再生細骨料和石粉制備濕拌砂漿的試驗研究

連亞明，楊善順，陳超，徐仁崇

（1. 廈門市建筑科學研究院集團股份有限公司，福建 廈門 361004；2. 廈門天潤錦龍建材有限公司，福建 廈門 361027）

Lian Yaming1,2, Yang Shanshun1,2, Chen Chao1,2, Xu Renchong1,2

(1. Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd., Xiamen 361004; 2. Xiamen Tianrun Jinlong Building Material Co., Ltd., Xiamen 361027)

再生細骨料和石粉制備濕拌砂漿的試驗研究

連亞明1,2，楊善順1,2，陳超1,2，徐仁崇1,2

（1. 廈門市建筑科學研究院集團股份有限公司，福建 廈門 361004；2. 廈門天潤錦龍建材有限公司，福建 廈門 361027）

以不同比例再生細骨料取代天然砂，研究了再生細骨料摻量對濕拌砂漿及摻石粉濕拌砂漿基本性能的影響。結果表明：再生細骨料對濕拌砂漿性能影響較為顯著，石粉取代部分細骨料對再生細骨料濕拌砂漿性能具有改善作用。綜合分析，再生細骨料摻量為 30%、石粉摻量為 10%，可制備性能較優的濕拌砂漿。

廢棄混凝土試塊；再生細骨料；石灰石粉；濕拌砂漿

Lian Yaming1,2, Yang Shanshun1,2, Chen Chao1,2, Xu Renchong1,2

(1. Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd., Xiamen 361004; 2. Xiamen Tianrun Jinlong Building Material Co., Ltd., Xiamen 361027)

0 前言

伴隨著城市及各類基礎設施的建設，混凝土拌合物用量日益增多，預拌混凝土企業、工程檢測機構等單位在生產、檢測和研發過程中產生了大量的廢棄混凝土試塊。目前，這些廢棄混凝土試塊主要作為垃圾被填埋，需要投入大量人力、物力和財力，不僅造成了極大的資源浪費，還給環境帶來不利的影響。有效回收利用廢棄混凝土塊，對實現建筑垃圾資源化，實現資源的循環利用，發展循環經濟具有重要意義。與建筑垃圾中的廢棄混凝土相比，廢棄混凝土試塊質地純粹，基本上無雜質（如鋼筋、磚塊、木屑、塑料等），具有較好的再生利用價值。將廢棄混凝土塊經破碎、分級并按一定的比例混合后可生產再生骨料，再生骨料可用于生產再生混凝土和再生砂漿。

由于再生骨料表面孔隙較多，同時附著有大量硬化的水泥砂漿，與天然粗骨料相比，再生骨料具有高空隙率和高吸水性的特征[1]。為了避免其對再生混凝土、再生砂漿的性能帶來不良影響，往往需要提高外加劑摻量、摻入摻合料、采用增加用水量（附加用水量）、預濕骨料的辦法控制拌合物和易性，減少坍落度和稠度損失。石粉作為一種惰性摻合料，添加到再生混凝土、再生砂漿中，具有一定的減水和潤滑作用，可以改善拌合物流動性、粘聚性和保水性。開發利用石粉作為水泥制品摻合料具有潛在的巨大市場，同時具有顯著的經濟、社會和生態意義。本文擬通過再生細骨料取代部分天然集料，制備中低強度濕拌砂漿，研究再生細骨料摻量對濕拌砂漿及摻石粉濕拌砂漿基本性能的影響。

1 試驗

1.1 原材料

（1）水泥：華潤水泥（龍巖）有限公司 42.5 級普通硅酸鹽水泥，物理性能見表 1。

表1　水泥各項物理化學指標

（2）石粉：福建弘高石粉綜合利用有限公司石灰石粉，其主要化學成分見表 2。

表2　石灰石粉主要成分 %

（3）天然砂：河砂或淡化海砂，細度模數 2.7，含泥量0.9%。

（4）再生細骨料：由廢棄混凝土試塊破碎、整型、篩分制備而成，細度模數 2.4，含泥量 1.1%，吸水率 16.9%，表觀密度 2360kg/m3，堆積密度 1380 kg/m3。

（5）外加劑

減水劑：福建科之杰新材料有限公司 P-400S 型聚羧酸高效減水劑，減水率 18%，含固量 6.4%。

緩凝劑：福建科之杰新材料有限公司 KZJ-M200 型砂漿開放時間調節劑，含固量 13%。

（6）纖維素醚：上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供的羥丙基甲基纖維素醚（HPMC），粉末狀，Ⅱ型，粘度為100000MPa·s。將 HPMC 緩慢加入 75℃ 左右蒸餾水中攪拌溶解，配制成質量分數為 0.5% 的溶液備用。

