施工现场大型混凝土搅拌站绿色生产技术总结

曹天柱　冯桢　王湫

（中国二十冶集团有限公司　上海市　宝山区　201900）

施工现场大型混凝土搅拌站绿色生产技术总结

曹天柱冯桢王湫

（中国二十冶集团有限公司上海市宝山区201900）

随着建筑工程规模的不断扩大，以及工程建设向着偏远地区乃至国外发展的趋势，更灵活、更贴近现场、更能满足实际需要的施工现场混凝土搅拌站越来越多的出现在我们的工程中。与此同时，随着社会的进步，绿色环保、节能也已成为可持续发展的必然要求。如何建设使用一个能满足绿色施工要求的现场大型混凝土搅拌站？本文结合笔者公司某项目的工程建设实例，介绍施工现场大型混凝土搅拌站生产流程中在保证质量情况下，采取先进的技术和管理措施，实现资源利最大用化、环境污染最小化、厂区建设优质化、安全生产贯穿化的目标。

现场混凝土搅拌站；绿色生产；经济环保

1　绿色生产的内涵

混凝土的绿色生产是以绿色环保为主题，以实现混凝土绿色化生产为目标，通过使用先进的混凝土生产线，提高混凝土生产过程中的利用率，以减少损耗；通过大量掺用工业废弃物生产的矿物掺合料及再生骨料，减少水泥用量，提高对工业废弃物的综合利用效率；通过加强生产过程的控制，减少废水、废渣排放，减少混凝上生产基地对环境的影响，以此落实国家节能减排的产品升级政策。

2　绿色搅拌站的建设

绿色搅拌站的建设，宜从选址、设计、生产和原材料等环节着手，采取技术与管理措施，将“绿色”理念在搅拌混凝土生产全过程要素中进行系统性体现，实现混凝土生产全过程的绿色生产。

2.1厂区的选址

该项目位于陕西山区，当地交通不畅，但盛产优质石料。由于工程所需混凝土体量大（超过16万m3）、工期紧，为保障紧张工期下的工程建设能够顺畅进行，因地制宜建设了现场大型混凝土搅拌站。

（1）现场搅拌站的建设需考虑运输距离并选择交通便捷的地点。混凝土搅拌站的建设选址，不但影响着产品的生产质量，即保证混凝土的输送过程中不离析、坍落度损失控制在规定的范围内，而且影响着混凝土的生产运输成本。混凝上搅拌站的供给半径一般宜控制在20km以内，且要保证良好的交通条件。

（2）考虑搅拌站建设生产对周边环境的影响，搅拌站宜尽量远离城镇，远离居民区。

综合以上因素，该工程新建现场混凝土搅拌站定址在施工现场东侧，离施工现场仅一路之隔，最长运输距离不超过1km，同时新建混凝土搅拌站位置远离城镇，离最近的村庄直线距离超过1km，产生的粉尘、噪音对居民的污染影响很小。

2.2厂区布置

（1）厂区内平面布置原则

绿色现场搅拌站的布置宜从增效节能和环保两个角度方面考虑，即合理利用空间进行紧凑布置来减低生产过程中时间和材料的消耗，同时也要考虑粉尘、污水、噪音等方面的影响，进行合理规划设计。

（2）总平面布置

根据混凝土生产设备及配套设施要求，考虑混凝土生产及运输的需要，厂区选定外尺寸长122m×宽56m并进行合理布置如图1。

图1　搅拌站基础平面布置图

参见图1所示，厂区自西向东分为三部分：

第一部分靠近厂区的出厂位置，包括办公区、泵房和机修车间；

第二部分为生产线搅拌楼、蓄水池、废水池洗车台和澡房，为厂区的主要生产部分，同时承担着污水循环使用和处理的作用；

第三部分为砂石料仓。由于当地常年第一风向为西北风，为有效控制厂内扬尘，因此将堆料场布置在最东侧，其东北南三面外封混凝土墙。

（3）厂区的封闭和硬化

整个厂区采用挡墙进行封闭围护，只在西侧设置一个大门，以便于安全生产管理。

站内全场地坪进行硬化处理，以减少扬尘和污染，同时便于交通通行和文明施工管理。为节约成本，同时进行混凝土配合比的调配工作，硬化地坪在搅拌站生产线安装完成后采用自拌混凝土进行施工工作。

