基于再生細(xì)骨料濕法研磨整形技術(shù)及應(yīng)用研究

吳琪

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，建筑廢料日益激增，生態(tài)環(huán)境正面臨著危機(jī)，在建筑節(jié)能環(huán)境下再生細(xì)骨料的應(yīng)用研究意義巨大。基于再生細(xì)骨料濕法研磨整形技術(shù)優(yōu)化了再生細(xì)骨料的缺點(diǎn)，強(qiáng)化了再生砂漿的抗壓強(qiáng)度，可以代替河砂成為一種建筑新能源。對(duì)再生細(xì)骨料的資源化再利用，不僅可以達(dá)到環(huán)保的目的，而且也能達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

Abstract： With the vigorous development of the economy， construction waste is increasing day by day， and the ecological environment is facing a crisis. The application research of recycled fine aggregate in the building energy-saving environment is of great significance. Based on the wet grinding and shaping technology of regenerated fine aggregate， the disadvantages of regenerated fine aggregate are optimized and the compressive strength of recycled mortar is strengthened， and it can replace river sand as a new building energy source. Recycling of recycled fine aggregate can not only achieve the purpose of environmental protection， but also achieve the goal of energy saving.

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能;再生細(xì)骨料;濕法研磨;再生砂漿;抗壓強(qiáng)度

Key words： building energy saving;recycled fine aggregate;wet grinding;recycled mortar;compressive strength

中圖分類號(hào)：TU528.041? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）20-0207-02

0? 引言

當(dāng)前，隨著中國(guó)建筑業(yè)的飛速進(jìn)步和建筑垃圾的急劇擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境和建筑能源正面臨危機(jī)。建筑廢料的循環(huán)利用，不僅能緩解我國(guó)的建筑資源問題，而且同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保。根據(jù)中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的統(tǒng)計(jì)，在建筑廢料中，廢棄混凝土的數(shù)量占據(jù)約40%，中國(guó)的建筑廢料總量將在2020年達(dá)到頂峰，估計(jì)將超過30億噸[1]。對(duì)再生細(xì)骨料的研究，實(shí)現(xiàn)再生能源利用，減少了建筑材料的消耗。根據(jù)我國(guó)建筑業(yè)情況的發(fā)展，人們對(duì)再生細(xì)骨料的應(yīng)用還比較有限，需要對(duì)再生的混凝土和砂漿進(jìn)行深一步的試驗(yàn)求證，因此我們可以開展再生細(xì)骨料在混凝土和砂漿的試驗(yàn)研究。如何對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行改性，并有效地應(yīng)用于建筑物，將是再生細(xì)骨料在節(jié)能和環(huán)保的研究方向。本論文提出了一種濕法研磨技術(shù)對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化改性，通過濕法研磨后的再生細(xì)骨料按照不同的比例摻入砂漿中，對(duì)再生砂漿的力學(xué)性能和工作性進(jìn)行研究。對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而優(yōu)化了再生砂漿的性能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約建筑能源的問題，也達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。

1? 再生細(xì)骨料的組成及特點(diǎn)

在建筑節(jié)能的大環(huán)境下，我國(guó)獲取再生細(xì)骨料是通過對(duì)建筑垃圾中廢棄混凝土簡(jiǎn)單破碎得來的，再生細(xì)骨料粒徑的取值范圍在0.15mm到4.75mm之間，主要含有天然骨料和原生漿料。天然細(xì)骨料的表面順滑、密實(shí)性好、裂痕少，而再生細(xì)骨料表面粗糙、原始漿體多、孔隙和微裂縫多。為了更好顯示再生細(xì)骨料的粒徑分布，可以對(duì)其進(jìn)行篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1，即細(xì)度模數(shù)為3.47。

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2? 國(guó)內(nèi)外再生細(xì)骨料的應(yīng)用現(xiàn)狀

在綠色建筑的大環(huán)境下，國(guó)內(nèi)外對(duì)再生細(xì)骨料的改性、再生混凝土和砂漿的工作性能以及制備工藝進(jìn)一步研究，再生細(xì)骨料的性能較差，當(dāng)前主要針對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行改性強(qiáng)化，從而改性強(qiáng)化再生混凝土和砂漿的性能。

