利用建筑垃圾制備預拌抹灰砂漿探析

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摘要：文章通過再生中砂和細砂對機制中砂和天然細砂的不同替代率、外加劑對抹灰砂漿的稠度、凝結時間、容重、14d拉伸粘結強度、抗壓強度等方面的影響的研究，探討了利用建筑垃圾制備的再生中砂和再生細砂替代機制中砂和天然細砂生產(chǎn)抹灰砂漿的技術可行性，并得出了最佳生產(chǎn)工藝。

關鍵詞：建筑垃圾；抹灰砂漿；性能對比

1引言

由于混凝土具有施工方便、高強耐久、價格低廉等優(yōu)點，在工程中得到了廣泛應用。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展、基礎設施建設的加快、城鎮(zhèn)化率不斷提高，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾。有關部門預測，到2020年，建筑垃圾產(chǎn)量將突破40億噸。其中，廢棄混凝土所占比重最大，約為2/3。我國現(xiàn)階段對建筑垃圾采取的處理方式主要是填埋、將其用作路基或直接堆放在建筑垃圾堆場，這與國家倡導的綠色發(fā)展理念相違背。抹灰砂漿在現(xiàn)代建筑工程中應用非常廣泛，主要用于建筑物表面找平、外墻裝飾等。天然骨料作為砂漿的重要組成部分，大量地開采，對環(huán)境造成了嚴重的破壞，因此，研究建筑垃圾的回收利用，減少資源消耗，消除建筑垃圾對環(huán)境的污染具有重要意義。

2試驗

2.1試驗原材料

P·O42.5R散裝水泥、細度模數(shù)分別為2.5和1.5的機制中砂和天然細砂、增塑劑、減水劑、將廢棄混凝土破碎篩分得到的再生砂。再生砂的具體篩余見表1。

2.2試驗內(nèi)容

在本次試驗中，研究的是再生砂替代機制中砂和天然細砂及高效減水劑對再生砂高替代率下的影響，以及水灰比對抹灰砂漿工作性能和力學性能的影響。試驗配合比見表2。

3試驗結果及分析

3.1中砂替代對抹灰砂漿性能的影響

從圖1可見，再生砂的替代對砂漿稠度的影響比較明顯，隨著再生中砂替代率的不斷提高，稠度不斷減小，從0~100%稠度下降了20mm。對抹灰砂漿而言，再生中砂替代率在70%以上時，稠度已經(jīng)偏低，將影響實際施工。由于再生砂中廢棄混凝土的水化產(chǎn)物以及混凝土破碎后的再生中砂相對機制中砂具有表觀密度小、表面粗糙、孔隙多、吸水性強等特點，使砂漿中的一部分水分被再生中砂吸收，參與提供砂漿稠度的水分子減少，從而降低砂漿的稠度，且再生中砂替代率越高，稠度降低也越多，與試驗結果相一致。再生中砂替代機制中砂的試驗結果匯總見表3。由圖2可知，再生中砂替代率的不斷提高，將使抹灰砂漿的容重呈上升趨勢。由于再生中砂大量吸收水分后，砂漿中的自由水含量下降，而水的密度低于再生機砂的密度，因此，對同一立方米的砂漿而言，摻入再生中砂的砂漿中砂的含量相對更高，容重也隨之增加。不同中砂替代率下砂漿的容重如圖2所示。對抹灰砂漿而言，拉伸粘結強度是一個非常重要的指標，它直接影響抹灰砂漿的質量。從圖3可見，14d拉伸粘結強度隨著再生中砂替代率不斷提高而呈降低趨勢，替代率從0~100%，14d拉伸粘結強度下降了19%，但仍能滿足國家標準《預拌砂漿》的要求，只是再生中砂對機砂的替代會導致拉伸粘結強度的降低。分析原因，再生中砂中的細粉對增塑劑有一定的吸附作用，增塑劑可使水化水泥顆粒間形成保水薄膜，使水化反應得以持續(xù)。增塑劑吸附再生中砂后，削弱了砂漿內(nèi)部后期的水化反應，砂漿與基底之間的粘結強度降低。從圖4可見，再生中砂替代率下砂漿的28d抗壓強度，隨著中砂替代率的提高呈現(xiàn)上升趨勢，當中砂完全被再生中砂替代時，砂漿的28d抗壓強度上升了7.3%。這是因為再生中砂在砂漿的拌和過程中吸水，然后在后期的反應中不斷釋放出水分，就是砂漿的水化反應可以持續(xù)進行。同時，砂漿中的再生中砂表面粗糙、比表面積更大，對氫氧化鈣有吸附作用，使其成核和結晶受到阻礙，因而降低了氫氧化鈣在界面區(qū)域的富集，從而使砂漿的結構更加緊密，這與前面的容重結果相一致。由于將機制砂全部替代時，總的機砂替代率僅為22%，替代率較低，由此可以看出，再生中砂少量替代機砂對砂漿強度的影響不大，而且還有一定的促進作用。因此，用再生中砂替代少量的機砂具有實際的可行性。再生中砂替代率下砂漿的28d抗壓強度如圖4所示。

