再生磚粉用于玻化微珠保溫砂漿的試驗(yàn)研究

劉伏伏，孫亞洲

（1.山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（山東科技大學(xué)），山東 青島 266590；2.中正信造價(jià)咨詢(xún)有限公司青島分公司，山東 青島 266500）

近年來(lái)，隨著改革的不斷深化，城鄉(xiāng)改造工程逐年增大，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，也導(dǎo)致了建筑垃圾量的猛增同保護(hù)環(huán)境、減少污染的理念之間新的矛盾。如何解決建筑垃圾越來(lái)越多，廢棄的建筑磚塊隨處可見(jiàn)的現(xiàn)象，就變成了現(xiàn)階段要解決的新問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的再利用有多種資源化的途徑，針對(duì)廢棄的建筑黏土磚塊，除用作較大顆粒的集料外，還可以用作水泥的摻合料，通過(guò)破碎、研磨和篩分等多道工序加工成小粒徑的再生磚粉，這也是一種實(shí)現(xiàn)建筑垃圾資源化的有效途徑。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥：膠州水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的P.O 42.5的普通硅酸鹽水泥，3.8%8的80μm方孔篩余量，初凝時(shí)間為100min，終凝時(shí)間為 300min，28d的抗壓強(qiáng)度為50.2MPa，抗折強(qiáng)度為 9.5MPa。

再生磚粉：經(jīng)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)為低于10MPa的廢棄黏土磚塊，經(jīng)表面處理和研磨機(jī)研磨，選用0.3m和0.15mm兩種粒徑的磚末，它的含水量為1.73%，吸水率為41.4%。

玻化微珠：耐火度≥1200℃，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.043W/m·K，筒壓強(qiáng)度≥50MPa，堆積密度＜80kg/m3。可分散乳膠粉：表觀密度540g/L，PH值是6-8，最低成膜溫度0℃。

聚丙烯纖維：廊坊德凱保溫材料銷(xiāo)售有限公司生產(chǎn)，長(zhǎng)度為0.6mm的短纖維，直徑15～45μm。

羥丙基甲基纖維素醚：河北省長(zhǎng)城纖維素有限公司生產(chǎn)，HPMC20萬(wàn)粘度，甲氧基含量為25.8%，羥丙氧基含量為10.5%。

水：實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方法

首先，準(zhǔn)備70.7mm×70.7mm×70.7mm，40mm×40mm×160mm兩種抗壓、抗折試模。然后，用0.3mm粒徑和0.15mm粒徑的再生磚粉，分別替代玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿中0、20%、40%、60%的水泥用量，根據(jù)參考文獻(xiàn)規(guī)范[1-4]中要求的試驗(yàn)方法，按照玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿中一組試驗(yàn)所需的試驗(yàn)用量（表1）拌制砂漿，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d，做7組關(guān)于砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干表觀密度、導(dǎo)熱系數(shù)等物理力學(xué)性能試驗(yàn)。最后，計(jì)算每項(xiàng)性能下試驗(yàn)結(jié)果的算數(shù)平均數(shù)作為最終用作分析的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

玻化微珠保溫砂漿的初始配合比 表1

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

玻化微珠保溫砂漿的物理力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果 表2

2.2 砂漿強(qiáng)度的分析

主要通過(guò)研究摻加了再生磚粉的玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，來(lái)討論再生磚粉的摻量和粒徑對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響。

圖1 再生磚粉對(duì)保溫砂漿強(qiáng)度性能影響曲線(xiàn)

