建筑垃圾保溫砂漿基本性能實(shí)驗(yàn)研究

李一文 夏明麗 王 媛

（常熟理工學(xué)院， 江蘇 常熟 215500）

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的加速和城市化水平的提高，建筑垃圾的產(chǎn)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(jù)統(tǒng)計(jì)，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(duì)建筑廢棄物的綜合利用率尚不足5%，大部分建筑垃圾未經(jīng)處理就運(yùn)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(zhì)經(jīng)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(duì)環(huán)境保護(hù)和資源的二次利用具有重要的意義。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)建筑垃圾資源二次利用進(jìn)行了大量研究，已實(shí)現(xiàn)了部分建筑垃圾的再生循環(huán)利用，而這些技術(shù)主要利用的都是建筑垃圾破碎分選得到的粗骨料，對(duì)集塵產(chǎn)生的建筑垃圾再生細(xì)粉利用明顯不足[2]-[5]。

本文就摻加了建筑垃圾再生細(xì)粉的建筑垃圾保溫砂漿的基本性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

1 原材料及實(shí)驗(yàn)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(dǎo)熱系數(shù)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(biāo)

（3）聚丙烯纖維：長度為6mm的纖維。

（4）砂：標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)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(jī)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(duì)于拌和用水的要求。

（9）建筑垃圾細(xì)粉：

①再生混凝土粉：將廢棄混凝土用破碎機(jī)破碎，經(jīng)過破碎、篩分，篩除粒徑大于 0.16mm的集料后剩余的細(xì)粉料，用球磨機(jī)將細(xì)粉磨細(xì)為兩種不同細(xì)度的細(xì)粉，化學(xué)成分如表2所示；

②再生磚細(xì)粉：制作方法與再生混凝土粉，其化學(xué)成分如表 2所示。建筑垃圾細(xì)粉當(dāng)做摻合料使用。

表2 再生混凝土粉、再生磚細(xì)粉的化學(xué)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(zhǔn)配合比

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

（1）測定保溫砂漿稠度的實(shí)驗(yàn)方法：將拌制好的試驗(yàn)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(diào)節(jié)螺母，使得表針對(duì)準(zhǔn)零位，然后移動(dòng)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?xí)r，擰緊螺釘，記錄數(shù)據(jù)可查表得相應(yīng)的沉入體積。

（2）測定保溫砂漿強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T 17671.1999）加入拌和水?dāng)嚢瑁拷M三個(gè)試塊，分別成型養(yǎng)護(hù)至預(yù)定齡期，分別測定其抗壓強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取檢測值的算數(shù)平均值。

（3）測定保溫砂漿保溫性能的試驗(yàn)方法：首先測量試塊周圍四個(gè)厚度值，然后取測量值的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)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(jìn)入穩(wěn)態(tài)后便可測溫，并同時(shí)測量主加熱器的電流和電壓，根據(jù)熱導(dǎo)率定義式并結(jié)合測量儀器的特性，可從儀器操作面板得到導(dǎo)熱系數(shù)。

2 結(jié)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(duì)稠度的影響

表4 不同再生混凝土粉摻量對(duì)稠度的影響

圖1 不同再生混凝土粉摻量對(duì)稠度的影響

從表1和圖1可看出，單摻混凝土粉時(shí)，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(duì)稠度的影響

表5 不同再生磚粉摻量對(duì)稠度的影響

圖2 不同磚土粉摻量對(duì)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(qiáng)度的因素

1.細(xì)粉種類及其摻量對(duì)強(qiáng)度的影響

表6 不同垃圾細(xì)粉摻量對(duì)強(qiáng)度的影響（28d）

圖3 不同垃圾細(xì)粉摻量對(duì)強(qiáng)度的影響（28d）

表7 不同垃圾細(xì)粉摻量對(duì)強(qiáng)度的影響（90d）

圖4 不同垃圾細(xì)粉摻量對(duì)強(qiáng)度的影響（90d）

由圖3可以看出，28d時(shí)，保溫砂漿的強(qiáng)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(shí)抗壓強(qiáng)度基本上都小于未摻入再生混凝土粉的強(qiáng)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(yīng)。由圖4可知，90d時(shí)，保溫砂漿的強(qiáng)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(duì)強(qiáng)度的影響（28d）

由于外墻保溫系統(tǒng)所處的環(huán)境溫差大、濕度變化大，易造成墻面開裂、脫落等。傳統(tǒng)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(qiáng)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(duì)保溫砂漿強(qiáng)度的影響

圖5 不同聚丙烯纖維摻量對(duì)強(qiáng)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(duì)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(xì)粉摻量對(duì)保溫性能的影響

表9 不同細(xì)粉摻量對(duì)保溫系數(shù)的影響單位：W/(m·K)

圖6 不同細(xì)粉摻量對(duì)保溫系數(shù)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(shù)成先增后減的趨勢(shì)；隨著再生磚粉摻量的增加，保溫系數(shù)整體成先減后增的趨勢(shì)，且再生混凝土粉和再生磚粉的最佳密實(shí)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(duì)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(duì)保溫砂漿的保溫性能影響較大,為了實(shí)現(xiàn)保溫砂漿的保溫隔熱性能，在保證保溫砂漿的強(qiáng)度的前提下，其導(dǎo)熱系數(shù)越小保溫效果越好。

表10 不同聚苯顆粒摻量對(duì)保溫系數(shù)的影響

圖7 不同聚苯顆粒摻量對(duì)保溫系數(shù)的影響

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

3 結(jié)論

（1）保溫砂漿中單摻混凝土粉時(shí)，稠度隨著摻量百分比的增加而減小;單摻再生磚粉時(shí)，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(shí)，保溫砂漿的強(qiáng)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(shí)，保溫砂漿的強(qiáng)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(shù)成先增后減的趨勢(shì)；隨著再生磚粉摻量的增加，保溫系數(shù)整體成先減后增的趨勢(shì)，且再生混凝土粉和再生磚粉的最佳密實(shí)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(dǎo)熱系數(shù)增加。