再生細骨料的不同取代率對砂漿性能的影響

李雯霞（酒泉職業(yè)技術學院，甘肅 酒泉735000）

近年來，隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市化和小城鎮(zhèn)建設進程的加快,城市建筑的更新和市政動遷規(guī)模不斷加大，大量廢舊建筑物和新建工程施工產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，這些垃圾會侵占大量耕地，而且還會導致嚴重的環(huán)境污染,如果能將這些廢舊混凝土回收利用,就能從根本上解決天然骨料日益匱乏及大量混凝土廢棄物造成生態(tài)環(huán)境日益惡化等問題，保證了人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

目前廢舊混凝土再利用的主要途徑是將廢舊混凝土進行破碎、篩分后作為再生粗骨料應用于混凝土中[1]，但在廢舊混凝土破碎過程中會產(chǎn)生大量細小顆粒，這些細小的顆粒不適合作為混凝土的粗骨料使用，可作為再生細骨料用來配制砂。砂漿相對混凝土而言配制強度要求較低，再生骨料由于細粉含量較多帶來的用水量增加對強度的影響比混凝土較輕；另一方面砂漿的應用已經(jīng)從傳統(tǒng)施工現(xiàn)場現(xiàn)配現(xiàn)用的模式逐漸向預拌濕砂漿和預拌干粉砂漿轉化。因此本課題考慮用建筑垃圾產(chǎn)生的再生細骨料配制砂漿，用再生細骨料全部或部分代替天然細骨料，既解決了再生細骨料的處理問題，同時也可節(jié)約建筑工程中所需的大量天然細骨料。

1 實驗

1.1 試驗材料

水泥:32.5 普通硅酸鹽水泥；天然細骨料：河砂，中砂。細度模數(shù)：2.27（級配良好），表觀密度2640（kg/m3），堆積密度1540（kg/m3）；

再生細骨料：實驗室由廢棄混凝土試塊制備，細度模數(shù)2.45，表觀密度2300（kg/m3），堆積密度1320（kg/m3），含泥量6.8%，吸水率6.78%。

減水劑：高效減水劑，減水率25%

1.2 試驗方法

采用全部天然細骨料配制（基準樣）、再生細骨料替代一定比例的天然細骨料及全部再生細骨料配制砂漿。砂漿的強度等級分別為M5、M10 以及M20。

試驗步驟一：采用固定配合比，砂漿配合比按JGJ98-2000《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》進行設計[2]。各材料用量如表1，細骨料用量和水泥用量為固定值，用不同取代率的再生細骨料代替部分天然骨料，用水量一致，觀察砂漿的和易性以及在7 天、28 天的強度。

試驗步驟二：將砂漿的沉入度定為50mm 左右，調(diào)整各配方砂漿減水劑摻量和用水量，使各系列砂漿的下沉度和分層度基本保持一致，觀察再生細骨料對砂漿性能的影響。

2 結果分析討論

2.1 固定配合比下再生細骨料對砂漿性能的影響

表2 為固定砂漿配合比下各系列砂漿的性能測試結果。圖1和圖2是根據(jù)表2的結果繪制的圖。從圖1 可以看出各系列的砂漿的下沉度和分層度都是隨著再生細骨料取代率的增加而降低，說明砂漿的和易性是隨著再生細骨料取代率的增加而逐步下降的。再生細骨料是由廢舊的混凝土破碎后粒徑小于4.75mm 的顆粒組成，含有硬化后的水泥漿顆粒、砂粒和水泥砂漿顆粒，吸水率要比天然細骨料大，水泥用量和用水量相同條件下細骨料的取代率越大，再生細骨料量越多，硬化后的水泥漿顆粒、砂粒和水泥砂漿顆粒多，吸水率大，流動性（下沉度）、分層度會降低，和易性變差。從圖1 中還可看到三個基準砂漿由于加入減水劑而導致下沉度和分層度不是太理想，隨著再生細骨料替代率的增加分層度急劇下降，當再生細骨料取代率達100%時，分層度幾乎為零。細骨料的取代率控制在40%左右，砂漿的和易性較好。

