不同種類再生砂漿的性能研究

（廣西大學(xué)行健文理學(xué)院，南寧 530005）

0 引言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，商品房的修建、舊城改造以及基礎(chǔ)性工程的建設(shè)都會(huì)產(chǎn)生大量的建筑廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界大多數(shù)國(guó)家建筑行業(yè)產(chǎn)生的建筑垃圾和廢棄物在城市垃圾總量中的占比很大，高達(dá)30%～40%[1]。建筑廢棄物主要包括建筑廢渣、廢磚、廢混凝土等，對(duì)數(shù)量如此巨大的建筑廢棄物應(yīng)該采取恰當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，若處理不?dāng)還會(huì)造成新的環(huán)境污染。而將建筑廢棄物破碎篩分制成再生骨料，包括再生粗骨料和再生細(xì)骨料是目前主流的處理方式。其中，再生粗骨料的研究和應(yīng)用相對(duì)較多。長(zhǎng)期以來，由于砂漿不是主體結(jié)構(gòu)材料，導(dǎo)致人們對(duì)砂漿的研究很少，尤其是對(duì)砂漿骨料的研究不夠深入，僅依靠增加水泥用量來滿足砂漿的性能要求[2]。實(shí)際上建筑砂漿的用量是巨大的，據(jù)有關(guān)資料介紹砂漿用砂量約占建筑工程用砂總量的1/3[3]。

再生砂是將建筑廢棄物破碎后經(jīng)過篩分得到的細(xì)骨料。利用再生砂全部取代或部分取代天然砂制作成建筑砂漿，再生砂漿的利用對(duì)促進(jìn)資源循環(huán)利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有非常積極的意義。如今人工砂在砂漿中的應(yīng)用有一些研究，但再生砂性能與人工砂存在很大不同，對(duì)再生砂配制而成的砂漿的研究極為欠缺[4，5]。本文就不同種類再生砂對(duì)砂漿性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)材料

本次再生砂漿試驗(yàn)所用材料來源如下：（1）水泥：海螺牌P.O32.5R；（2）水：采用城市自來水；（3）細(xì)骨料：采用天然標(biāo)準(zhǔn)砂，對(duì)應(yīng)的砂漿編號(hào)B；（4）再生細(xì)骨料：骨料分別來源于使用年限為1年的商品房框剪結(jié)構(gòu)填充墻和使用年限為15年的教學(xué)樓框架結(jié)構(gòu)填充墻，建筑廢棄物經(jīng)破碎制成再生細(xì)骨料，經(jīng)篩分取中砂，對(duì)應(yīng)的再生砂漿編號(hào)分別為Z1 和Z2。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)試配強(qiáng)度等級(jí)為7.5MPa 的水泥砂漿，試驗(yàn)以70-90mm 稠度作為流動(dòng)性控制指標(biāo)，經(jīng)初步設(shè)計(jì)的配合比為水泥：砂=1：6.47，1m3砂漿拌合物用水量取280kg。在滿足標(biāo)準(zhǔn)砂漿流動(dòng)性的條件下，改變?cè)偕暗膿搅?，取代率依次?%、30%、60%、100%。不同取代率砂漿配合比見表1所示。

表1 1m3不同取代率砂漿拌合物用量

1.3 試件制作

本次試驗(yàn)砂漿采用機(jī)械加人工攪拌，先把設(shè)計(jì)用量的水泥和砂干拌1min至均勻，然后加水拌和2min，使水泥和砂拌和均勻，再人工攪拌1min。新拌砂漿經(jīng)稠度測(cè)定、分層度測(cè)定后裝入試模制成邊長(zhǎng)為70.7mm 的立方體試塊及40mm×40mm×160mm 的棱柱體試塊，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 后，測(cè)定其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 砂漿的和易性

由表2可知，當(dāng)砂漿配合比相同，標(biāo)準(zhǔn)普通砂對(duì)應(yīng)的砂漿流動(dòng)性最好，同種再生砂漿沉入度隨著再生砂取代率的增大而減小。取代率為60%、100%的再生砂漿稠度較小，表面干硬、流動(dòng)性差。不同種類再生砂漿，相同取代率的保水性相差不大；同種再生砂漿隨著再生砂的取代率增加，分層度減小，保水性變差。這是由于加入的再生砂吸水性較強(qiáng)，在加入等量的水下，再生砂漿的流動(dòng)性、保水性相對(duì)較差。