站内的合理布置既保证了混凝土的绿色高效生产，又提供了良好的工作环境，确保厂区建设的优质化。

2.3绿色生产线的生产管理

2.3.1高效节能的搅拌站

本工程采用方圆集团制造的HZS120D快装式搅拌站，该站整体结构简单，安装调试方便，系统配置先进，各物料的计量采用称量方式，计量和控制全部自动化，工作可靠性高。便于安装拆卸，其是由骨料、粉料、水、液体添加剂的储存、输送、计量、搅拌系统，气动系统，控制系统及钢结构等部分组成的全自动混凝土搅拌成套设备。

该搅拌站工艺先进，工效高，损耗低，可靠耐用。

其工艺流程如图2所示。

图2　HZS120D快装式搅拌站工艺流程图

站内设有2条生产线，两条生产线的生产能力每天最高可达2000m3混凝土，从而保证了混凝土的连续浇筑和集中供应。

2.3.2生产中的ERP系统管理

为混凝土生产中的资源利用最大化，从原材料的质量控制、材料消耗控制等全过程实行严格的管理，搅拌楼采用的ERP系统从原料计量、上料、卸料到搅拌过程中都实现自动化。通过ERP系统对产品的过程控制提供依据，有效提高单位生产率，切实减低材料消耗、电耗，大幅度的节约人力、物力。

图3　

2.3.3设备的除尘降噪

采用隔音围墙、空心砖和轻钢结构等材料对搅拌楼进行全封闭，实现全封闭生产线，既能显著提高产品质量稳定性，又能有效的控制料场粉尘污染和噪音污染。同时，搅拌机的全封闭在生产过程中极大的保证了人员的安全。

图4　

粉料仓填充、下料时会出现粉尘污染，所以粉料仓的顶部设有圆筒式仓顶收尘器，除尘器滤芯采用纺成聚脂滤芯，可承受5巴的压力，过滤面积可达24m2，能有效的防止料仓内粉尘污染空气（如图5）。

2.3.4废水废料的循环利用

建设废水循环利用系统，混凝土生产结束后，需要清理设备、混凝土罐车，会产出大量的污水，因此需要建立循环水池。水池将清洗设备及冲洗场地的污水经过沉淀处理后重复利用，同时还建设雨水回收系统，将雨水收集起来用于生产混凝土，减少对水资源的消耗。

图5　

图6　

污水沉淀池，分为一级、二级、三级沉淀，通过三级沉淀之后的污水就可以进行再次利用，有效的节约了自然水的消耗；也可以用污水对硬化场地洒水减少车辆通行时产生的粉尘，减低粉尘对空气的污染。减少排放污水对周边环境的污染及粉尘对空气的污染，一举两得。

经测算，每100m3混凝土将产生1.6T的建筑垃圾，本工程需要的混凝土大概16万m3预计有2560T混凝土废料，全部用于工程中的回填和垫层施工。

通过对混凝土生产中的废水废料处理和利用做到了混凝土生产的零排放，符合绿色生产理念。

2.3.5绿色生产管理的其它措施

（1）厂内硬化地面专人进行清扫，大风及干燥天气时及时进行地面洒水；

（2）厂区内搅拌车行驶易引起灰尘，因此在厂区内控制行驶速度5km/h；

（3）粉料上料过程要有专人监控，防止粉料泄露对环境造成污染；

（4）控制固体废弃物的排放：生产中的复写纸、墨盒、废弃打印机、复印机硒鼓、废灯管、废暖瓶等废弃物统一回收；

（5）搅拌站内装载机、混凝土搅拌车、散装水泥车、混凝土搅拌机等机械设备较多，是噪音的主要来源，尽量选用降噪或备有消声降噪设备的施工机械。同时机组负责对所用设备进行日常维护保养，保持设备良好以降低工作噪声并进行实时监控，出现异常状态及时维修。

