再生砌筑砂漿的基本性能研究

(1.運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000；2.太原理工大學(xué)，山西 太原 030001)

引言

隨著我國城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類建筑物在不斷增加，對(duì)砌筑砂漿的需求量也越來越大。而水泥作為砌筑砂漿中必不可少的組分，其市場(chǎng)需求量正逐步提升。水泥的生產(chǎn)也將面臨自然資源的匱乏。而各類工程的改建產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，這些垃圾的堆放占用了大量的土地。

在建筑廢棄物的利用方面，國內(nèi)許多學(xué)者已有不少的研究。歐陽志[1]利用建筑廢棄物中回收的再生骨料，制備出強(qiáng)度為C30的再生骨料混凝土，并對(duì)其強(qiáng)度等性能進(jìn)行測(cè)定，得出了再生骨料在混凝土中的最佳摻比；劉佳等[2]從建筑廢棄物再生骨料的相關(guān)政策、應(yīng)用現(xiàn)狀及綠色評(píng)價(jià)等方面對(duì)再生骨料制品進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并建立了相應(yīng)的體系。

多數(shù)研究著眼于建筑廢棄物中回收的再生骨料應(yīng)用，而針對(duì)其應(yīng)用過程中產(chǎn)生的建筑廢棄物細(xì)粉、細(xì)磚粉并未進(jìn)行深入探究。應(yīng)用細(xì)粉和磚粉作為砌筑砂漿中水泥的替代物，生產(chǎn)再生砌筑砂漿，可以很好地緩解自然資源不足的問題，為相關(guān)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

本文將著眼于砌筑砂漿中水泥成分的替代進(jìn)行研究，以不同的建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉替代比例，拌制再生砌筑砂漿，并分析其對(duì)再生砌筑砂漿稠度值、表觀密度以及保水性的影響，為相關(guān)的建筑施工提供一定的借鑒和參考。

1 再生砌筑砂漿原材料

1.1 水泥

采用P·O 42.5水泥，對(duì)該水泥中的化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。對(duì)該水泥的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，均滿足要求。

表1 水泥化學(xué)成分

1.2 粉煤灰

粉煤灰是煤粉燃燒后得到的粉末或者顆粒狀產(chǎn)物。在再生砌筑砂漿中加入適量的粉煤灰，可以增強(qiáng)其抗裂性能，促進(jìn)其強(qiáng)度的發(fā)展，并能增強(qiáng)其流動(dòng)性。此外，粉煤灰能夠顯著降低再生砂漿凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生的熱量。此試驗(yàn)優(yōu)選I級(jí)F類高性能粉煤灰，其密度為2 162 kg/m3，細(xì)度為45 μm方孔篩篩余量6.93%，燒失量為0.74%，需水量比為93.82%，化學(xué)成分見表2。

表2 粉煤灰化學(xué)成分

1.3 細(xì)骨料

試驗(yàn)用細(xì)骨料優(yōu)先選用品質(zhì)優(yōu)良的河砂，使用前將其通過篩孔直徑為4.75 mm的篩子，其級(jí)配以及其他性能經(jīng)測(cè)定均滿足使用要求。

1.4 建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉

建筑廢棄物細(xì)粉是指將建筑廢棄物通過人工分揀，然后對(duì)分揀后的建筑廢棄物進(jìn)行破碎、碾壓、磨細(xì)以及篩分，最終形成直徑≯75 μm的粉狀顆粒。其松散堆積密度通常不大，如采取機(jī)械設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)，細(xì)粉會(huì)變得較為密實(shí)，其堆積密度也會(huì)略微增大。建筑廢棄物細(xì)粉的吸水率較大，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量相較于水泥處于較高水平。建筑廢棄物細(xì)粉的主要組有水泥顆粒(已水化和未水化的均存在)、石粉顆粒以及砂粉顆粒等。

細(xì)磚粉是指將建筑廢棄物中的磚瓦通過人工分揀、破碎、碾壓、磨細(xì)以及篩分，最終形成直徑≯75 μm的粉狀顆粒。一般來說，細(xì)磚粉也屬于建筑廢棄物細(xì)粉，但考慮到黏土燒結(jié)普通磚固體顆粒的活性相對(duì)比較高，因此將其作為獨(dú)立的細(xì)粉來研究。細(xì)磚粉活性較高，經(jīng)測(cè)試，其比表面積較大，顆粒表面性狀較為粗糙，吸水率也比較大。

