再生細(xì)骨料濕拌砂漿試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用分析

趙世冉，張凱峰，孟剛，李文龍，劉博博，劉連杰，賀桂田

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710116）

再生細(xì)骨料濕拌砂漿試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用分析

趙世冉，張凱峰，孟剛，李文龍，劉博博，劉連杰，賀桂田

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710116）

通過(guò)試驗(yàn)研究了再生細(xì)骨料替代量對(duì)濕拌砂漿開(kāi)放時(shí)間和抗壓強(qiáng)度等性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)再生細(xì)骨料替代20%天然細(xì)骨料時(shí)，對(duì)濕拌砂漿的抗壓強(qiáng)度影響不大，此時(shí)砂漿的開(kāi)放時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)24 h；當(dāng)再生細(xì)骨料替代量為40%時(shí)，砂漿的施工時(shí)間不應(yīng)超過(guò)10 h。研究認(rèn)為，采用再生細(xì)骨料生產(chǎn)濕拌砂漿是可行的，不僅可以起到節(jié)能利廢的作用，而且還可以降低生產(chǎn)成本。

再生細(xì)骨料；濕拌砂漿；稠度；施工時(shí)間；抗壓強(qiáng)度

0 前言

建筑砂漿是建筑工程中用量最大的建筑材料之一，近些年，隨著建筑行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和文明施工要求的提高，傳統(tǒng)的在施工現(xiàn)場(chǎng)攪拌砂漿的生產(chǎn)方式越來(lái)越多地暴露出其在砂漿質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)方面的缺陷[1]。在國(guó)家相關(guān)政策的支持下，擁有諸多優(yōu)勢(shì)的預(yù)拌砂漿則越來(lái)越受到施工企業(yè)的重視。作為預(yù)拌砂漿的一種，濕拌砂漿具有質(zhì)量穩(wěn)定、粘結(jié)性能好、可施工時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，自推廣以來(lái)受到了諸多關(guān)注。然而隨著優(yōu)質(zhì)天然砂資源的短缺，濕拌砂漿的推廣也受到了制約，在此背景下，尋找天然砂的理想替代材料成了保證濕拌砂漿施工質(zhì)量和推廣的關(guān)鍵因素。

另一方面，隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，廢棄混凝土、砂漿、石、磚瓦等建筑垃圾的產(chǎn)量與日俱增，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每1萬(wàn)m2拆除的舊建筑就將產(chǎn)生0.7萬(wàn)～1.2萬(wàn)t建筑垃圾，若不及時(shí)采取措施處理，將對(duì)城市周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染[2]。目前，建筑垃圾的處理方式除了填埋以外，還可以將其破碎、篩分后，制成建筑用粗細(xì)骨料進(jìn)行重復(fù)利用，這樣不僅可以減少建筑垃圾對(duì)城市環(huán)境的污染，還可以解決建筑用砂石資源短缺的危機(jī)。相對(duì)于再生粗骨料較多的工程應(yīng)用，再生細(xì)骨料的工程應(yīng)用案例較少，大多還處于理論研究階段[3-5]。為了驗(yàn)證再生細(xì)骨料應(yīng)用于濕拌砂漿的可行性，本文結(jié)合前人的研究成果，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)再生細(xì)骨料的物理力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：銅川聲威P·O42.5水泥，符合GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的要求；粉煤灰：Ⅱ級(jí)，細(xì)度13.8%，燒失量6.2%；天然細(xì)骨料：渭河中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量1.2%；再生細(xì)骨料：陜西某公司產(chǎn)，粒徑0～5 mm，細(xì)度模數(shù)2.8；砂漿外加劑：采用自制聚羧酸減水劑和調(diào)節(jié)劑，其中減水劑固含量≥20%，調(diào)節(jié)劑固含量≥30%，調(diào)節(jié)劑主要由緩凝、增稠和保水等組分組成，用于調(diào)節(jié)濕拌砂漿的可施工時(shí)間。

再生細(xì)骨料與天然砂的物理性能如表1所示。

表1 再生細(xì)骨料與天然砂的物理性能

由表1可見(jiàn)，與天然砂相比，再生細(xì)骨料顆粒較粗，空隙率大，細(xì)粉含量高，表觀密度符合GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》的要求（≥2500 kg/m3），但松散堆積密度和空隙率不符合≥1400 kg/m3和≤44%的要求。

1.2 試驗(yàn)方案

有研究表明，再生細(xì)骨料中的細(xì)粉具有一定的活性[6]，因此，為使再生細(xì)骨料的活性能夠充分發(fā)揮，達(dá)到節(jié)能減排的目的，試驗(yàn)在采用再生細(xì)骨料替代天然細(xì)骨料的同時(shí)，再取代10%的粉煤灰，研究相同稠度范圍下[（80±5）mm]砂漿稠度損失率與再生細(xì)骨料替代量之間的關(guān)系，其中再生細(xì)骨料替代量分別為0、20%、40%、60%、80%，具體配合比見(jiàn)表2。

