建筑垃圾再生砂粉的基本性能試驗(yàn)研究

馬郁，張敬，謝小元

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院建材所，北京　100000）

建筑垃圾再生砂粉的基本性能試驗(yàn)研究

馬郁，張敬，謝小元

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院建材所，北京100000）

本文通過對(duì)建筑垃圾再生砂粉的基本性能，膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度等性能的試驗(yàn)研究，得出結(jié)論：建筑垃圾再生砂粉有一定的活性，其各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足 II 級(jí)粉煤灰要求，因此可作為混凝土礦物摻合料使用，替代水泥配制混凝土。由試驗(yàn)結(jié)果來看，再生砂粉的摻量應(yīng)控制在20% 以下，才能保證各種性能不受影響，如超過20%，其性能隨摻量的增加急劇下降，進(jìn)而可能影響到混凝土的性能，因此再生砂粉的摻量要控制在一定范圍內(nèi)使用，才能發(fā)揮良好的活性特征。

建筑垃圾；再生粉體；化學(xué)分析；基本性能；膠砂流動(dòng)度

1　前言

近些年，建筑垃圾資源化利用的研究日益受到大家的注意，圍繞此課題開展了許多探索性的研究和實(shí)踐應(yīng)用的嘗試。再生粗細(xì)骨料的研究已經(jīng)比較全面，但對(duì)再生骨料剩余的再生砂粉部分的利用還有待研究，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾再生砂粉在混凝土中的資源化利用，提高建筑垃圾資源化利用率，減少其作為固體廢棄物堆放填埋所造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，可有效提高建筑材料的可持續(xù)發(fā)展。

本課題對(duì)建筑垃圾再生砂粉的基本性能進(jìn)行試驗(yàn)，包括其化學(xué)成分分析、礦物成分組成、粉料的比表面積、顆粒粒度和顆粒微觀形貌等，并對(duì)再生砂粉進(jìn)行了需水量比、游離氧化鈣含量、均勻性、安定性和強(qiáng)度活性指數(shù)等基本性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2　再生砂粉的化學(xué)成分分析

表1　再生砂粉的化學(xué)成分　%

通過比較，可以看出，再生砂粉和磚瓦用黏土的化學(xué)成分上有異同。再生砂粉的 SiO2、Al2O3、Fe2O3含量低于黏土，而 CaO 和 MgO 含量高于黏土。出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是因?yàn)樗玫慕ㄖ脑牧现饕绅ね链u為主，同時(shí)含有少量的混凝土，因此粉磨所得的再生砂粉其主要成分是黏土磚粉末和少量的水泥石細(xì)粉和石灰石粉，而水泥石和石灰石材料為再生粉體提供了更多的 CaO 和 MgO。

對(duì)比再生砂粉和粉煤灰的化學(xué)成分，可以看出兩者的SiO2含量相近，但再生砂粉的 Al2O3明顯低于粉煤灰，而其他成分又高于粉煤灰，因此兩者在化學(xué)成分上有些許差別。而在一定條件下，CaO 和 MgO 等物質(zhì)的存在有助于發(fā)揮與水泥水化產(chǎn)物的二次水化反應(yīng)能力，提高再生砂粉的反應(yīng)活性。

3　再生砂粉的細(xì)度和顆粒分布

按照國(guó)標(biāo) GB/T1596－2005規(guī)定的粉煤灰細(xì)度的測(cè)試方法測(cè)試了再生砂粉的細(xì)度，使用了勃氏法測(cè)定了再生砂粉的比表面積，使用激光粒度分析儀測(cè)定了再生砂粉的顆粒粒度分布，并與粉煤灰的各項(xiàng)性能進(jìn)行比較，結(jié)果見表2。

表2　再生砂粉的細(xì)度和比表面積

結(jié)果表明，與粉煤灰相比，再生砂粉的顆粒微細(xì)，比表面積較高，粒度分布比較均勻。這樣的顆粒細(xì)度和粒度分布有利于再生砂粉材料在混凝土中發(fā)揮活性，保持強(qiáng)度；而較高的比表面積有可能會(huì)提高混凝土的需水量，對(duì)混凝土的工作性能會(huì)有所影響，因此要控制再生砂粉的摻量。

4　再生砂粉性能試驗(yàn)研究

4.1試驗(yàn)原材料

水泥：金隅 P·O42.5水泥，80μm 篩余為1.5%，比表面積為342m2/kg，28d 抗壓強(qiáng)度為47.88MPa。

粉煤灰：II 級(jí)粉煤灰，45μm 篩余為15%，28d 活性指數(shù)為86%。

減水劑：液體聚羧酸高性能減水劑，減水率為18%。

(1)存貨信息不容易跟蹤，難以獲取。該模式常見商業(yè)場(chǎng)景包含三類：靜態(tài)貨物、動(dòng)態(tài)貨物、倉單類。這些信息都很難及時(shí)的傳遞到商業(yè)銀行端。并且對(duì)于存貨有可能被調(diào)換的情況，存貨質(zhì)量監(jiān)督難度大的問題。并且在存貨的監(jiān)管過程中，監(jiān)管的權(quán)責(zé)分析也沒有那么明確，這也是存貨類融資面臨的問題。