（7）水：自來水。

1.2 試驗配合比

根據 JGJ/T 98—2010《砌筑砂漿配合比設計規程》設計砂漿配合比。摻石粉濕拌砂漿其石粉的取代為 10% 的細集料，配合比設計如表3所示。

表3　配合比 kg/m3

1.3 試驗方法

（1）試驗條件環境溫度為 20℃±2℃，相對濕度為50%～60%。

（2）砂漿的物理性能試驗：砂漿的稠度、保水率、凝結時間等指標的測定參照 JGJ 70—2009《建筑砂漿基本性能的試驗方法標準》進行。

（3）砂漿的力學性能試驗：砂漿抗壓強度的測定參照JGJ 70—2009《建筑砂漿基本性能的試驗方法標準》進行，采用 70.7mm×70.7mm×70.7mm 的立方體試件。

2 試驗結果與分析

試驗結果如表4所示。

表4　試驗結果

2.1 再生細骨料對濕拌砂漿性能影響

圖 1 顯示了再生細骨料摻量對砂漿稠度的影響。由圖 1可知，隨著再生細骨料摻量的增加，濕拌砂漿拌合物稠度顯著降低，當再生細骨料全部取代天然砂時，濕拌砂漿稠度僅為 53mm，降低幅度達 36mm，只可作地面砂漿。隨再生細骨料摻量增加，濕拌砂漿拌合物稠度損失逐漸增大，再生細骨料全部取代天然砂時，濕拌砂漿拌合物 5h 稠度僅為 38mm，損失達到 15mm，已不能滿足濕拌砂漿性能要求。因此，再生細骨料顯著降低濕拌砂漿拌合物稠度，稠度損失變大。

圖1　再生細骨料摻量對稠度的影響

圖2　再生細骨料摻量對保水率和凝結時間的影響

圖3　再生細骨料摻量對抗壓強度的影響

圖 2 顯示了再生細骨料摻量對砂漿保水率和凝結時間的影響。由圖 2 可知，隨著再生細骨料摻量增加，濕拌砂漿拌合物保水率有適當增長，但增長幅度較低，當再生細骨料全部取代天然砂時，砂漿拌合物保水率僅增加 1.2%。隨再生細骨料摻量增加，濕拌砂漿凝結時間顯著降低，當摻量為 30%時，凝結時間為 22.4h，縮短了 4.1h；當摻量為 50% 時，凝結時間為 10.6h，縮短了 15.9h；當再生細骨料全部取代天然砂時，凝結時間僅為 8.3h，與不摻再生細骨料濕拌砂漿相比縮短了 18.2h。因此，再生細骨料對濕拌砂漿拌合物保水性影響較小，可適當增加保水率，但能顯著影響濕拌砂漿的凝結時間，使之大幅度縮短。

與天然河砂相比，再生細骨料表面粗糙、尖銳有棱角，顆粒間有嵌擠作用，使濕拌砂漿拌合物流動性變差[2]；其次，再生細骨料吸水性大，導致濕拌砂漿拌合物初始稠度顯著降低，與此同時再生細骨料吸收了一部分水分，二者協同使砂漿保水性有適當增加；再生細骨料吸附的水分散失較快，和骨料棱角性特點使濕拌砂漿稠度損失較大，砂漿很快變成干硬性狀態，凝結時間大幅縮短。

圖 3 顯示了再生細骨料摻量對砂漿抗壓強度的影響。由圖 3 可知隨再生細集料摻量的增加，濕拌砂漿 7d 和 28d 抗壓強度呈逐漸增長趨勢。因此，再生細集料能提高砂漿抗壓強度。再生細骨料棱角性指數較大，硬化后的砂漿的力學性能得到適當改善[2]。再生細骨料中含有適量石粉，石粉可以改善濕拌砂漿拌合物和易性，改善砂漿的孔結構和界面結構，使力學性能得到進一步改善[3]。綜合考慮再生細骨料對濕拌砂漿性能的影響，其取代率不宜大于 30%。

2.2 再生細骨料對摻石粉濕拌砂漿性能的影響

圖 4 顯示了再生細骨料摻量對摻石粉砂漿稠度的影響。由圖 1、4 可知，石粉取代 10% 的砂，隨再生細集料摻量增加，濕拌砂漿拌合物初始稠度呈降低趨勢，稠度損失率呈增長趨勢，但相較于未摻石粉的濕拌砂漿，當再生細集料取代率為 0%、10%、30%、50%、80%、100% 時，濕拌砂漿拌合物初始稠度分別提高了 9mm、9mm、11mm、14mm、15mm、9mm，稠度損失率分別降低了 1.9%、1.5%、2.7%、1.3%、4.4%、2.5%。因此，摻入石粉可以改善再生細骨料濕拌砂漿拌合物的初始稠度和稠度損失。

