廢塑料在景觀砂漿中的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性分析

李永紅 （淮南市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)定額站，安徽 淮南 232001）

1 引言

在國(guó)家大力推進(jìn)節(jié)能減排和“綠水青山”建設(shè)的背景下，廢棄物的資源化利用和天然砂石替代品的開發(fā)成為建筑行業(yè)所要面臨的重要課題。廢塑料因產(chǎn)量巨大，不易降解，易產(chǎn)生毒害產(chǎn)物，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響顯著，如何有效處置和利用廢塑料受到了廣泛的關(guān)注。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究表明，可采取塑料顆粒取代部分天然砂石制備廢塑料基混凝土或砂漿，不僅可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；{廢塑料巨大存量，還能一定程度緩解砂石原料緊缺問題，實(shí)現(xiàn)固廢高值資源化利用，潛力巨大。然而，研究發(fā)現(xiàn)，因廢塑料力學(xué)強(qiáng)度弱于所取代砂石，且彈性模量較低，在膠結(jié)體系中僅起到了簡(jiǎn)單充填作用，并在受力后與周邊水泥漿脫離，成為空隙占位，顯著降低所制備混凝土或砂漿的力學(xué)性能?？梢姡瑥U塑料對(duì)砂漿力學(xué)性能的影響約束了其在該領(lǐng)域中的推廣與應(yīng)用，尋找廢塑料水泥基膠結(jié)體的合適應(yīng)用方向是非常必要的。

為此，本文提出采用廢塑料取代天然砂制備非承重景觀用砂漿，不僅避免廢塑料砂漿力學(xué)性質(zhì)差的問題，而且還可提高其延性變形能力，減輕自重，對(duì)廢塑料的資源化應(yīng)用具有重要意義?；诖?，本文采用廢塑料等體積替代河砂，研究了體積替代率與砂漿強(qiáng)度的關(guān)系，為廢塑料景觀砂漿的應(yīng)用提供參考。

2 材料與方法

2.1 材料

采用海螺水泥有限公司出產(chǎn)的P.O.42.5水泥，水泥性質(zhì)如表1所示。砂為普通淮河黃砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，表觀密度2650 kg/m，水為普通自來水。塑料顆粒由浙江余姚公司生產(chǎn)，密度為0.92g/cm。

水泥的表觀密度和化學(xué)組成 表1

2.2 配合比

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)組水灰比為0.45，砂含量50%，采用廢塑料等體積替代河砂，替代量分別為0、15%、30%、45%、60%、70%和100%，見表2。

塑料砂漿配合比（g·kg-1） 表2

2.3 試驗(yàn)方法

將新拌塑料砂漿澆入50 mm×50 mm×50 mm的立方體試模中，并放置在溫度為(23±1)℃和相對(duì)濕度＞95%的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)24 h，拆模后繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。測(cè)試各組試塊3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度，4個(gè)試塊為一組，結(jié)果取平均值。在抗壓測(cè)試前，擦干試件表面水分，并用精密電子秤稱取試塊質(zhì)量。

使用Sirion200型鎢燈絲掃描電子顯微鏡(SEM)研究塑料砂漿的微觀形貌，樣品達(dá)到對(duì)應(yīng)齡期時(shí)用乙醇進(jìn)行浸泡停止進(jìn)一步水化。SEM測(cè)試前，用真空泵對(duì)樣品進(jìn)行充分干燥。

3 結(jié)果與討論

3.1 抗壓強(qiáng)度

圖1給出了不同替代率下廢塑料砂漿的3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度值?？傮w上看，隨著廢塑料替代河砂量的增多，砂漿的早期及長(zhǎng)期強(qiáng)度都呈明顯的下降趨勢(shì)。砂漿的這種強(qiáng)度下降趨勢(shì)主要是由于廢塑料作為骨料強(qiáng)度遠(yuǎn)不及河砂所致。然而，盡管用塑料100%替代河砂，28d砂漿抗壓強(qiáng)度相對(duì)于對(duì)照組減少達(dá)67.3%，但仍具有8.76MPa的抗壓強(qiáng)度，具有作為景觀砂漿的潛力。

