摻硅粉再生砂漿基本性能研究

梁　芮　關　挺

(1.新疆大學，烏魯木齊　830047；2.中建新疆建工(集團)有限公司，烏魯木齊　830047)

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摻硅粉再生砂漿基本性能研究

梁芮1關挺2

(1.新疆大學，烏魯木齊830047；2.中建新疆建工(集團)有限公司，烏魯木齊830047)

【摘要】將收集的廢棄混凝土破碎細集料篩除粒徑大于0.75mm的細集料，基于正交試驗，研究不同再生細集料取代率、硅粉取代率和減水劑摻量對砂漿工作性能、抗壓強度和抗剪強度的影響，得出各因素的主次順序和各因素的影響權重，通過層次分析法得出摻硅粉再生砂漿的最優配合比。以此以期為再生砂替代砂漿中天然砂提供理論依據。

【關鍵詞】再生砂漿；硅粉；再生細集料

引言

當前我國城市化進程正在不斷加快，基礎建設正在蓬勃發展，每年全國各地施工建設和拆遷改造產生的建筑垃圾超過15億噸。大量的建筑垃圾造成了嚴重的資源浪費、環境污染和占用耕地的問題。將建筑垃圾再生利用是解決建筑垃圾的問題重要途徑。建筑垃圾中主要部分是廢棄混凝土，將廢棄混凝土作為再生集料，是解決廢棄混凝土問題的重要途徑。

目前對再生粗集料用于混凝土的相關研究已經有了較大的發展，但再生細集料的研究相對較少，再生細集料用于砂漿的研究更少?；谝陨显?，對廢棄混凝土進行破碎，收集破碎所得細集料，利用正交試驗，討論再生細骨料取代率、硅粉取代率和減水劑摻量對再生砂漿工作性能、抗壓強度和抗剪強度的影響。

1原材料

(1)水泥：新疆烏魯木齊市紅雁池電廠有限公司生產的紅雁牌P·F32.5R水泥。(2)天然細骨料：采用天然中砂，其中細度模數為2.44，含泥量為15.06%，含水率為0.36%，表觀密度為2705kg/m3，堆積密度為1582.65kg/m3，空隙率41.50%。(3)再生細骨料：烏魯木齊地區破碎細磚砂，其中細度模數2.02，含水率為0.71%，表觀密度為2345kg/m3，堆積密度為1150.9kg/m3，空隙率為50.9%。(4)活性礦物摻合料：硅粉來自伊寧市。(5)水：烏魯木齊地區自來水。(6)減水劑：萘系高效減水劑。

表1　天然細骨料物理性能

表2　再生細骨料物理性能

表3　砂的篩分結果

2試驗方案

分別采用再生細集料取代率進行正交試驗配合比設計，砂漿試塊尺寸為40mm×40mm×160mm，試塊共有16組，每組抗折3塊，抗壓6塊，砂漿的稠度要控制在60～90mm之間，并測試砂漿的分層度。裝模24h后拆模，并于標準條件下養護至齡期，測其3d、7d、28d抗折強度和抗壓強度。

3正交試驗試驗研究

3.1正交試驗設計

本試驗共3個因素，再生細骨料取代率(因素A)個水平，分別為；硅粉取代率(因素B)個水平，分別為；減水劑摻量(因素C)個水平，編制因素水平表，具體見表4。

表4　因素水平表

試驗選用正交表，安排16組試驗，試驗配合比見表5。

4試驗結果及分析

4.1試驗結果

4.2極差法分析

表5　材料用量表

表6　抗壓強度表

表7　抗折強度表

表8　極差分析表

表9　極差分析表

圖1　因素水平與沉入度的關系

圖2　因素水平與分層度的關系

圖3 　因素水平與28天抗折強度的關系

圖4　因素水平與28天抗壓強度的關系

由極差分析表分析可知：摻硅粉再生砂漿工作性能沉入度影響因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量>硅粉摻量；對分層度影響的主次順序為：硅粉摻量>減水劑含量>再生細骨料取代率；7天抗壓強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>硅粉摻量>減水劑含量；影響28天抗壓強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量 >硅粉摻量；7天抗折強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>硅粉摻量>減水劑含量；影響28天抗折強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量 >硅粉摻量；這是因為微硅粉砂漿使誘導期縮短，具有早強的特性。因此對7天的影響強度比28天的大。

各因素各水平與沉入度的關系見圖，沉入度隨減水劑含量和硅粉摻量的增大而出現先增大后減小有增大的規律；而隨再生細骨料的增大而出現先減小后增大規律。分析還可以看出，過多的摻入硅粉對拌合物和易性不利，當硅粉的摻量為15%時，拌合物和易性最小。

各因素各水平與抗壓強度的關系：抗壓、抗折強度隨減水劑含量的增大而先減小后增大，隨再生細骨料取代率的增大而減小，抗壓強度隨硅粉摻量的增加而先增大后減小，抗折強度隨硅粉摻量的增加而先減小后增加又減小。