表2 不同替代量再生細(xì)骨料濕拌砂漿配合比

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 再生細(xì)骨料對(duì)砂漿物理性能的影響

濕拌砂漿優(yōu)于傳統(tǒng)砂漿最主要的性能特點(diǎn)是其可施工時(shí)間長(zhǎng)。已有的研究成果主要集中在再生細(xì)骨料對(duì)砂漿用水量、保水率、分層度的影響，而對(duì)于砂漿凝結(jié)過(guò)程中稠度損失率變化的研究較少[7]。本試驗(yàn)對(duì)再生細(xì)骨料濕拌砂漿在不同堆放時(shí)間的密度和稠度變化進(jìn)行了研究，結(jié)果分別見(jiàn)圖1、圖2。

由圖1可知，由于再生細(xì)骨料密度低于天然砂，濕拌砂漿的密度隨著再生細(xì)骨料替代量的增加而降低，當(dāng)再生細(xì)骨料替代量≥60%時(shí)，濕拌砂漿的初始密度低于1800 kg/m3，不符合GB/T 25181—2010《預(yù)拌砂漿》中濕拌砌筑砂漿拌合物表觀密度不應(yīng)小于1800 kg/m3的要求。另外，隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng)，不同摻量下再生細(xì)骨料濕拌砂漿的密度呈上升趨勢(shì)，這主要與水泥水化產(chǎn)物的增加有關(guān)。

圖1 再生細(xì)骨料替代量對(duì)濕拌砂漿密度的影響

圖2 再生細(xì)骨料替代量對(duì)濕拌砂漿稠度的影響

由圖2可知，隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng)，濕拌砂漿的稠度呈下降趨勢(shì)。當(dāng)再生細(xì)骨料替代量為20%、堆放時(shí)間為10 h時(shí)，砂漿稠度由初始的83 mm降為71 mm，稠度損失率為14%，此時(shí)的砂漿稠度可滿(mǎn)足燒結(jié)多孔磚、加氣混凝土砌塊等基面的砌筑施工要求。當(dāng)堆放時(shí)間延長(zhǎng)至24 h后，砂漿的稠度損失率增大到45%，此時(shí)的砂漿稠度僅可滿(mǎn)足石砌體等不透水基面的砌筑施工要求。當(dāng)再生細(xì)骨料替代量提高到40%時(shí)，砂漿堆放10 h后的稠度損失率為13%，砂漿稠度為73 mm，仍可滿(mǎn)足砌筑施工要求，然而隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng)，24 h后，砂漿稠度降為0，失去工作性，無(wú)法進(jìn)行施工。因此，當(dāng)采用摻再生細(xì)骨料濕拌砂漿作為砌筑砂漿使用時(shí)，砂漿的可施工時(shí)間與砌筑基面的類(lèi)型和再生細(xì)骨料的替代量有關(guān)。在相同的膠凝材料和外加劑摻量下，當(dāng)再生細(xì)骨料替代量為20%時(shí)，砂漿可施工時(shí)間達(dá)24 h，而當(dāng)再生細(xì)骨料替代量提高至40%時(shí)，砂漿的施工時(shí)間不應(yīng)超過(guò)10 h。

2.2 再生細(xì)骨料對(duì)砂漿力學(xué)性能的影響

由于再生細(xì)骨料硬度低、粉料含量多的特性，將顯著影響濕拌砂漿的抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了不同替代量下再生細(xì)骨料砂漿早期和后期抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律，結(jié)果如圖3所示

圖3 再生細(xì)骨料替代量對(duì)濕拌砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

由圖3可知，在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砂漿試塊早齡期抗壓強(qiáng)度（7 d）隨再生細(xì)骨料替代量的增加呈降低趨勢(shì)。到養(yǎng)護(hù)的中期（14 d）時(shí)，砂漿試塊的抗壓強(qiáng)度則隨著再生細(xì)骨料替代量的增加呈提高趨勢(shì)，且再生細(xì)骨料替代量越多提高幅度越大。這是因?yàn)?，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，砂漿中可供水泥水化的自由水量減少，制約著水泥水化產(chǎn)物的生成，而當(dāng)再生細(xì)骨料替代量增加時(shí)，其疏松多孔的特性可以將其在攪拌過(guò)程中吸收的水分釋放，從而對(duì)砂漿進(jìn)行內(nèi)養(yǎng)護(hù)，一定程度上提高了砂漿的強(qiáng)度增長(zhǎng)率；而另一方面，由于再生細(xì)骨料中的細(xì)粉具有一定的活性，經(jīng)取砂代粉后，隨著替代量的增加，間接提高了砂漿中膠凝材料的用量，并且增加了砂漿密實(shí)度，這也與一些學(xué)者提出的粉料活性理論和吸水骨料內(nèi)養(yǎng)護(hù)理論相一致[8]。然而，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，56 d時(shí)砂漿的抗壓強(qiáng)度又呈現(xiàn)出隨再生細(xì)骨料替代量增加而降低的趨勢(shì)，這是因?yàn)?，砂漿的后期強(qiáng)度主要是在水泥石強(qiáng)度、細(xì)骨料硬度和細(xì)粉料填充共同作用下產(chǎn)生的，隨著再生細(xì)骨料替代量的增加，細(xì)骨料硬度降低，從而影響了砂漿的后期強(qiáng)度。試驗(yàn)表明，當(dāng)再生細(xì)骨料替代量≤20%時(shí)，濕拌砂漿強(qiáng)度可以滿(mǎn)足M10砂漿強(qiáng)度要求，即在膠凝材料和外加劑不變的條件下，再生細(xì)骨料替代天然細(xì)骨料量≤20%時(shí)，對(duì)濕拌砂漿抗壓強(qiáng)度的影響不大。