圖1 不同替代率下廢塑料砂漿抗壓強(qiáng)度

3.2 抗壓強(qiáng)度降低率與塑料替代率的關(guān)系

圖2對(duì)塑料替代河砂率與砂漿抗壓強(qiáng)度降低率的關(guān)系進(jìn)行了擬合，擬合結(jié)果表明二者近似成線性關(guān)系，這也與陳海明等研究相符。比較a,b,c三條曲線可以看出，c曲線各點(diǎn)離散性最低，最具代表性。由此，可得替代率與抗壓強(qiáng)度降低率經(jīng)驗(yàn)公式：

C=4.72+64.57r

其中：C為砂漿強(qiáng)度降低率；

r是塑料替代河砂率。此經(jīng)驗(yàn)公式可為廢棄塑料用作景觀砂漿提供參考。

3.3 微觀形貌分析

圖3為塑料砂漿28dSEM圖，其中a),b)為全河砂砂漿，c),d)塑料100%替代河砂。對(duì)比全河砂砂漿與全塑料砂漿SEM圖可發(fā)現(xiàn)，以河砂作為骨料的砂漿致密性較好，電鏡圖下幾乎觀察不到裸露的河砂顆粒，說明河砂與水化產(chǎn)物能夠較好地粘結(jié)在一起。而塑料作為骨料100%替代河砂時(shí)，能夠觀察到裸露的塑料表面，且水化產(chǎn)物與塑料顆粒間觀察到一定的空隙，同時(shí)形成了較弱的界面過渡區(qū)，這也是導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度降低的原因之一。然而，塑料顆粒周圍聚集的水化產(chǎn)物也說明塑料對(duì)水化產(chǎn)物具有一定的凝聚力，具有替代河砂作為景觀砂漿骨料的潛力。

圖3 塑料砂漿電鏡圖: a),b)替代率0%;c),d)替代率100%.

3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

圖4給出了3d，7d和28d不同塑料替代河砂率下砂漿試塊的質(zhì)量變化。圖中可明顯看出，隨著替代率的增大，塑料砂漿試塊質(zhì)量相對(duì)對(duì)照組明顯減小。尤其是塑料100%替代河砂時(shí)，28d砂漿試塊質(zhì)量較對(duì)照組減少40.5%，由此算出，可減少砂漿質(zhì)量899kg/m，說明塑料替代河砂作為骨料時(shí)，在具有一定的強(qiáng)度下，可大幅減小結(jié)構(gòu)自重，具有作為景觀砂漿的潛力。

圖4 不同替代率塑料砂漿的質(zhì)量

根據(jù)安徽省淮南市2021年第1期建設(shè)工程材料市場(chǎng)價(jià)格信息，42.5水泥525元/t，河砂190元/t，以替代率0%的R0組為成本價(jià)格，可推算各替代率下塑料砂漿經(jīng)濟(jì)價(jià)值如圖5?？砂l(fā)現(xiàn)，體積替代率是影響塑料砂漿經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵因素，替代率越大，經(jīng)濟(jì)價(jià)值越高。隨著替代率的增大，塑料砂漿經(jīng)濟(jì)價(jià)值從R0的0元/m逐漸提高到R100的258元/m。同時(shí)（結(jié)合圖4），塑料砂漿質(zhì)量由R0的2210kg/m降低至R100的1311kg/m。

4 結(jié)論

本文研究了不同替代率下廢塑料景觀砂漿的性能的抗壓強(qiáng)度與微結(jié)構(gòu)特征，得出以下結(jié)論：

①采用廢塑料取代天然砂會(huì)降低景觀砂漿的抗壓強(qiáng)度，強(qiáng)度降低率與廢塑料摻量近似成線性關(guān)系，但其抗壓強(qiáng)度仍能滿足景觀砂漿要求；

②廢塑料與水泥漿粘結(jié)力較差，存在較多空隙，形成薄弱界面；

③采用廢塑料取代河砂可大幅減小砂漿自重，顯著提高廢塑料經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具有突出的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。