预应力钢筒混凝土管PCCP离心工艺人工喂料余浆循环利用的方法及实践

【摘要】文章从介绍预应力钢筒混凝土管的生产离心工艺的特点入手，详细分析了水泥制品离心工艺的优缺点，分析了余浆产生的原因及余浆的成分，并通过改变配合比、制作存储容器等方法对余浆进行循环利用的生产实践，对生产预应力钢筒混凝土管的水泥制品企业有一定的指导意义。

【关键词】预应力钢筒混凝土管;污染 ;  余浆; 离心

中图分类号：TV331文献标识码： A

1预应力钢筒管现状及存在问题

1.1预应力钢筒混凝土管的定义

预应力钢筒混凝土管（简称PCCP）指在带有钢筒的混凝土管芯外侧缠绕环向预应力钢丝，然后制作水泥沙浆保护层而制成的管子。

1.2预应力钢筒管成型工艺的分类及特点。

1.2.1预应力钢筒混凝土管的分类

预应力钢筒混凝土管根据生产成型工艺分为两种，一种是预应力钢筒管PCCP-L，管芯生产采取离心成型工艺生产，另一种预应力钢筒管PCCP-E，管芯生产采取振动成型工艺生产。预应力钢筒混凝土管PCCP-L离心工艺根据喂料方式分为机器喂料和人工喂料，管子口径小的较多使用人工喂料，口径较大的一般使用机器喂料。人工喂料和机器喂料各有优缺点，人工喂料时喂料准确，内壁光滑，缺点是劳动强度大，机器喂料恰好相反，优点时减轻了劳动强度，缺点是喂料准确性较低，需要人工打钎拉平内壁，机器的清洗也比较费时。

1.2.2离心工艺的特点 

在离心成型过程中，管模连同混凝土在离心机上以一定的旋转速度转动，混凝土在离心力作用下分布于管模内表面并形成密实的结构，这种以离心法成型的混凝土称为离心混凝土。预应力钢筒管PCCP-L管芯生产离心成型工艺制度分为慢速、中速、快速三种离心阶段，慢速的作用是布料，中速的作用是使物料均匀分布，快速阶段是通过较大的离心力使物料密实并挤出混凝土里多余的空气和水分。

  离心混凝土的基本特点是，由于离心力的作用使混凝土中的固相粒子沿着离心方向沉降，与此同时将多余的水分排出，从而形成密实的混凝土结构，由于混凝土系由多种固相组分组成，在离心力作用下其沉降速度各不相同，因而又造成混凝土的分层现象，内壁是水泥浆层，靠外壁是混凝土层，中间夹着一层水泥砂浆，这种分层现象是在混凝土离心过程中发生的。其优点是管子内表面比较光滑，液体通过时阻尼系数比较小。其缺点是混凝土产生内外分层，破坏原设计混凝土级配，降低强度，其强度比普通砼强度降低6%以上，内壁水泥浆层强度降低更大，由于内壁水泥浆层水灰比大、强度低、因而耐磨性能差，水泥浆收缩大，放置时间一长，内壁容易出现裂缝。离心工艺自动化程度低、劳动强度大、能耗高，生产过程中产生余浆液污染环境。

2 预应力钢筒混凝土管PCCP余浆的分析。

我国目前多数水泥制品企业在使用离心成型方式生产预应力钢筒混凝土管时，对产生的余浆一般都是使用水把其稀释后冲进下水道，既污染了环境，又造成了很大的浪费，时间长了还会堵塞管道，处理成本很高。

2.1余浆的成分分析

余浆是管子离心结束后从其内壁倾倒出来的悬浊液，含有水泥、砂粉、水和极少量的减少剂等。余浆的固相物质主要是水泥、砂粉。其含量称为余浆的含固量，含固量的测定方法参照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》。由于在预应力钢筒混凝土管生产中使用的砂不能通过0.080mm的筛，水泥和粉煤灰在该孔径的筛余少于3%，因此，把通过0.0080筛的余浆烘干可检测出余浆的含固量，经检测，余浆的密度与固体含量呈线性关系。密度为1000-1200G/mm，含固量为30%左右，主要由水泥和砂粉组成。每立方米混凝土大约产生80KG的余浆，如果通过回掺每立方米可以取代20KG水泥。