再生砂粉：上述建筑垃圾再生粉體材料。

基準(zhǔn)水泥：GSB14－1510強(qiáng)度檢驗(yàn)用水泥標(biāo)準(zhǔn)樣品。

標(biāo)準(zhǔn)砂：國(guó)標(biāo) GB/T17671－1999規(guī)定的中國(guó) ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂。

4.2再生砂粉的基本性能

參照 GB/T1596－2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中，根據(jù)粉煤灰的性能要求和測(cè)試方法，對(duì)再生砂粉需水量比、均勻性、安定性和強(qiáng)度活性指標(biāo)等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，同時(shí)與粉煤灰的各項(xiàng)性能進(jìn)行了比較。結(jié)果見表3。

表3　再生砂粉的基本性能

從表3中可以看出，再生粉體的活性指數(shù)較高，需水量比、安定性、游離鈣含量、均勻性等性能均滿足國(guó)標(biāo) GB/T1596－2005對(duì)水泥和混凝土中粉煤灰的性能要求，因此可以考慮將再生砂粉作為礦物摻合料用于配制砂漿和混凝土。

4.3摻再生砂粉的水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)性能

參照國(guó)標(biāo) GB/T8077－2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》中規(guī)定的水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)方法，測(cè)試不同摻量再生砂粉在摻固定外加劑的水泥凈漿的流動(dòng)度，試驗(yàn)采用再生砂粉替代水泥摻量分別為0%，10%，20%，30%，40%，50%，測(cè)定其凈漿流動(dòng)度，試驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4　再生砂粉對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

從表4中可以看出，在固定外加劑摻量的情況下，當(dāng)再生砂粉摻量在20% 以下時(shí)，凈漿流動(dòng)度雖有所降低，但下降不明顯。隨著再生砂粉摻量的增加，摻量超過20% 后，水泥凈漿流動(dòng)度迅速降低，當(dāng)再生砂粉摻量達(dá)到50% 時(shí)，凈漿流動(dòng)度急速下降至85mm。這說明再生砂粉會(huì)增加膠凝材料系統(tǒng)的用水量。因此在使用時(shí)，要注意適當(dāng)控制再生砂粉的用量，以避免其對(duì)混凝土工作性造成不良影響。

4.4摻再生砂粉的膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)性能

通過前面的試驗(yàn)結(jié)果表明，再生粉體具有一定的活性，可作為混凝土礦物摻合料使用。為進(jìn)一步了解再生砂粉的使用性能，了解再生砂粉對(duì)膠砂流動(dòng)度及力學(xué)強(qiáng)度的影響，現(xiàn)參照國(guó)標(biāo) GB/T17671－1999規(guī)定的試驗(yàn)方法，采用固定用水量，選取不同摻量再生砂粉內(nèi)摻到水泥中，進(jìn)行膠砂試驗(yàn)。試驗(yàn)采用再生砂粉替代水泥摻量分別為0%，10%，20%，30%，40%，50%，測(cè)定其膠砂流動(dòng)度和抗壓抗折強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果由表5表示。

從表5中可以看出，再生砂粉摻量小于20% 時(shí)，水泥膠砂流動(dòng)度有所降低，但下降趨勢(shì)不明顯，隨著再生砂粉摻量的增大，再生粉體摻量大于20% 以后，水泥膠砂流動(dòng)度呈直線下降趨勢(shì)。水泥膠砂各齡期強(qiáng)度的變化規(guī)律與流動(dòng)度的變化相近。結(jié)果表明，再生砂粉有一定的活性，可作為一種混凝土礦物摻合料使用，但再生砂粉的摻量要控制在20% 以下比較合適。

表5　再生砂粉對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響

6　結(jié)論

建筑垃圾再生砂粉有一定的活性，其各項(xiàng)性能指標(biāo)可達(dá)到II級(jí)粉煤灰的要求，因此可作為混凝土摻合料使用，替代水泥配制混凝土。再生砂粉和粉煤灰的化學(xué)成分雖有所不同，但其中的 CaO 和 MgO 等物質(zhì)有助于發(fā)揮與水泥水化產(chǎn)物的二次水化反應(yīng)能力，可提高再生砂粉的反應(yīng)活性。但要適當(dāng)控制再生砂粉的用量，在水泥凈漿試驗(yàn)和膠砂試驗(yàn)中，都表現(xiàn)出隨著再生砂粉摻量的增大，尤其是當(dāng)摻量超過20% 以后，水泥凈漿流動(dòng)度和膠砂流動(dòng)度呈直線下降趨勢(shì)，而水泥膠砂各齡期強(qiáng)度也出現(xiàn)相同規(guī)律。因此，再生粉體在配制混凝土?xí)r，需要注意摻量的控制，才能更好的發(fā)揮它的特性。

［單位地址］北京市朝陽區(qū)管莊東里甲一號(hào)（100024）

馬郁，2011年畢業(yè)于北京建筑大學(xué)（原北京建筑工程學(xué)院）無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)，本科學(xué)歷，2011年7月至今在中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑材料研究所。