表1 砂漿配合比（1m3 砂漿用量）

圖1 各系列砂漿沉入度與分層度變化

圖2 各系列砂漿7d、28d 強度變化

圖2為固定砂漿配合比下各系列砂漿7 天和28 天的強度對比。從圖上可看到再生骨料代替天然骨料后強度能達到要求，對砂漿強度沒有不利影響，而且同配比下細骨料取代率在20%，40%時28 天強度比天然細骨料的高，這是由于再生細骨料中含有部分未水化的水泥顆粒，吸水后可繼續(xù)水化，增強28 天的強度，而且同配比下通過加入外加劑，使砂漿的下沉度、分層度會下降，改善砂漿的和易性。圖上顯示當細骨料取代率大于60%時，砂漿強度較基準砂漿有所降低，這是由于再生細骨料中含有大量硬化后的水泥砂漿，界面粘結力較小，新舊砂漿的粘結力也較小，在外力作用下較容易被破壞，因此，再生細骨料的取代率過大，強度就會明顯降低。再生細骨料配制砂漿的取代率控制在40%左右，通過加入減水劑在保證和易性的情況下提高強度，或可減少水泥用量，節(jié)約成本。

表2 固定砂漿配合比下各系列干粉砂漿的性能測試結果

2.2 和易性基本相同情況下再生細骨料對砂漿性能的影響

將各系列砂漿的沉入度定為50mm 左右，通過調(diào)整各配方砂漿減水劑摻量和用水量，實現(xiàn)和易性基本相同。試驗結果見3。

將表3 的數(shù)據(jù)繪成圖3、圖4 和圖5。由圖3和圖4 可看出各系列砂漿隨再生骨料的增加，減水劑摻量和用水量均有上升，尤其是減水劑摻量增加較多，這說明再生骨料對砂漿的流動性影響很大，主要是因為再生骨料中有部分干硬后的水泥砂漿，水泥砂漿中空孔隙率比天然細骨料空隙大，吸水率高，對砂漿的流動性和分層度影響很大，取代率越大，對砂漿和易性影響越大。

圖5 是各系列砂漿在和易性大致相同的情況下，不同取代率再生細骨料配制的砂漿7 天和28天的強度對比圖。從圖上可以看出由于用水量的不同，不同取代率的配制出的砂漿強度不一樣，取代率越大，砂漿的強度較基準砂漿強度下降的越大，主要原因是為了達到一定流動性，取代率越大，用水量越多，在水泥用量不變的情況下用水量增加會導致砂漿強度下降，同時再生細骨料取代率大，再生細骨料的內(nèi)部的粘結力較差，都會影響砂漿的強度。

圖3 各系列砂漿減水劑摻量的變化

圖4 各系列砂漿用水量變化

表3 固定沉入度和分層度下砂漿配合比及其性能

圖5 各系列砂漿的強度變化

3 結語

1）用建筑垃圾產(chǎn)生的再生細骨料部分代替天然細骨料配制砂漿，即解決了再生細骨料的處理問題，同時也可節(jié)約建筑施工過程所需的大量天然細骨料。

2）在固定砂漿配合比的條件下，各系列砂漿和易性均隨再生骨料替代量的增加而表現(xiàn)為沉入度顯著下降；再生骨料替代天然骨料對砂漿強度沒有明顯的不利影響。

3）在固定砂漿配合比的條件下，再生骨料代替天然骨料的取代率控制在40%左右，有利于砂漿強度的提高，或可降低水泥用量，節(jié)約成本。

4）在保持和易性一致的條件下，各系列砂漿減水劑摻量和用水量均有上升，尤其是減水劑摻量增加較多，砂漿強度較基準砂漿強度也有所下降。

因此，實際應用過程中，為了保證砂漿的和易性和強度的要求，再生細骨料代替天然細骨料的取代率易控制在40%左右的范圍內(nèi)。

[1]黃宗益，李光華.日本對建設工程副產(chǎn)物和建筑垃圾的處理[J].建設機械技術與管理，2002，15(4)：23-26.

[2]JGJ98-2000. 砌筑砂漿配合比設計規(guī)程. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.