3　绿色原材料的应用

工程中需要浇筑的混凝土覆盖C15到C45多个强度等级，P6、P8等抗渗等级，并包含C45自密实混凝土等特殊混凝土，类型多，体量大。混凝土的配比主要由水、中砂、5～31.5mm级配碎石、减水剂和胶凝材料（水泥、粉煤灰、矿粉）构成，其中水泥在配比中起到了最主要作用，水泥的质量、严重影响着混凝土整体的和易性及物理性能。

水泥的生产不仅消耗了大量的不可再生资源，而且对生态环境造成了极大的破坏。因此应最大限度的减少水泥用量，减少生产水泥的副产品——CO2、SO2和粉尘的排放，从而实现混凝土的绿色生产。本站主要通过从减水剂、粉煤灰、矿粉的充分应用来减少水泥的用量从而提高混凝土的性能，同时减少环境污染。

3.1高性能绿色减水剂

本工程搅拌站的混凝土生产中使用新一代高性能减水剂聚羧酸高性能减水剂。

3.1.1材料的性能和特点

聚羧酸高性能减水剂不含甲醛、苯，造成的环境污染少，有利于建筑工程材料的可持续发展，属于技术领先的新型环保型建筑材料。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动性，使混凝圭能较长时间表保持施工性能；此外，材料的氯离子含量低、碱含量低，较好的克服混凝土的碱骨料反应，有利于增强混凝土的耐久性。其能同时改善混凝土的和易性及物理力学性能，提高混凝土工程实体质量。

3.1.2材料的使用

聚羧酸高性能减水剂的推荐掺量为1.0%（使用前建议做配比后确定最佳掺量）。材料一般为密封桶包装，每桶200kg，低温时可能会产生凝固的现象，但经升温及拌匀后，其性能可恢复，不影响性能。材料非易燃、易爆水溶性溶液，无腐蚀、无毒害作用。保持期为一年，如超过期限，经检验合格后方可使用。

由于材料的减水性能极高，其敏感性较高，应适当提高其配料精度，每盘之间的聚羧酸系高性能减水剂配量剂量精度必须达到不超过±1.0%以内，否则新拌混凝土坍落度变异性将增大，有可能影响到泵送效果及混凝土结构施工质量。本工程采用全自动系统控制计量配料，有效的解决了聚羧酸高性能减水剂使用中的这一要求。

环保型高效绿色减水剂的应用，在水胶比不变的前提下，大大减少了水泥的用量，降低了水化热，改善了混凝土的和易性，同时实现了质量、经济效益与环保的并行。

3.2工业固体废料——粉煤灰

粉煤灰，在混凝土中可以替代部分水泥。其是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，是我国最大的工业废渣之一。在混凝土中应用粉煤灰是工业废料的再次利用，而且可以改善混凝土的性能。

3.2.1材料的性能和特点

粉煤灰是一种火山灰质材料，本身并无胶凝性能，在常温下。有水存在时，粉煤灰可以与混凝土中的进行二次反应，生成难溶的水化硅酸钙凝胶，不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。

粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高。

3.2.2材料的使用

混凝土生产主要采用固定厂家提供的P.O.42.5普通硅酸盐水泥，以便于外加剂和掺合料的调配。由于工程主要混凝土强度等级≥C30，因此选用Ⅱ类粉煤灰。粉煤灰的掺量一般在50～ 130kg/m3，每种强度等级混凝土的粉煤灰最佳掺量均需通过配合比的调试，根据塌落度、强度以及温度因素综合选定，实际采用超量替代法以节省水泥。

由于粉煤灰的用量较大，专门设置仓体存贮，使用前应进行对主要性能参数如细度、烧失量、需水量比、三氧化硫含量等进行复检。

工业废渣粉煤灰的大量应用，减少了混凝土的水泥用量，提高了混凝土的强度、抗渗性能，同样实现了质量、效益和环保的目标。

3.3高炉矿渣——矿渣超细粉

将矿渣经过单独粉磨得到矿渣粉，由于其比表面积达到400m2/kg以上，颗粒较细，其活性可以得到充分发挥，这种颗粒细小的粉磨矿渣就是磨细矿渣（GGBFS）（简称矿粉），它是优质的混凝土掺合料和水泥混合材，是当今世界公认的配制高性能混凝土的重要材料。