多指標正交分析——功效系數法：假設正交分析考核n個指標(每個指標的功效系數設為di(0≤di≤1)總的功效系數d[8]為d=(d1d2d3…di)1/2。式中(功效系數di表示第i個考核指標的滿意程度，d表示n個指標的總的優劣情況.di的確定方法如下：用di=1表示第i個的指標效果最好，相應的對同列各指標的取值作歸一化處理，并計算總功效系數。則最大總功效系數對應的混凝土配合比最優。

實驗結果：①由極差分析可知：再生細骨料砂漿28天抗壓強度影響因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量 >硅粉摻量；7天抗壓強度的影響因素的主次順序為：再生細骨料取代率>硅粉摻量>減水劑含量；②由功效系數可以看出：若不考慮再生細骨料要進行取代的問題，最優組合為第1組，即減水劑含量為0.8%、再生細骨料取代率為0%、硅粉摻量為5%；③考慮再生細骨料要進行取代的問題，第2組的功效系數最大，即即減水劑含量為0.8%、再生細骨料取代率為30%、硅粉摻量為10%；④雖然第2組的功效系數不是最大的，但是考慮到實際問題，可以采用此組的配合比。

表10　功效系數分析表

注：標有*的為功效系數最大的一組即最優配合比。

表11　功效系數分析表

注：標有*的為功效系數最大的一組即最優配合比。

實驗結果：①由極差分析可知：再生細骨料砂漿28天抗折強度影響因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量 >硅粉摻量；7天抗折強度的影響因素的主次順序為：再生細骨料取代率>硅粉摻量>減水劑含量；②由功效系數可以看出：若不考慮再生細骨料要進行取代的問題，最優組合為第1組，即減水劑含量為0.8%、再生細骨料取代率為0%、硅粉摻量為5%；③考慮再生細骨料要進行取代的問題，第6組的功效系數最大，即即減水劑含量為0.9%、再生細骨料取代率為30%、硅粉摻量為5%；④雖然第6組功效系數不是最大的，但考慮到實際問題，可以采用此組的配合比。

5結論

(1)摻硅粉再生砂漿工作性能沉入度影響因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量>硅粉摻量；對分層度影響的主次順序為：硅粉摻量>減水劑含量>再生細骨料取代率。

(2)7天抗壓強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>硅粉摻量>減水劑含量；影響28天抗壓強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量 >硅粉摻量；7天抗折強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>硅粉摻量>減水劑含量；影響28天抗折強度的因素的主次順序為：再生細骨料取代率>減水劑含量 >硅粉摻量。

(3)由工作性能及力學性能分析可得，不考慮再生細骨料要進行取代的問題，最佳配合比試驗組合為A1B1C1，即減水劑含量為0.8%，再生骨料取代率為0%，硅粉摻量為5%?？紤]再生細骨料要進行取代的問題，抗壓的第2組的功效系數最大，即減水劑含量為0.8%、再生細骨料取代率為30%、硅粉摻量為10%；滿足設計強度要求，對實際工程有一定的指導意義?？拐鄣牡?組的功效系數最大，即減水劑含量為0.9%、再生細骨料取代率為30%、硅粉摻量為5%。

(4)再生細骨料的加入會對砂漿的強度產生不利的影響，但是適當地摻入仍能夠滿足砂漿的使用要求，對建筑垃圾的回收利用有一定的積極影響。硅粉具有較高的活性，且價格低廉，并對再生砂漿工作性能和抗壓，抗折強度有一定的影響，若將硅粉作為摻合料用于砂漿中，成為新型的摻硅粉砂漿，可以節約大量水泥，節約造價，對廢硅粉的有效利用及環境保護有重要的意義。

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作者簡介：梁芮，講師，研究方向為再生混凝土結構等

通訊作者：關挺，高級經理，研究方向為混凝土材料，混凝土結構及施工技術等

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)04-0120-05

Study on Basic Properties of Recycled Mortar Mixed with Silica Powder

LIANG Rui1GUAN Ting2

(1.Xinjiang University，Urumqi 830047；2.Xinjiang Construction Engineering (Group) Co.，Ltd.，Urumqi 830047)

Abstract：The collected waste concrete crushing in addition to 0.75mm diameter was greater than the fine aggregate，based on orthogonal experiment，effects of different recycled fine aggregate replacement ratio，silica fume substitution rate and reducing agent dosage on the performance of mortar，compressive strength and shear strength of the influence that the influence weight of secondary order of each factor and each factor，by level analysis of the silica fume recycled mortar optimized proportion. So in order for recycled sand instead of natural sand mortar and provide a theoretical basis for fine aggregate screens.

Keywords：recycled mortar；silica fume；recycled fine aggregate

項目資助烏魯木齊市建設科技項目-烏魯木齊地區再生混凝土集料應用工程性能研究(2015019)

引用文獻格式：梁芮等.摻硅粉再生砂漿基本性能研究[J].環境與可持續發展，2016，41(4)：120-124.