觀察圖1，在再生磚粉的摻量相同，粒徑越小時(shí)，玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度就越大，粒徑為0.15mm，摻量為40%時(shí)，砂漿抗折強(qiáng)度出現(xiàn)最大值，這時(shí)抗折性能最好，并且砂漿的兩項(xiàng)強(qiáng)度的總變化趨勢(shì)相同。再生磚粉的粒徑越細(xì)在保溫砂漿中越容易形成一層保護(hù)膜，充分填充材料間的細(xì)小縫隙，使得玻化微珠組成的砂漿骨架同材料間的致密性提高，從而增強(qiáng)保溫砂漿的強(qiáng)度。在再生磚粉的粒徑相同時(shí)，隨著摻量的增加，玻化微珠保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，而抗折強(qiáng)度出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，20%的磚粉替代量使砂漿的抗壓、抗折強(qiáng)度變化不明顯，在40%以?xún)?nèi)都能滿(mǎn)足Ⅱ型保溫砂漿在GBT20473-2006《建筑保溫砂漿》中的要求，但超過(guò)40%后抗壓、抗折的強(qiáng)度急劇降低，當(dāng)替代量達(dá)到60%時(shí)，各項(xiàng)強(qiáng)度都非常低，也不再滿(mǎn)足要求。這主要是因?yàn)樵偕u粉的替代量不斷增大會(huì)導(dǎo)致水泥的用量相對(duì)越來(lái)越少，水泥起到的粘結(jié)作用被逐漸削弱，材料間的凝聚力的減小使整個(gè)砂漿變得松散，所以摻量越多，砂漿的強(qiáng)度就會(huì)下降越明顯。

試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿中，用0.15mm較細(xì)粒徑的再生磚粉比0.3mm較粗粒徑的再生磚粉，替代水泥量在40%以?xún)?nèi)，砂漿所表現(xiàn)出的強(qiáng)度性能更加優(yōu)越。

2.3 砂漿保溫性能的分析

對(duì)砂漿的保溫性能的分析主要從摻加了磚粉后的玻化微珠保溫砂漿，在干表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)上的變化展開(kāi)。

圖2 再生磚粉對(duì)保溫砂漿保溫性能影響曲線(xiàn)

觀察上圖2，不同粒徑下?lián)郊恿?0%磚粉的砂漿在保溫性能上都較未摻加磚粉的好。再生磚粉是多孔體系，摻加量在20%時(shí)既對(duì)砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度影響不大又會(huì)增加砂漿整體孔隙率，所以保溫性能會(huì)有所改善。在粒徑相同的情況下，摻加了再生磚粉的保溫砂漿，其干表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)隨摻量的增加呈不斷上升趨勢(shì)。由于再生磚粉的高吸水率導(dǎo)致的。在摻量相同時(shí)，0.3mm、0.15mm粒徑的磚粉的干表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)變化趨勢(shì)相同，數(shù)值非常接近。這是因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下保溫砂漿的干表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)之間表現(xiàn)出一定的線(xiàn)性相關(guān)性。

經(jīng)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，在玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿中，0.3mm和0.15mm粒徑的再生磚粉在0～40%的替代范圍內(nèi)，砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)和干表觀密度非常接近，所以?xún)煞N粒徑下的砂漿的保溫性能相似。

3 結(jié)論

①在再生磚粉替代率相同的玻化微珠保溫砂漿中，摻加粒徑為0.15mm和0.3mm的砂漿抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度變化趨勢(shì)相同，在替代量相同時(shí)，摻加粒徑為0.15mm的整體強(qiáng)度明顯偏高；在粒徑相同時(shí)，砂漿的抗壓強(qiáng)度隨磚粉替代量的增加呈下降趨勢(shì)，抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。這主要是由于小粒徑磚粉的填充作用和水泥的粘結(jié)作用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿中，用0.15mm較細(xì)粒徑的再生磚粉比0.3mm較粗粒徑的再生磚粉，替代水泥量在40%以?xún)?nèi)，砂漿所表現(xiàn)出的強(qiáng)度性能更加優(yōu)越。

②摻加粒徑為0.15mm和0.3mm的玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿的干表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)，都隨磚粉替代量的增加呈不斷上升趨勢(shì)，并且在0～40%的替代范圍內(nèi)的兩者的數(shù)值差別很小，原因是再生磚粉的孔隙率，保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)和干表觀密度的相關(guān)性。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)在玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿中，用3mm和0.15mm兩種粒徑的再生磚粉替代0～40%的水泥，所配置的砂漿的保溫性能相似。

③經(jīng)綜合分析，可根據(jù)試驗(yàn)選擇，粒徑為0.15mm的再生磚粉，替代玻化微珠無(wú)機(jī)保溫砂漿中0～40%的水泥，砂漿在強(qiáng)度和保溫上所表現(xiàn)的綜合性能良好。

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