3.3.1材料性能和特点

矿粉可等量替代混凝土中的水泥用量，并能明显的改善混凝土和水泥制品的综合性能。具体表现为：

（1）可以大幅度提高水泥混凝土的强度；

（2）可以有效抑制水泥混凝土的碱骨料反应，显著提高水泥混凝土的抗碱骨料反应性能，提高水泥混凝土的耐久性；

（3）可以显著减少水泥混凝土的泌水量，改善混凝土的和易性；

（4）可以显著提高水泥混凝土的致密性，改善水泥混凝土的抗渗性；

（5）可以显著降低水泥混凝土的水化热，适用于配置大体积混凝土。

3.3.2材料的实际应用

混凝土所用矿粉需对密度、比表面积（勃氏法）、氧化镁、烧失量、三氧化硫、流动度比、活性指数等多项参数进行检测，并均应满足规范要求。本工程对矿粉的选用主要考虑其主要参数比表面积，一般在430～520m2/kg之间为佳（规范要求不小于350m2/kg）。

使用时一般采用单掺或者复掺进行掺和，为了进一步节省水泥用量，本工程采用复掺法，由于采用Ⅱ类粉煤灰，因此矿粉掺量控制在15%以内，具体用量同样根据各等级混凝土的配合比调配进行选定。调配时，采用60d强度进行判定。

由于矿粉用量大，同样设置专门仓体进行存储。

由于矿渣用于混凝土减少了胶结材料中水泥的用量，减少了由于生产水泥而导致的能源消耗，环境污染和土地资源浪费。据我国权威的混凝土专家预测，在未来的10～15年内，国内完全可以用1.6～1.7亿t矿粉替代1.6～1.7亿t水泥熟料，这样可大大改善大气环境，减少粉尘、CO2，NOx，SO2的排放量约1.58亿t/年，节约石灰石资源2.6亿t，电能350亿kWh，标煤1800万t，矿粉的应用体现了水泥和混凝土的绿色含量和可持续性发展的战略思想。

3.4骨料和其它材料的使用

此外，混凝土的配置生产还包含砂、石等粗细骨料以及主材水泥等通用材料，生产所用骨料应选择优选级配良好的石子、比表面积较大的中粗砂，以有效减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，还应根据工程主要使用混凝土标号来选用更高标号的水泥以进一步减少混凝土配比中水泥含量。

4　实际效果

在混凝土生产中使用以工业废料为原料的材料，可以提高混凝土的性能，而且是对环境的保护、资源的合理利用。从开工至今该工程现场搅拌站共搅拌出17.3万m3混凝土、0.1万m3砂浆，通过上述措施共节约约20%水泥（约1万多吨水泥），通过废水和雨水收集回收再利用共节约水40000m3、对沉淀池中的建筑垃圾通过对现场建筑的回填及再利用，减少了近4000m3建筑垃圾。污水及建筑垃圾的回收再利用大大减少了对周边环境的污染，美化了环境，清洁了周围的空气及水源。

5　结束语

预拌混凝土的绿色可持续发展，不仅是我国建筑行业可持续发展的必然要求，也是我国经济社会可持续发展的必然要求。

本工程的现场大型混凝土搅拌站从选址策划开始，到搅拌站设备的选型、厂内的规划布置以及原材料的使用和生产控制管理，积极响应体现了绿色生产节能、环保的内涵，也希望能够对今后其它类似工程提供参考和借鉴。

[1]王子明.聚羧酸系高性能减水剂——制备、性能与应用.中国建筑工业出版社，2009.

[2]《粉煤灰混凝土应用技术规程》（DG/TJ08-230-2006）.

TU642

A

1673-0038（2015）08-0046-04

2015-1-28

曹天柱（1980-），男，工程师，主要从事建筑工程施工工作。