此次試驗(yàn)所用的建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉均由江蘇省某再生資源有限公司生產(chǎn)。

2 再生砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)

此次試驗(yàn)所用建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的固體顆粒粒徑均≯75 μm，經(jīng)測(cè)定，其活性物質(zhì)含量較高?？紤]到利用建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉按一定的比例代替水泥加入砌筑砂漿中形成再生砌筑砂漿，在確保再生砌筑砂漿各方面性能滿足要求的前提下，既能夠減少水泥用量，降低成本，保護(hù)資源，還可以充分利用建筑廢棄物。

2.1 基準(zhǔn)配合比選定

一般砌筑砂漿的稠度范圍為75～85 mm，通過控制用水量確定基準(zhǔn)配合比，見表3(以生產(chǎn)1 m3砂漿為基準(zhǔn))。其中用水量根據(jù)配制砌筑砂漿稠度進(jìn)行靈活調(diào)整，在此基礎(chǔ)上以建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉部分替代水泥。

表3 各強(qiáng)度等級(jí)再生砂漿基準(zhǔn)配合比 kg

2.2 替換水泥后的配合比

保持其他原材料(砂子和粉煤灰)用量不變，分別用建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉對(duì)水泥進(jìn)行部分替代，其中建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的替代各為9組，替代率為0～20%，以2.5%為步長(zhǎng)。

3 再生砌筑砂漿性能檢測(cè)及分析

3.1 檢測(cè)方法

稠度試驗(yàn)：試驗(yàn)開始前，取潤滑油對(duì)滑桿進(jìn)行預(yù)濕，將其表面多余的潤滑油吸干，保證其縱向無過大摩擦力；清理好試錐、容器，并將再生砌筑砂漿裝入其中，為保證裝料均勻，使用搗棒對(duì)其進(jìn)行插搗并敲擊容器；將其置于底座并且移動(dòng)滑桿。將再生砌筑砂漿上表面與試錐接觸；清零后打開制動(dòng)螺釘并計(jì)時(shí)，待到10 s時(shí)關(guān)閉制動(dòng)螺釘并讀取下沉深度，即為稠度值。

表觀密度：按照砂漿表觀密度測(cè)算公式進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算。

保水率：按照砂漿保水率測(cè)算公式進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 再生砌筑砂漿的用水量

總體上來看，摻加建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉均使得再生砌筑砂漿的用水量增加。其原因分析如下：建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉均有著孔隙率高、表面棱角多且粗糙、吸水率大及活性成分含量較高的特征。由此導(dǎo)致了水(包括吸附水和表層水)的需求量較大。為保證再生砌筑砂漿稠度滿足要求，只能增加其用水量。由此可知：建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的吸水率相較于水泥要高，隨著其替代水泥的比例升高，再生砌筑砂漿的拌合用水量也會(huì)顯著提升。

3.2.2 再生砌筑砂漿的表觀密度

建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的摻加對(duì)再生砌筑砂漿的表觀密度影響非常小。其原因分析如下：水泥、建筑廢棄物細(xì)粉及細(xì)磚粉此3種原材料的物理性質(zhì)非常類似，無論是以建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉替代水泥，或者不同的替代比例都不會(huì)一定程度地影響再生砌筑砂漿的表觀密度，其上下浮動(dòng)范圍≯8 kg/m3，這樣的影響基本上可忽略。

3.2.3 再生砌筑砂漿的保水性

建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的摻加均對(duì)再生砌筑砂漿的保水性有著一定的改善。隨著建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉替代率的提高，再生砌筑砂漿的保水率先升后降，其峰值處于替代率約為17.5%時(shí)，此時(shí)再生砌筑砂漿的保水性最好。分析其原因?yàn)椋核?、建筑廢棄物細(xì)粉及細(xì)磚粉3種原材料之間可以形成連續(xù)級(jí)配，從而改善再生砌筑砂漿的內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)，使其更加合理。

4 結(jié)論

4.1 建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的吸水率相較于水泥要高，隨著其替代水泥比例的提高，再生砌筑砂漿的拌合用水量也會(huì)顯著提升。

4.2 建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的摻加對(duì)再生砌筑砂漿的表觀密度影響非常小，其上下浮動(dòng)范圍≯8 kg/m3，可忽略。

4.3 建筑廢棄物細(xì)粉和細(xì)磚粉的摻加都能對(duì)再生砌筑砂漿保水率有一定的改善，其最佳替代率約為17.5%。