圖4　再生細骨料對摻石粉砂漿稠度的影響

圖 5 顯示了再生細骨料摻量對摻石粉砂漿保水率和凝結時間的影響。由圖 2、5 可知，石粉取代 10% 的砂，隨再生細集料摻量增加，濕拌砂漿拌合物保水率、凝結時間有適當增長，但增長幅度較低。相較于未摻石粉的濕拌砂漿，當再生細骨料取代率為 0%、10%、30%、50%、80%、100%時，濕拌砂漿拌合物保水率分別提高了 1.4%、0.4%、1.2%、0.3%、0.6%、0.4%，凝結時間分別提高了1.3h、0.8h、0.8h、0.5h、0.2h、-0.1h。因此，隨著再生細骨料摻量的增加，石粉對再生細集料濕拌砂漿拌合物保水性和凝結時間的改善作用影響越來越小。根據石粉自身性質及研究表明[4-5]，石粉是一種惰性摻合料，取代細集料使砂漿拌合物漿體量增多，改善了拌合物的粘聚性、流動性和保水性；同時，石粉作為一種具有微集料效應、形態效應的粉體填充砂漿空隙，具有減水和潤滑作用，且發揮其級配效應，使漿體級配更合理，進一步提高了砂漿拌合物稠度和保水率。

圖5　再生細骨料對摻石粉砂漿保水率和凝結時間的影響

圖6　再生細骨料對摻石粉砂漿抗壓強度的影響

圖 6 顯示了再生細骨料摻量對摻石粉砂漿抗壓強度的影響。由圖 3、6 可知，石粉取代 10% 的砂，隨再生細骨料摻量的增加，相較于未摻石粉的濕拌砂漿，濕拌砂漿 7d 和 28d抗壓強度均有一定程度的增長。石粉取代細集料，使拌合物漿體總量增多，降低了體系“實際水膠比”，使濕拌砂漿粘聚性增加，提高了抗壓強度。同時其微集料效應、形態效應、填充效應使砂漿體系級配更合理，有利于砂漿力學性能的發展。此外，大量的細微石粉顆粒在漿體中可發揮其晶核作用[6]，它能夠使水泥顆粒被石粉顆粒充分包裹，為水泥水化創造有利條件，從而提高砂漿強度。

3 結論

（1）再生細骨料對濕拌砂漿的稠度、稠度損失、凝結時間的負面影響較為顯著。隨著再生細骨料摻量增加，砂漿的稠度、凝結時間降低明顯，稠度損失率明顯增大，但砂漿的強度有所增強。

（2）適量的石粉取代細集料能改善再生細骨料濕拌砂漿拌合物稠度、粘聚性和保水性，同時提高濕拌砂漿的抗壓強度。

（3）當再生細骨料摻量為 30%、石粉摻量為 10%時，制備的濕拌砂漿各項性能指標較優。

[1] 孫躍東，肖建莊．再生混凝土骨料[J]．混凝土，2004,06: 33-36．

[2] 吳明威，付兆崗，李鐵翔，等．機制砂中石粉含量對混凝土性能影響的試驗研究[J]．鐵道建筑技術，2000,04: 46-49．

[3] 楊曉燕．機制砂在預拌砂漿中的應用研究[D]．重慶：重慶交通大學，2010．

[4] 江達宣，連亞明，王培新，等．花崗巖石粉對混凝土性能影響研究[J]．商品混凝土，2015(1): 37-39．

[5] 李保亮，柏立貴，徐洪偉，等．石粉對水泥及混凝土性能的影響[J]．商品混凝土，2013(2): 51-57．

[6] I.Soroka, N.Settern. The effect of Fillers on strength of cement mortars [J]. Cement and Concrete Research 6 (1975): 367-376.

［通訊地址］福建省廈門市海滄區東孚鎮鳳山村風美四路 39號（361027）

Experimental investigation on recycled fine aggregate and limestone power in premixed wet mortar

This paper concentrates on the influence of the basic performance of recycled fine aggregate content of mortar and the mixed stone powder wet mixing mortar by different proportion of recycled fine aggregate instead of natural sand. The results show that recycled fine aggregate has a pronounced effect for basic performance of Premixed wet mortar. And it has a promoting effect for premixed wet mortar when powder to replace part of fine aggregate. Emphasized, when the dosage of recycled fine aggregate is 30%, the dosage of limestone power is 10%, wet mixing mortar has a best performance.

wasted concrete block; recycled fine aggregate; limestone power; premixed wet mortar

連亞明，男，助理工程師，從事混凝土研發工作。