2.1 國(guó)內(nèi)再生細(xì)骨料的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能的重視，更多的國(guó)內(nèi)學(xué)者開始加深對(duì)再生細(xì)骨料的應(yīng)用加以研究。我國(guó)獲得再生細(xì)骨料最常見的方法，利用鄂式破碎機(jī)對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行簡(jiǎn)單破碎，經(jīng)過篩分機(jī)篩選出再生細(xì)骨料。國(guó)內(nèi)學(xué)者使用風(fēng)力分級(jí)設(shè)備和真空設(shè)備來獲得再生細(xì)骨料，經(jīng)過破碎裝置將廢棄混凝土破碎，破碎后的混凝土分為兩部分，一部分顆粒尺寸大小為10～40mm的骨料，另一部分顆粒尺寸大小為10mm以下的骨料，通過再次篩分和破碎，分別通過風(fēng)選設(shè)備和吸塵設(shè)備，篩選得到再生細(xì)骨料的粒徑范圍在0.15mm到5mm之間。針對(duì)所述再生細(xì)骨料的特點(diǎn)，研究了再生細(xì)骨料對(duì)混凝土的力學(xué)性能和耐久性能的影響，當(dāng)再生粗骨料的摻量確定為50%時(shí)，細(xì)骨料摻量的增加，再生混凝土的強(qiáng)度下降趨勢(shì)不明顯。當(dāng)再生粗骨料的摻量確定為100%時(shí)，細(xì)骨料摻量的增加，再生混凝土的強(qiáng)度下降明顯。再生混凝土中的再生細(xì)骨料摻量增加時(shí)，再生混凝土的碳化程度加大。國(guó)內(nèi)也有學(xué)者研究對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行強(qiáng)化，然后將強(qiáng)化后的再生細(xì)骨料置換部分天然細(xì)骨料，通過控制骨料的置換率來探究砂漿的力學(xué)性能[2-4]。

對(duì)再生細(xì)骨料在再生砂漿和再生混凝土的應(yīng)用研究，國(guó)內(nèi)對(duì)再生細(xì)骨料的資源利用率較低，在廢棄混凝土占比不到30%，獲取穩(wěn)定骨料的工作難度大，再生砂漿和再生混凝土的工作性能不穩(wěn)定，從而阻礙了再生細(xì)骨料在建筑業(yè)的發(fā)展。

2.2 國(guó)外再生細(xì)骨料的應(yīng)用現(xiàn)狀

建筑節(jié)能的應(yīng)用早在歐美的幾個(gè)國(guó)家開展，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的探索，對(duì)再生細(xì)骨料的研究也相對(duì)完善，再生細(xì)骨料的利用率較高，經(jīng)過對(duì)再生細(xì)骨料的處理，再生砂漿和再生混凝土的一些性能也提高了。國(guó)外學(xué)者對(duì)再生細(xì)骨料的微裂紋進(jìn)行研究，通過聲頻發(fā)射探索骨料的表觀，發(fā)現(xiàn)再生混凝土的破壞要先于普通混凝土。利用PVA溶液浸泡法改性來強(qiáng)化再生細(xì)骨料，提高其表面的活性，增大了表觀密度，吸水率降低，將其應(yīng)用于混凝土，再生混凝土的干燥收縮降低了15%，抗壓強(qiáng)度比未優(yōu)化前提高了較多，基本與標(biāo)準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度持平[5]。

為了優(yōu)化再生混凝土的性能，近幾年國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了其耐磨性、抗?jié)B性和抗裂性等等。試驗(yàn)證明，形狀規(guī)則的再生細(xì)骨料可以提高混凝土和砂漿的性能，因此，對(duì)再生細(xì)骨料表面的改性將是研究的重要方向。

3? 基于再生細(xì)骨料濕磨整形技術(shù)的應(yīng)用

本試驗(yàn)提出了一種全新的濕法研磨整形技術(shù)，通過對(duì)再生細(xì)骨料的表面進(jìn)行改性，研究了不同置換率相對(duì)于再生砂漿抗壓強(qiáng)度的應(yīng)用。試驗(yàn)采取了濕法研磨技術(shù)避免了在打磨再生細(xì)骨料的過程中產(chǎn)生飛塵而產(chǎn)生的空氣污染，所有材料封閉在密閉容器里，減少了試驗(yàn)過程產(chǎn)生的損耗。

3.1 基于濕法研磨的再生細(xì)骨料整形技術(shù)研究

3.1.1 試驗(yàn)操作? 本試驗(yàn)采用濕磨裝置對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行研磨，設(shè)置濕磨機(jī)的研磨速度分別為250rad/s、300rad/s、350rad/s和400rad/s，研磨時(shí)間分別為5min、10min、20min、30min和40min。研磨球選用直徑3mm帶有磁性的不銹鋼鋼球，水料比為m水：m料=1：1。用大量的自來水沖洗再生細(xì)骨料表面的廢漿料，將清洗后的再生細(xì)骨料放入55℃烘干箱烘干24h后分別稱取質(zhì)量，將每組再生細(xì)骨料放進(jìn)密封袋并保存留用。為了更清楚濕法研磨技術(shù)對(duì)再生細(xì)骨料的剝離效果，利用足量的鹽酸分別對(duì)濕磨后的再生細(xì)骨料清洗表面多余的硬化廢漿料，從而分析濕磨機(jī)的研磨速度和研磨時(shí)間對(duì)再生細(xì)骨料的剝離效果。

