孔隙，對混凝土強度和抗滲性都有提高作用。

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、質地致密、內比表面積小、對水的吸附力小，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，使混凝土密實性得到很大提高。

3.2.2材料的使用

混凝土生產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配。由于工程主要混凝土強度等級≥C30，因此選用Ⅱ類粉煤灰。粉煤灰的摻量一般在50～ 130kg/m3，每種強度等級混凝土的粉煤灰最佳摻量均需通過配合比的調試，根據塌落度、強度以及溫度因素綜合選定，實際采用超量替代法以節省水泥。

由于粉煤灰的用量較大，專門設置倉體存貯，使用前應進行對主要性能參數如細度、燒失量、需水量比、三氧化硫含量等進行復檢。

工業廢渣粉煤灰的大量應用，減少了混凝土的水泥用量，提高了混凝土的強度、抗滲性能，同樣實現了質量、效益和環保的目標。

3.3高爐礦渣——礦渣超細粉

將礦渣經過單獨粉磨得到礦渣粉，由于其比表面積達到400m2/kg以上，顆粒較細，其活性可以得到充分發揮，這種顆粒細小的粉磨礦渣就是磨細礦渣（GGBFS）（簡稱礦粉），它是優質的混凝土摻合料和水泥混合材，是當今世界公認的配制高性能混凝土的重要材料。

3.3.1材料性能和特點

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。具體表現為：

（1）可以大幅度提高水泥混凝土的強度；

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

（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材料的實際應用

混凝土所用礦粉需對密度、比表面積（勃氏法）、氧化鎂、燒失量、三氧化硫、流動度比、活性指數等多項參數進行檢測，并均應滿足規范要求。本工程對礦粉的選用主要考慮其主要參數比表面積，一般在430～520m2/kg之間為佳（規范要求不小于350m2/kg）。

使用時一般采用單摻或者復摻進行摻和，為了進一步節省水泥用量，本工程采用復摻法，由于采用Ⅱ類粉煤灰，因此礦粉摻量控制在15%以內，具體用量同樣根據各等級混凝土的配合比調配進行選定。調配時，采用60d強度進行判定。

由于礦粉用量大，同樣設置專門倉體進行存儲。

由于礦渣用于混凝土減少了膠結材料中水泥的用量，減少了由于生產水泥而導致的能源消耗，環境污染和土地資源浪費。據我國權威的混凝土專家預測，在未來的10～15年內，國內完全可以用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境，減少粉塵、CO2，NOx，SO2的排放量約1.58億t/年，節約石灰石資源2.6億t，電能350億kWh，標煤1800萬t，礦粉的應用體現了水泥和混凝土的綠色含量和可持續性發展的戰略思想。

3.4骨料和其它材料的使用

此外，混凝土的配置生產還包含砂、石等粗細骨料以及主材水泥等通用材料，生產所用骨料應選擇優選級配良好的石子、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，還應根據工程主要使用混凝土標號來選用更高標號的水泥以進一步減少混凝土配比中水泥含量。

4　實際效果

在混凝土生產中使用以工業廢料為原料的材料，可以提高混凝土的性能，而且是對環境的保護、資源的合理利用。從開工至今該工程現場攪拌站共攪拌出17.3萬m3混凝土、0.1萬m3砂漿，通過上述措施共節約約20%水泥（約1萬多噸水泥），通過廢水和雨水收集回收再利用共節約水40000m3、對沉淀池中的建筑垃圾通過對現場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周邊環境的污染，美化了環境，清潔了周圍的空氣及水源。

5　結束語

預拌混凝土的綠色可持續發展，不僅是我國建筑行業可持續發展的必然要求，也是我國經濟社會可持續發展的必然要求。

本工程的現場大型混凝土攪拌站從選址策劃開始，到攪拌站設備的選型、廠內的規劃布置以及原材料的使用和生產控制管理，積極響應體現了綠色生產節能、環保的內涵，也希望能夠對今后其它類似工程提供參考和借鑒。

[1]王子明.聚羧酸系高性能減水劑——制備、性能與應用.中國建筑工業出版社，2009.

[2]《粉煤灰混凝土應用技術規程》（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。