再生細(xì)骨料干拌砂漿的制備和性能研究

付 騰

（1.“工業(yè)固態(tài)廢棄物土木工程綜合開發(fā)利用” 四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 攀枝花 617000；2.宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644600）

我國建筑垃圾存量已達(dá)200多億噸,按廢舊混凝土塊占比40%計(jì)，其存量將達(dá)80億噸。因此，緩解建筑垃圾對環(huán)境的破壞、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)迫在眉睫。近些年來，我國各省市陸續(xù)頒布了關(guān)于城市禁止現(xiàn)場攪拌砂漿的通知。干拌砂漿（又稱干混砂漿）作為一種綠色新型建筑材料，是材料工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，發(fā)展前景廣闊。干拌砂漿是指由水泥、干燥骨料或粉料、添加劑以及根據(jù)性能確定的其他組分,按一定比例,在專業(yè)生產(chǎn)廠經(jīng)計(jì)量、混合而成,在使用地點(diǎn)按規(guī)定比例加水或配套液體拌和干混拌合物。將廢棄混凝土塊打碎制成再生細(xì)骨料，替代天然河砂，制備成品干拌砂漿，既可以緩解建筑垃圾對環(huán)境的破壞，又可以減輕建筑原材料的過度開采，對保護(hù)生態(tài)平衡、節(jié)約資源和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)有重要意義。那么，干拌砂漿是否能保證性能穩(wěn)定、滿足功能要求，是能否大范圍替代現(xiàn)場拌制傳統(tǒng)砂漿的關(guān)鍵。本文僅研究再生細(xì)骨料替代率對干拌砌筑砂漿工作性和力學(xué)性能的影響；摻加粉煤灰、外加劑后制備出滿足現(xiàn)場施工性能要求且各項(xiàng)指標(biāo)均符合《預(yù)拌砂漿》（GB/T 25181-2010）要求的M10干拌砌筑砂漿，從而得到再生細(xì)骨料砌筑砂漿合理的配合比。

1 廢棄混凝土再生細(xì)骨料的制備

本試驗(yàn)主要利用了實(shí)驗(yàn)室中的破碎機(jī)和方孔篩。以廢棄混凝土為原料，制備符合《混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料》（GB/T 25176-2010）二級顆粒級配標(biāo)準(zhǔn)要求的再生細(xì)骨料，制備方法參考此標(biāo)準(zhǔn)。將再生細(xì)骨料試樣在105℃±5℃下烘干至恒重，按照二級顆粒級配，并篩除＞4.75mm以上的顆粒。

2 試驗(yàn)方案

參考《預(yù)拌砂漿》（GB/T 25181-2010）進(jìn)行砂漿配比試驗(yàn)，制備M10強(qiáng)度等級的干拌砌筑砂漿。當(dāng)再生細(xì)骨料摻量（取代天然河砂）分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%時(shí)，通過和易性以及強(qiáng)度試驗(yàn)，確定最合理的替代率。在最合理的替代率下，摻加粉煤灰（按占膠凝材料質(zhì)量計(jì)），并適當(dāng)添加外加劑，如保水劑、減水劑（按占膠凝材料質(zhì)量計(jì)），再次進(jìn)行試配試驗(yàn)。所制備的砂漿參考《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 70-2009），做稠度試驗(yàn)、保水性試驗(yàn)、凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)、立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。對比分析摻量變化對砌筑砂漿稠度、2h稠度損失率、保水率、凝結(jié)時(shí)間、28d硬化砂漿抗壓強(qiáng)度等的影響。進(jìn)而得出適合實(shí)際工程應(yīng)用要求的干拌砌筑砂漿最佳配合比。

本試驗(yàn)砌筑砂漿的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為M10，根據(jù)《預(yù)拌砂漿》（GB/T 25181-2010）的規(guī)定，本試驗(yàn)所制備的干拌砌筑砂漿性能應(yīng)滿足表1規(guī)定。

表1 干拌砌筑砂漿性能指標(biāo)要求

3 配合比計(jì)算

按《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ/T 98-2010），進(jìn)行基準(zhǔn)配合比計(jì)算。

（1）砂漿初步試配強(qiáng)度：

（2）每立方米砂漿中的水泥用量：

（3）每立方米砂漿中的砂用量，應(yīng)按干燥狀態(tài)（含水率＜0.5%）的堆積密度值作為計(jì)算值，黃砂含水率s=3%，則：

（4）每立方米砂漿中的用水量，可根據(jù)砂漿稠度等要求選用210～310kg，每立方米砂漿中的用水量確定為270kg。

（5）得到基準(zhǔn)配比：

水泥∶砂子∶水=270∶1494∶270=1∶5.53∶1

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 再生細(xì)骨料摻量對砂漿性能的影響

在基準(zhǔn)配合比基礎(chǔ)上，用廢棄混凝土塊制成的再生細(xì)骨料摻量分別以0%、20%、40%、60%、80%、100%的替代料取代天然河砂，與原材料混合，配比見表2。

