建筑垃圾保溫砂漿基本性能實驗研究

李一文 夏明麗 王 媛

（常熟理工學院， 江蘇 常熟 215500）

0 引言

隨著我國基礎建設的加速和城市化水平的提高，建筑垃圾的產量連年高速增長，建筑垃圾成為了城市垃圾的主要組成成分，據統計，近幾年我國每年建筑垃圾的排放總量約為35.5億噸，占城市垃圾比例約為40%[1]，而我國對建筑廢棄物的綜合利用率尚不足5%，大部分建筑垃圾未經處理就運往郊外堆放或填埋，由此占用了大量土地；而且建筑垃圾本身存在的有毒有害物質經過雨水滲流到地下造成水體及土壤污染。如何處理和利用建筑廢棄物對環境保護和資源的二次利用具有重要的意義。近年來，國內外學者對建筑垃圾資源二次利用進行了大量研究，已實現了部分建筑垃圾的再生循環利用，而這些技術主要利用的都是建筑垃圾破碎分選得到的粗骨料，對集塵產生的建筑垃圾再生細粉利用明顯不足[2]-[5]。

本文就摻加了建筑垃圾再生細粉的建筑垃圾保溫砂漿的基本性能進行實驗研究。

1 原材料及實驗方案

1.1 原材料

（1）聚苯顆粒：簡稱EPS，平均粒徑為3.8mm，表觀密度為12.45kg/m3，導熱系數為0.032W/(m· K），聚苯顆粒作為保溫骨料。

（2）水泥：普通P.O42.5水泥，水泥主要性能見表1。

表1 水泥性能指標

（3）聚丙烯纖維：長度為6mm的纖維。

（4）砂：標準砂，中砂，堆積密度1.6g/cm3，含泥量1.5%。

（5）硅粉：即二氧化硅粉，平均粒徑為0.18μm，其分散性好、表面活性極強、導熱系數較低。

（6）可再分散膠粉：膠粉適用于與水泥、石膏及石灰等其他無機膠黏劑混合使用。

（7）纖維素醚：MECELLOSE羥丙基甲基纖維素醚。

（8）拌合水：使用飲用自來水，符合砂漿對于拌和用水的要求。

（9）建筑垃圾細粉：

①再生混凝土粉：將廢棄混凝土用破碎機破碎，經過破碎、篩分，篩除粒徑大于 0.16mm的集料后剩余的細粉料，用球磨機將細粉磨細為兩種不同細度的細粉，化學成分如表2所示；

②再生磚細粉：制作方法與再生混凝土粉，其化學成分如表 2所示。建筑垃圾細粉當做摻合料使用。

表2 再生混凝土粉、再生磚細粉的化學成分（%）

1.2 確定基本配合比

砂漿基本材料用量見表3。

表3 保溫砂漿基準配合比

1.3 實驗方案

（1）測定保溫砂漿稠度的實驗方法：將拌制好的試驗保溫砂漿放入錐形盛料容器中，使錐體的尖端與拌制好的保溫砂漿表面接觸并固定住。調節螺母，使得表針對準零位，然后移動表盤升降架，使齒條滑桿下端與試錐下端接觸。松開螺釘，使錐體自由下落沉入保溫砂漿中，待錐體不再下沉時，擰緊螺釘，記錄數據可查表得相應的沉入體積。

（2）測定保溫砂漿強度的實驗方法：先將組成成分不同的保溫砂漿混合均勻，然后參照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》（GB/T 17671.1999）加入拌和水攪拌，每組三個試塊，分別成型養護至預定齡期，分別測定其抗壓強度，實驗結果取檢測值的算數平均值。

（3）測定保溫砂漿保溫性能的試驗方法：首先測量試塊周圍四個厚度值，然后取測量值的算術平均值作為試驗前試塊的厚度值；然后將待檢測的試塊放入儀器的冷熱板之間，并使試塊與儀器冷熱板緊密接觸；進入穩態后便可測溫，并同時測量主加熱器的電流和電壓，根據熱導率定義式并結合測量儀器的特性，可從儀器操作面板得到導熱系數。