3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析? 從表2和表3數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知，當(dāng)研磨時(shí)間一定時(shí)，再生細(xì)骨料的質(zhì)量跟著研磨速度的增加在下降，其表面的漿料也在減少，但是變化的程度與研磨速度有關(guān)。當(dāng)研磨速度一定時(shí)，再生細(xì)骨料的質(zhì)量隨著研磨時(shí)間的遞增而下降，其表面漿料的減少程度不一。試驗(yàn)設(shè)置對(duì)照組，將用質(zhì)量為100g原生細(xì)骨料用足量的鹽酸進(jìn)行剝離，所含真正的骨料為62.9g，進(jìn)而對(duì)比分析可以得知最佳的剝離效果。通過細(xì)骨料中表面的水泥漿與骨料之間的對(duì)比關(guān)系和剝離后細(xì)骨料中骨料與原細(xì)骨料中骨料之間的對(duì)比關(guān)系可知，研磨時(shí)間在5min和10min，研磨速度為250rad/s、300rad/s、350rad/s和400rad/s時(shí)，細(xì)骨料的骨料保持率分別從99.8%、92.4%、88.4%和84.6%降低到96.3%、89.4%、79.7%和68.4%，其中骨料保持率較高的細(xì)骨料，其剝離的效果較好。當(dāng)研磨速度達(dá)到350rad/s，研磨時(shí)間為10min，細(xì)骨料的漿骨剝離的效果最佳。

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3.2 不同置換率再生細(xì)骨料對(duì)再生砂漿的影響

3.2.1 配合比設(shè)計(jì)? 本試驗(yàn)按照《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》M10砌筑水泥砂漿配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用最佳的濕磨技術(shù)對(duì)再生細(xì)骨料進(jìn)行剝離，將剝離后的再生細(xì)骨料進(jìn)行清洗-烘干處理并使用，膠砂比為1：5.04，水膠比為0.87：1，稠度為50～70mm，置換率分別設(shè)定為100%、70%、50%、30%，配合比設(shè)計(jì)如表4所示。

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3.2.2 強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果與分析

由表5可知，再生砂漿的需水量隨著置換率的增加而增加，這說明再生砂漿中含有硬化后的漿料，吸水率增加，這說明其表觀密度變大。由表5可知，再生砂漿的抗壓強(qiáng)度隨著置換率的增加先增大后減小，當(dāng)置換率接近50%時(shí)，再生砂漿的抗壓強(qiáng)度最大。置換率達(dá)到完全可以替代標(biāo)準(zhǔn)砂漿時(shí)，再生砂漿的強(qiáng)度下降不明顯，這說明經(jīng)過濕磨處理后的再生細(xì)骨料表面活性增強(qiáng)，濕法研磨優(yōu)化處置效果較好。

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4? 結(jié)語

①?gòu)U棄混凝土簡(jiǎn)單破碎后得到的再生細(xì)骨料表面棱角較多，表面粗糙，密度較低，吸水率較高和許多細(xì)小的裂紋。針對(duì)再生細(xì)骨料的這個(gè)特點(diǎn)，可以提出多種改性的方案，本文提出了一種全新的濕法研磨技術(shù)，確定了最佳的剝離效果，即研磨速度為350rad/s，研磨時(shí)間為10min。②再生細(xì)骨料經(jīng)過濕法研磨整形技術(shù)后，再生砂漿的工作性能有所提高，當(dāng)置換率達(dá)到50%，其力學(xué)性能最佳。置換率逐漸增加時(shí)，再生砂漿的需水量也跟著增加。隨著置換率的增加，再生砂漿的抗壓強(qiáng)度先增加后減小。③未經(jīng)優(yōu)化的再生細(xì)骨料在砂漿中性能較差，本文沒有做出實(shí)質(zhì)性對(duì)比，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，不同置換率再生砂漿的抗壓強(qiáng)度升高降低變化不明顯，說明經(jīng)過濕法研磨優(yōu)化的再生細(xì)骨料可以代替標(biāo)準(zhǔn)砂，其性能較好。

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