廢棄混凝土再生砂粉對濕拌砂漿性能的影響

陳均僑 曹小榮

（廣東浪淘砂新型材料有限公司）

0 前言

國家“十四”五規(guī)劃綱要中指出，全面推行循環(huán)經(jīng)濟理念，構(gòu)建多層次資源高效循環(huán)利用體系。深入推進園區(qū)循環(huán)化改造，補齊和延伸產(chǎn)業(yè)鏈，推進能源資源梯級利用、廢物循環(huán)利用和污染物集中處置，加強大宗固體廢棄物綜合利用。隨著城市的發(fā)展，舊城改造項目的進一步推進，廢棄混凝土產(chǎn)量逐年遞增，現(xiàn)階段處置主要以堆、填為主，此方法占用大量土地，嚴重影響生態(tài)環(huán)境。

現(xiàn)階段廢棄混凝土的回收利用主要是再生骨料，而約30%～40%廢棄混凝土砂粉由于品質(zhì)低未得到有效利用。如何將再生砂粉進行高品質(zhì)的利用，還需要一些技術(shù)方面的突破。本文通過實驗探究廢棄混凝土再生砂粉對濕拌砂漿性能的影響，并為再生砂粉制備濕拌砂漿的有效利用提供改進方案。

1 廢棄混凝土再生砂粉的性質(zhì)

1.1 廢棄混凝土再生砂粉的物理性質(zhì)

廢棄混凝土再生砂粉的成分比較復(fù)雜，再生砂粉中的水泥石顆粒具有較多的孔隙，其結(jié)構(gòu)密實性不好。再生砂粉中砂子的形狀不規(guī)則，表面棱角明顯，顆粒級配較差，不是太粗就是太細。再生細骨料表觀密度和松散堆積密度比河砂小，這是由其構(gòu)造決定的，再生細骨料表觀密度低的主要原因是再生骨料表面大部分包裹著一層硬化水泥砂漿，水泥砂漿孔隙率大，堆積密度小。

1.2 廢棄混凝土再生砂粉的化學(xué)性質(zhì)

朱坤學(xué)等人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)[1]廢棄混凝土再生砂粉中主要化學(xué)物質(zhì)有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，主要礦物為花崗巖骨料、河砂、石英、長石和粘結(jié)廢舊砂漿中含有Ca(OH)2、水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物等，因此，再生砂粉中的微粉具有一定的水泥活性。這些物質(zhì)的存在會影響新拌砂漿中水泥水化的速度。

2 試驗方法及原材料

設(shè)計M10 抹灰砂漿配合比試驗，通過改變再生砂粉的占比0%、10%、20%、30%、40%替代標準砂，研究再生砂粉不同量替代標準砂對濕拌砂漿性能的影響。

原材料中的水泥采用P.O42.5 基準水泥，石粉為石灰石粉，砂為標準砂，再生砂粉為花都某廠制造，由路基C30 混凝土經(jīng)過破碎、篩分、粉末而制得，細度模數(shù)2.57，在烘箱干燥后使用，含水接近0%。設(shè)計配合比見表1，再生砂粉顆粒級配篩分數(shù)據(jù)見表2，篩分后的砂粉見圖1。

圖1 再生砂粉圖片

表1 M10 再生砂粉濕拌砂漿配合比設(shè)計（㎏/m3）

表2 再生砂粉級配測試結(jié)果

3 試驗結(jié)果分析

3.1 不同摻量的再生砂粉對濕拌砂漿保塑性能的影響

從圖2 可知，隨著再生砂粉摻量的增高，濕拌砂漿的稠度損失率越大，其主要原因是因為再生砂粉顆粒內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)比較豐富，結(jié)構(gòu)不密實，濕拌砂漿拌和初期沒有充分飽和吸水，拌和完成后砂漿中的自由水慢慢通過毛細孔效應(yīng)逐步滲入顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而導(dǎo)致濕拌砂漿稠度損失過快。

圖2 不同摻量的再生砂粉對濕拌砂漿稠度的影響

3.2 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿凝結(jié)時間的影響

從圖3 可知，隨著再生砂粉摻量的增大，濕拌砂漿的凝結(jié)時間對應(yīng)縮短，其中主要原因是因為再生砂粉中含有水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2的影響，水泥水化反應(yīng)如下所示：

圖3 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿凝結(jié)時間的影響

3CaO·SiO2+6H2O=3CaO·SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·SiO2·3H2O+Ca(OH)2

3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

反應(yīng)產(chǎn)物中的Ca（OH)2在遇水后增加了濕拌砂漿體系中鈣離子、氫氧根離子的濃度，促進了砂漿中水泥的水化反應(yīng)，從而使?jié)癜枭皾{的凝結(jié)時間縮短。

3.3 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿拉伸粘結(jié)強度的影響

從圖4 可知，濕拌砂漿的拉伸粘結(jié)強度是隨著再生砂粉摻量的增加有所降低，原因可能是再生砂粉中的一些粉料影響了水泥漿體的粘性，使砂漿與標準混凝土試塊的粘結(jié)力下降，從而降低了拉伸粘結(jié)強度。

圖4 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿拉伸粘結(jié)強度的影響

3.4 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿抗壓強度的影響

從圖5 可知，隨著再生砂粉摻量的增加，濕拌砂漿的抗壓強度依次降低，主要原因是隨著濕拌砂漿中再生砂粉用量的增加，濕拌砂漿所需的拌和水增加，因此砂漿配合比中的水灰比隨著再生砂粉用量的增加而增大，濕拌砂漿的抗壓強度因水灰比的增加而降低。其中再生砂濕拌砂漿的用水量要略高于標準砂濕拌砂漿，這是由于再生砂表面附著水泥漿的砂粒較為粗糙，孔隙率較大，并且內(nèi)部含有微裂縫[2]，導(dǎo)致其吸水率大于機制砂，故用水量高。

圖5 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿抗壓強度的影響

3.5 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿保水性的影響

從圖6 可知，濕拌砂漿中再生砂粉含量的增加對濕拌砂漿的保水性的影響不是很大。再生砂粉中的水泥石顆粒具有較多的孔隙，粉體顆粒中的孔隙可以通過毛細效應(yīng)將濕拌砂漿體系中的水分吸入進粉體顆粒內(nèi)部，因此，濕拌砂漿的保水性更好。

圖6 不同摻量再生砂粉對濕拌砂漿保水性的影響

4 總結(jié)

結(jié)果表明，濕拌砂漿中再生砂粉的摻量越大，濕拌砂漿拌和水用量越大，砂漿的抗壓強度越低，稠度損失越大，凝結(jié)時間縮短，即再生砂粉制備的濕拌砂漿的凝結(jié)時間縮短嚴重，砂漿保塑效果變差，同時濕拌砂漿的抗壓強度降低。

針對再生砂粉制備濕拌砂漿的不足，可以通過改進外加劑解決。第一，研發(fā)出一種適用于再生砂粉的濕拌砂漿開放時間調(diào)節(jié)劑，此種調(diào)節(jié)劑可以有效地降低再生砂粉對新拌濕拌砂漿中水泥水化的促進作用，使?jié)癜枭皾{能夠達到設(shè)定的開放時間。第二，改進現(xiàn)有的濕拌砂漿砂膠，降低因使用再生砂粉而增加的用水量，使?jié)癜枭皾{的水灰比恢復(fù)正常，就可以有效地改善濕拌砂漿的抗壓強度。