3.2再生細砂替代對抹灰砂漿性能的影響

在配比中，細砂的質量占比為78%左右，是砂的主要來源，為了盡可能地將廢棄混凝土作為可再生資源，利用再生細砂替代天然細砂具有重要意義。隨著替代率的增加，砂漿的工作性會變得很差，因此，通過摻加高效減水劑來改善再生砂的性能，并研究在再生砂高替代率下提高砂漿工作性能的方案，期望能在滿足工作性能和力學性能的同時，實現(xiàn)中砂和細砂的全替代，使廢棄混凝土細集料再生利用達到最大化。本組試驗的實驗結果見表4。由表4可知，用再生細砂替代天然細砂的替代率為30%時，砂漿的稠度急劇下降，僅為26mm，難以滿足現(xiàn)場施工要求。而在摻入2‰的高效減水劑后，砂漿稠度有了明顯改善，達到70mm，完全滿足現(xiàn)場施工要求。隨著后期再生細砂替代率的逐步提高，砂漿稠度呈下降趨勢，符合單一替代機制砂規(guī)律。當完全用再生細砂替代天然細砂后，砂漿稠度下降到56mm，與未摻入高效減水劑的相比，稠度仍有很大提高，因此，減水劑對砂漿稠度起到極大的改善作用。同時，由于減水劑的摻入，也增加了砂漿的凝結時間，因為在生產(chǎn)中使用的高效減水劑含有緩凝劑，從而延長了砂漿的凝結時間。但隨著再生細砂替代率的提高，其凝結時間逐漸減少，這主要是由于再生細砂中細粉對減水劑有一定的吸附作用，削弱了減水劑的作用。在同一細砂替代比率條件下，摻入減水劑后砂漿的14d拉伸粘結強度增大。但當減水劑摻量相同時，隨著再生細砂替代率的提高，砂漿的粘結強度下降。由于減水劑的加入，再生砂的吸水性有所降低，因而有足夠的水分使水泥能夠完全水化，表現(xiàn)出拉伸粘結強度的提高。再生細砂替代率的提高，砂漿的粘結強度下降，與再生中砂替代機砂的機理一致。從表4中可以看出，B1組的28d抗壓強度相對B0組有所下降，減水劑的摻入增加了砂漿稠度，間接增加了同體積砂漿中的含水量，從而降低了砂漿的抗壓強度。但隨著再生細砂摻量的增加，砂漿的抗壓強度逐漸增大，這與再生中砂替代機制中砂的機理相一致。因此，從抗壓強度考慮，用再生細砂替代天然細砂具有實際可操作性。

4結語

本文主要以再生中砂和細砂替代機制砂和天然細砂的再生抹灰砂漿為主要研究對象，探討了再生中砂、細砂替代機制砂和天然細砂情況下，高效減水劑對抹灰砂漿的稠度、凝結時間和容重等砂漿的基本工作性能以及14d拉伸粘結強度和抗壓強度的影響。經(jīng)過試驗對比研究，得出以下結論：（1）再生中砂由0~100%替代將使抹灰砂漿的稠度減小、密度增加、凝結時間縮短40%、拉伸粘結強度降低19%、28d抗壓強度增大8%左右。（2）在同一高效減水劑用量下，再生細砂替代率由30%增加到100%，將使稠度減小約30%、拉伸粘結強度下降10%~15%。再生砂的替代有利于提高抗壓強度，由30%的細砂替代率提高到100%時，28d抗壓強度提高20%~30%，上升較明顯。

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作者:李亞林 王玉婷 單位:四川聚力建材科技有限公司