表2 砂漿沉入度和分層度實(shí)測(cè)結(jié)果

2.2 砂漿的抗壓強(qiáng)度

本試驗(yàn)依據(jù)《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[6]進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，立方體抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式為：，式中：fm，cu——砂漿立方體試件抗壓強(qiáng)度（MPa），精確至0.1MPa；Nu——試件破壞荷載（kN）；A——試件承壓面積；k——換算系數(shù)，取1.35。通過對(duì)實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度進(jìn)行處理，以6 個(gè)試件測(cè)值的算數(shù)平均值作為該組件的抗壓強(qiáng)度值，計(jì)算精確至0.1MPa。當(dāng)6 個(gè)試件的最大值或最小值與平均值的差超過20%時(shí)，以中間4 個(gè)試件的平均值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值，抗壓強(qiáng)度值見表3。試塊抗壓破壞形態(tài)如圖1所示，圖2為不同取代率再生砂漿抗壓強(qiáng)度對(duì)比圖。

表3 砂漿試塊抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與處理

圖1 Z1-60 立方體試塊抗壓破壞形態(tài)

圖2 不同取代率再生砂漿抗壓強(qiáng)度對(duì)比圖

由表3和圖2可得，取代率為60%的再生砂漿抗壓強(qiáng)度較高，取代率為30%的抗壓強(qiáng)度較低。這是因?yàn)樵谠偕爸写嬖诹胶苄〉耐令w粒，在與普通砂混合后，恰好填補(bǔ)了砂之間的空隙，使其密實(shí)度提高，其抗壓強(qiáng)度也隨之提高。綜合分析，當(dāng)在再生砂的取代率處于60%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)砂和再生砂粗顆粒骨架作用配合再生砂細(xì)顆粒的填充作用，使得制成的砂漿達(dá)到了最大密實(shí)度，故在再生砂取代率為60%表現(xiàn)出抗壓強(qiáng)度最大；當(dāng)取代率繼續(xù)增加時(shí)，細(xì)骨料的含量增多，使得之前已經(jīng)形成的穩(wěn)定骨架受到影響甚至破壞，進(jìn)而造成密實(shí)度也受到影響降低，最終導(dǎo)致試塊抗壓強(qiáng)度降低。此外，由表3還可以看出，在取代率為30%時(shí)，不同種類再生砂漿的抗壓強(qiáng)度相同，可見再生材料的使用年份對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度無影響。

2.3 砂漿的抗折強(qiáng)度

表4 砂漿試塊抗折強(qiáng)度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與處理

圖3 Z1-30 棱柱體試塊抗折破壞形態(tài)

圖4 不同取代率再生砂漿抗折強(qiáng)度對(duì)比圖

由表4和圖4可以看出，隨著再生砂漿取代率的增加，其抗折強(qiáng)度總體呈現(xiàn)降低的變化趨勢(shì)，取代率為30%時(shí)再生砂漿抗折強(qiáng)度略高，取代率為60%、100%時(shí)抗折強(qiáng)度偏低。因?yàn)閺U棄的建筑垃圾經(jīng)破碎篩分后得到的再生砂會(huì)含有石粉和泥（細(xì)粉料），增加了砂的比表面積，當(dāng)再生砂漿取代率較小時(shí)這種影響不是很明顯，當(dāng)再生砂漿的取代率較大時(shí)，在水泥用量相同情況下，再生砂漿的抗折強(qiáng)度會(huì)顯著降低。

表4還可以看出，在取代率為30%時(shí)，不同種類再生砂漿的抗折強(qiáng)度相差不大，可見再生材料的使用年份對(duì)砂漿抗折強(qiáng)度影響不大。

3 結(jié)論

（1）隨著再生砂漿取代率的增加，再生砂漿的稠度逐漸減小；同種再生砂漿隨著取代率的增加其分層度減小、保水性變差；不同種類而相同取代率的再生砂漿保水性相差不大。

（2）當(dāng)取代率為60%時(shí)的再生砂漿抗壓強(qiáng)度較高；隨著再生砂漿取代率的增加，其抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)總體下降的變化趨勢(shì)，取代率為30%時(shí)抗折強(qiáng)度較大。

（3）再生砂的使用年限對(duì)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度影響不大。