3 工程實(shí)例分析

試驗(yàn)選用表2中再生細(xì)骨料替代量為20%的濕拌砂漿配比進(jìn)行工程實(shí)踐。所選項(xiàng)目為某住宅項(xiàng)目空心磚填充墻M10砂漿抹面施工，總抹墻面積為8 m×2.8 m。根據(jù)項(xiàng)目施工進(jìn)度安排，再生細(xì)骨料濕拌砂漿夜間送至工地儲(chǔ)存，早晨工人開(kāi)工時(shí)開(kāi)始使用，砂漿靜置時(shí)間共約8 h。施工前觀察砂漿稠度、保水性均滿(mǎn)足施工要求，施工過(guò)程中工人反應(yīng)砂漿順滑，黏度適中，上墻后收水較快。待墻面收光24 h后觀察發(fā)現(xiàn)，2面墻面分別出現(xiàn)以下2種情況，第1面墻面砂漿光滑，無(wú)明顯質(zhì)量缺陷，施工效果較好；第2面墻面砂漿也光滑，但出現(xiàn)局部呈塊狀的顏色不同區(qū)域，如圖4所示。經(jīng)砂漿原材料和施工工序?qū)Ρ确治隹芍?，?面墻面出現(xiàn)顏色不同區(qū)域的原因主要是，施工前空心磚底面濕水不充分，在砂漿抹面后部分磚塊吸收砂漿中的水分，造成磚塊表層砂漿失水較快，感官上呈現(xiàn)顏色不同的現(xiàn)象。經(jīng)項(xiàng)目研究決定，對(duì)2面墻進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，并延長(zhǎng)第2面墻的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，隨后再觀察，墻面顏色恢復(fù)正常，質(zhì)量穩(wěn)定。

圖4 墻面的表觀狀況

4 結(jié)語(yǔ)

（1）再生細(xì)骨料在合適的替代量下，可以替代天然細(xì)骨料生產(chǎn)濕拌砂漿，當(dāng)替代量≤60%時(shí)，濕拌砂漿的密度符合GB/T 25181—2010要求。

（2）在相同的膠凝材料和外加劑摻量下，當(dāng)再生細(xì)骨料替代量為20%時(shí)，砂漿的稠度損失率最低，可施工時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)24 h，當(dāng)再生細(xì)骨料替代量為40%時(shí)，砂漿的施工時(shí)間不應(yīng)超過(guò)10 h。

（3）在膠凝材料和外加劑不變的條件下，再生細(xì)骨料替代天然細(xì)骨料量≤20%時(shí)，對(duì)濕拌砂漿抗壓強(qiáng)度的影響不大。

（4）采用再生細(xì)骨料生產(chǎn)濕拌砂漿是可行的，不僅可以起到節(jié)能利廢的作用，而且還可以降低生產(chǎn)成本，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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Experimental research and engineering application of recycled fine aggregate wet mortar

ZHAO Shiran，ZHANG Kaifeng，MENG Gang，LI Wenlong，LIU Bobo，LIU Lianjie，HE Guitian
（China West Construction North Group Co.Ltd.，Xi＇an 710116，China）

：In this paper，the effect of recycled fine aggregate content on the opening time and compressive strength of wet mortar is studied by experiments.The result shows that，when the amount of recycled fine aggregate is 20%，the compressive strength of wet-mixed mortar has little effect，but the opening time of mortar is up to 24 hours.When the amount of recycled fine aggregate is 40%，the construction time of the mortar should not exceed 10 hours.It is concluded that the use of recycled fine aggregate to produce wet mortar is feasible，not only can play a role in energy saving and waste utilization，but also can reduce the production cost.

recycled fine aggregate，wet-mixed mortar，consistency，construction time，compressive strength

TU57+8.1

A

1001-702X（2016）09-0008-03

陜西省科技廳項(xiàng)目（2015KTZDSF03-08）

2016-01-22；

2016-03-24

趙世冉，男，1987年生，河南三門(mén)峽人，碩士，從事綠色建材的研究與開(kāi)發(fā)。