表2 干拌砌筑砂漿中再生細(xì)骨料占比

再生細(xì)骨料不同替代率的6種砂漿，按照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 70-2009）進(jìn)行稠度試驗(yàn)、保水性試驗(yàn)、凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)、立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 再生細(xì)骨料摻量對砌筑砂漿性能的影響

從試驗(yàn)結(jié)果可知，M10的砌筑砂漿要完全符合表1中干拌砌筑砂漿性能指標(biāo)要求的再生細(xì)骨料替代率為40%、60%。而替代率為40%時(shí)，28d抗壓強(qiáng)度相對更大，凝結(jié)時(shí)間相對更短。因此，綜合考慮砂漿的工作性和力學(xué)性能可以選擇40%再生細(xì)骨料作為M10干拌砌筑砂漿的最佳替代率。

4.2 粉煤灰對砂漿性能的影響

粉煤灰是以煤粉為燃料，燃燒后收集下來的極細(xì)的灰渣顆粒，是一種常見的工業(yè)廢渣，也是一種火山灰質(zhì)材料，為球狀玻璃體結(jié)構(gòu)，較為致密，吸水性差。所以，加水拌合后，其水化熱小、干縮性小、抗裂性好。加入粉煤灰替代少量水泥，既可以改善砂漿性能，又可以降低水泥成本。

試驗(yàn)是在再生細(xì)骨料摻量為40%的情況下，摻以適量的粉煤灰替代水泥，制備M10干拌砌筑砂漿。粉煤灰摻量分別為0%、5%、10%、15%、20%時(shí)，檢測其干拌砌筑砂漿和易性、力學(xué)性能見表4。

從表4可以看出，粉煤灰摻量到15%時(shí)，稠度值＞80mm，保水率＜88%，不滿足砌筑砂漿的標(biāo)準(zhǔn)。所以，在最大限度利用粉煤灰的前提下，即粉煤灰摻量為10%時(shí)，各個(gè)指標(biāo)均達(dá)到《預(yù)拌砂漿》（GB/T 25181-2010）標(biāo)準(zhǔn)。

表4 粉煤灰摻量對砌筑砂漿性能的影響

4.3 外加劑對再生細(xì)骨料干拌砌筑砂漿性能的影響

再生細(xì)骨料替代40%河砂，粉煤灰替代10%水泥的前提下，為了更好的改善砂漿性能，可以添加少量外加劑。由表5可見，羥丙基甲基纖維素保水劑的摻加對砂漿2h稠度損失率沒有明顯影響，對保水性具有較好的改善作用，當(dāng)其摻量為0.08%時(shí)，28d抗壓強(qiáng)度＜10MPa。所以，保水劑的摻量為0.06%為宜。

表5 保水劑摻量對砌筑砂漿性能的影響

加入聚羧酸高性能減水劑，其減水效率可達(dá)20%，所以添加減水劑后，水量相應(yīng)減少20%。再生骨料摻量取40%，粉煤灰摻量取10%，保水劑摻量取0.06%時(shí)，減水劑摻量對砌筑砂漿性能的影響見表6。因?yàn)槟Y(jié)時(shí)間≤9h（540min）,所以，減水劑摻量≤0.1%。隨著減水劑的增加，抗壓強(qiáng)度逐增，所以減水劑摻量取0.1%。

表6 減水劑摻量對砌筑砂漿性能的影響

5 結(jié)語

（1）以打碎的廢棄混凝土塊作為再生細(xì)骨料替代河砂的替代率為變化量，最終確定最佳的再生細(xì)骨料摻量為40%。

（2）既滿足干拌砌筑砂漿的標(biāo)準(zhǔn)，又能最大限度利用粉煤灰，粉煤灰摻量取10%為宜。

（3）當(dāng)干拌砌筑砂漿配合比，廢舊混凝土塊再生骨料∶河砂∶水泥∶粉煤灰=597∶896∶243∶27=22.1∶33.2∶9∶1，羥丙基甲基纖維素保水劑摻量為 0.06%，聚羧酸高性能減水劑摻量為0.10%，水膠比為0.89時(shí)，砂漿的28d抗壓強(qiáng)度為12.3MPa，稠度值、2 h稠度損失率、保水率、凝結(jié)時(shí)間均符合《預(yù)拌砂漿》（GB/T 25181-2010）中干混砂漿性能指標(biāo)的要求。