2 結果分析

2.1 影響保溫砂漿稠度的因素

1.再生混凝土粉摻量對稠度的影響

表4 不同再生混凝土粉摻量對稠度的影響

圖1 不同再生混凝土粉摻量對稠度的影響

從表1和圖1可看出，單摻混凝土粉時，稠度隨著摻量百分比的增加而減小，摻量在0—20%之間稠度變化較大， 在20%—40%之間稠度變化較為平緩。

2.再生磚粉摻量對稠度的影響

表5 不同再生磚粉摻量對稠度的影響

圖2 不同磚土粉摻量對稠度的影響

從表4和圖2可以看出，整體而言，砂漿的稠度值隨著摻量的增加而減少；摻量在0%—40%之間變化較緩慢，在40%—60%之間急劇下降。

2.2 影響保溫砂漿強度的因素

1.細粉種類及其摻量對強度的影響

表6 不同垃圾細粉摻量對強度的影響（28d）

圖3 不同垃圾細粉摻量對強度的影響（28d）

表7 不同垃圾細粉摻量對強度的影響（90d）

圖4 不同垃圾細粉摻量對強度的影響（90d）

由圖3可以看出，28d時，保溫砂漿的強度隨著再生混凝土摻量的增加而先變大后減小，隨著再生磚粉摻量的增加而增大；摻入再生混凝土粉的砂漿在28天時抗壓強度基本上都小于未摻入再生混凝土粉的強度,由此可知，再生混凝土粉在砂漿中的填充作用小于其吸水作用的效應。由圖4可知，90d時，保溫砂漿的強度隨著再生混凝土粉摻量的增加而減小，隨著再生磚粉摻量的增加而先減小后增大。

2.聚丙烯纖維的摻量對強度的影響（28d）

由于外墻保溫系統所處的環境溫差大、濕度變化大，易造成墻面開裂、脫落等。傳統保溫砂漿保水性差、收縮性差及抗裂性差；水泥基材料存在自重大、抗拉強度低、易干燥開裂等缺陷，而聚丙烯纖維能夠有效抑制水泥砂漿塑性收縮微裂縫，提高其韌性[1]。

表8 不同聚丙烯纖維摻量對保溫砂漿強度的影響

圖5 不同聚丙烯纖維摻量對強度的影響

從表6和圖5可以看出，隨著聚丙烯纖維摻量的增加，砂漿的稠度下降較大。但是纖維摻量越多，保溫砂漿的和易性變差，因此，聚丙烯纖維對砂漿和易性有不利的影響。

2.3 影響保溫砂漿保溫性能的因素

1.不同垃圾細粉摻量對保溫性能的影響

表9 不同細粉摻量對保溫系數的影響單位：W/(m·K)

圖6 不同細粉摻量對保溫系數的影響

由圖 6可以看出，隨著再生混凝土粉摻量的增加，保溫砂漿的保溫系數成先增后減的趨勢；隨著再生磚粉摻量的增加，保溫系數整體成先減后增的趨勢，且再生混凝土粉和再生磚粉的最佳密實摻量不同，再生磚粉為 60%，再生混凝土為20%。

3.聚苯顆粒摻量對保溫性能的影響

聚苯顆粒作為保溫砂漿的保溫骨料，其含量對保溫砂漿的保溫性能影響較大,為了實現保溫砂漿的保溫隔熱性能，在保證保溫砂漿的強度的前提下，其導熱系數越小保溫效果越好。

表10 不同聚苯顆粒摻量對保溫系數的影響

圖7 不同聚苯顆粒摻量對保溫系數的影響

由圖可知，隨著聚苯顆粒的摻量減少，保溫砂漿的導熱系數增加。其主要原因是聚苯顆粒的級配是不連續的，當摻加的體積減小，填充空隙的漿體不足，最終導致聚苯顆粒之間形成許多空隙，因而導致保溫砂漿的導熱系數隨著摻量的減少而變大。

3 結論

（1）保溫砂漿中單摻混凝土粉時，稠度隨著摻量百分比的增加而減小;單摻再生磚粉時，砂漿的稠度值隨著摻量的增加而減少；摻量在 40%—60%之間急劇下降。

（2）28d時，保溫砂漿的強度隨著再生混凝土摻量的增加而先變大后減小，隨著再生磚粉摻量的增加而增大；90d時，保溫砂漿的強度隨著再生混凝土粉摻量的增加而減小，隨著再生磚粉摻量的增加而先減小后增大。

（3）隨著聚丙烯纖維摻量的增加，砂漿的稠度下降較大。但是纖維摻量越多，保溫砂漿的和易性變差。

（4）隨著再生混凝土粉摻量的增加，保溫砂漿的保溫系數成先增后減的趨勢；隨著再生磚粉摻量的增加，保溫系數整體成先減后增的趨勢，且再生混凝土粉和再生磚粉的最佳密實摻量不同，再生磚粉為60%，再生混凝土為20%。隨著聚苯顆粒的摻量減少，保溫砂漿的導熱系數增加。