2.2余浆失去流动性时间检测

余浆循环利用是一个收集、存储、利用的过程，因此在不同温度下，余浆失去流动性的时间测定也是一个关键，通过检测“余浆失去流动性时间”试验结果如表2.1

序号 管径（mm） 密度(kg/l) 含固量(%) 浆体失去流动性时间 对应混凝土初凝时间 备注

1 400 1.21 30.1 4h45min 7h10min 取样时浆体温度为14℃，试验温度为20℃。

2 500 1.23 28.4 4h24min 7h20min

3 600 1.20 29.5 4h50min

4 800 1.24 27.9 5h12min

3 预应力钢筒混凝土管PCCP余浆循环利用方法实践

3.1离心制度及配合比的确定

（1）离心制度制定

预应力钢筒混凝土管管芯的生产首先得确定离心制度，经长期生产经验制定出如下表3.1的离心制度。

表3.1

管径 喂料 慢速 中速 快速

转速

（转/分） 转速

（转/分） 时间

不少于 转速

（转/分） 时间

不少于 转速不低于（转/分） 时间

不少于

400-500 120-150 150-200 3分钟 200-280 4分钟 380 8分钟

600-800 120-150 150-200 3分钟 200-280 4分钟 350 10分钟

900-1000 120-160 160-200 3分钟 200-270 4分钟 330 12分钟

1200-1400 120-160 160-200 3分钟 200-260 4分钟 320 14分钟

（2）配合比设计

由于要循环利用余浆，这就需要设计两种配合比，两种配合比水泥用量和水用量不一样，第一批混凝土料配合比为表3.2

表3.2

材料名称 材料规格 配 合 比 每M3 用量 （kg）

水泥 PO42.5 1 450

砂 邕江中砂 1.904 857

石子 5-20mm 1.904 857

粉煤灰 Ⅱ级 0.222 100

减水剂 NF-2(30%水剂） 0.024 11.0

水 洁净水 151

水灰比 0.275

塌落度 20-30mm

第二批混凝土料配合比为表3.3

表3.3

材料名称 材料规格 配 合 比 每M3 用量 （kg）

水泥 PO42.5 1 430

砂 邕江中砂 1.904 857

石子 5-20mm 1.904 857

粉煤灰 Ⅱ级 0.222 100

减水剂 NF-2(30%水剂） 0.024 11.0

水 洁净水 100

水灰比 0.189

塌落度 0-10mm

3.2直接循环利用方法

由于预应力钢筒混凝土管离心工艺的高速离心时间较长，速度较高，所产生的余浆固含量较少，掺加进混凝土料中对原混凝土强度不会造成太大的影响，余浆失去流动性时间也较每批管子的离心时间长，也不会影响余浆的回掺时的流动性。所以可以直接掺加进混凝土中循环利用。

3.2.1制作收集存储箱

首先用铁板制作两个存储箱，长、宽、高为3500mmx500mmx400mm，铁箱放在离心机两端，比离心机上的钢模低些，用于收集余浆。

3.2.2余浆循环利用操作要求

离心第一批管子时采用第一批料配合比生产，第一批离心结束后产生的余浆通过浆耙把余浆耙出，存放在存储箱里，当生产第二批管子时使用第二批料配合比生产，把水和水泥都减少了，目的就是要用余浆中的水泥和水取代部分水泥和水进行回掺，喂料时操作人员用铁铲把存储箱中的余浆铲出与混凝土混合均匀后再喂料。第三批重复第二批的步骤，如此类推，直到生产最后一批时产生少许余浆，与清理场地废料一起清理掉。既节约了成本，又避免了冲入管道时间长后造成堵塞管道。工艺也不复杂，是一种非常有效的节约成本，减少污染的好方法。

4结束语

如今环境保护已经成为全球化的问题，因此，如何减少污染、提高能源利用效率成为各行各业研究的热点。预应力钢筒混凝土管作为水泥制品行业的一个重要的有很好发展前景的产品，在提高产品质量的同时，应该采取各种有效措施降低能耗，减少污染。各企业在生产预应力钢筒混凝土管时，都会碰到废料污染的问题，任何减少环境污染、节约成本的措施，都成为各企业研究的课题。各企业也都有自己的一些处理方法，本文是根我公司生产实际摸索出的预应力钢筒管离心工艺人工喂料余浆循环利用的方法及实践，取得了一定经济效益，本文如有不足之处请各位专家同仁指正。

参考文献

［1］陈建红 王海飞．先张法预应力混凝土管桩余浆回收循环利用技术，2009.9.30

［2］魏宜岭．PHC管桩余浆循环利用的方法和实践．广东建材2006年第三期

［3］余兆炽．离心成型工艺与旋转震动现象．混凝土与水泥制品，2011年第七期