建筑垃圾制备再生砂浆的试验研究

2015-12-02符子安康文文

江西建材 2015年12期

曾亮符子安康文文

(江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西南昌 330001)

1 引言

据统计，我国每年因拆除建筑产生的建筑垃圾在2 亿t 以上［1］。2011年科技部将固体废弃物本地化再生建材利用成套技术列入国家十二五科技支撑计划，其中很多内容涉及到建筑垃圾的资源化利用问题［2］。在工程建设领域，由于水泥基材料用巨大，人类将面临资源、环境的严峻挑战。因此，发展绿色生态水泥混凝土材料是人类的二选择。建筑砂浆广泛应用于砌筑、抹面、修补、灌浆及粘贴饰面材料等工程中，是建筑工程中用量较大的建筑材料之一，发展绿色再生砂浆是发展绿色生态水泥混凝土材料的重要组成部分。

目前，用于配制建筑砂浆的主要原料砂的现状不容乐观。随着我国基本建设的发展，建筑用砂量不断增大，许多地区经过几十年的大量开采天然砂资源已接近枯竭，而对砂的无序和大量开采，破坏了自然景观和生态环境，也影响了河堤安全。另一方面，我国在城市化建设过程中产生了大量建筑垃圾。建筑垃圾主要包括拆除旧建筑及建造新建筑时产生的废砖、废混凝土、废砂浆和建筑渣土等经分选、破碎、筛分加工后，一般可作为再生的骨料资源重新加以利用。将废弃混凝土破碎筛分后制成再生骨料，不仅可以减少对自然砂石的开采，同时可以减轻废弃混凝土对农田的侵占和环境的污染［3］。目前，部分建筑垃圾经破碎、筛分分级后，主要利用其中的粗骨料配制再生混凝土，而细骨料没有得到很好的利用，建筑垃圾再生利用率很低［4］。将建筑垃圾破碎、筛分后得到的细骨料(称为再生砂)部分或全部取代天然砂，用来生产称为再生砂浆，对永久节省天然砂资源，减轻固体废弃物对环境的污染，提高建筑砂浆的绿色化程度，发展循环经济具有非常积极的意义。

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

(1)水泥:江西亚东水泥有限公司生产的P.C32.5 级复合硅酸盐水泥，28d 抗压强度365MPa，抗折强度6.65MPa。

(2)粉煤灰:江西贵溪电厂Ⅱ类粉煤灰，细度为45μm 筛余5%。

(3)建筑垃圾再生砂:将南昌地区拆除的旧建筑产生的废混凝土建筑垃圾经破碎混合及筛分(去除5mm 以上的颗粒)等工艺制成建筑垃圾再生砂，其细度模数为2.5，属于中砂颗粒级配1 区，级配合格;表观密度为2500kg/m3，堆积密度为1450kg/m3。

(4)天然砂:建筑用砂，细度模数为2.6，中砂。

(5)复合外加剂:该试验用外加剂由纤维素醚、可再分散乳胶粉、矿物微粉等多组分按一定比例经特殊工艺复合而成的具有保水增稠的复合外加剂。

2.2 试验方法

采用建筑垃圾再生砂分别取代天然砂作细骨料，并掺入水泥、粉煤灰、复合外加剂配制建筑工程中常用的M5.0、M7.5 级再生建筑砂浆，测定所配制砂浆的施工和易性(稠度、保水率、粘聚性)以及抗压强度等有关性能，试验方法按照建筑砂浆基本性能试验方法标准(JGJ/70 -2009)进行。

2.3 试验配合比

以M5.0 和M7.5 基准砂浆配合比为基础，本试验采用的灰砂比分别为(1:5 和1:4)，分别对再生细骨料以0%、30%、50%、70%和100%取代天然砂掺量，配制再生砂浆，控制稠度在70～90mm 范围内，调整各自用水量并记录各材料用量见表1 所示。

表1 再生砂浆配合比

3 试验结果及分析

3.1 再生砂取代率对砂浆工作性影响

在试验室条件下，按上述5 种配合比配制M5.0和M7.5 再生砂浆，通过控制其稠度观察用水量变化，然后通过分层度试验测定其保水性，试验结果如表2 所示。再生砂不同取代率对砂浆用水量和保水率影响关系如图1 和图2 所示。

表2 再生砂取代率对砂浆工作性能的影响

图1 再生砂取代率对砂浆用水量影响

从图1 可看出，再生砂浆用水量随着再生砂的掺量的增加而增加这是因为再生砂较天然砂孔隙率较大，比表面积较大，吸水性较强。因此随着再生砂取代天然砂掺量越高，相应的用水量会越大。从图2可知，砂浆保水率随着再生砂掺量的增加而增加，这是由于在砂浆拌合后一部分水分被再生砂迅速吸收，同时再生砂的粗糙表面和较多的细粉料进一步提高了对水的吸附能力，使得砂浆表面泌水减少，提高了再生砂浆的保水能力。通过上述配合比试验观察发现，再生砂制备的砂浆粘聚性都良好，因此使用再生砂替代天然砂制备再生砂浆具有较好的工作性能。

图2 再生砂取代率对砂浆保水率影响

3.2 再生砂取代率对砂浆强度影响

在试验室条件下，按上述5 种配合比配制M5.0和M7.5 再生砂浆，测试砂浆7d 和28d 抗压强度。试验结果如表3 所示。再生砂不同取代率对砂浆7d和28d 强度影响关系如图3 和图4 所示。

由图3 和图4 中可见，废混凝土再生砂制备再生砂浆的抗压强度随龄期的增长规律与普通砂浆相似。随着再生砂的掺量在0 -100%范围内增加，砂浆强度均呈现先增加后降低的变化趋势，掺量30%时达到最高。用建筑垃圾再生砂代替天然砂配制中低强度砂浆，在掺量30%以上强度会呈现小幅降低，但对其强度没有显著不利影响，28d 抗压强度均可达到设计抗压强度要求。这可能是因为建筑垃圾再生砂中含有一定量的细粉料，掺入到天然砂中，填充了砂之间的空隙，优化了砂的级配，随着再生砂掺量的增加，这种优化作用越来越明显，在掺量为30%左右

图3 再生砂取代率对砂浆7d 抗压强度影响

从试验结果分析可知，再生砂备的砂浆28d 强度增长值较高于天然砂，这主要因为再生砂中有部分未水化的水泥颗粒，具有一定的活性，对砂浆后期强度有一定提升，废混凝土再生混合砂砂浆后期强度增长较快，高于普通砂浆强度的增长率。

4 结论

(1)在保持砂浆流动性(稠度)基本一致的条件下，用建筑垃圾再生砂配制的砂浆需水量比普通建筑砂浆高，随再生砂掺量的增加，砂浆用水量增大，但其保水性提高。

(2)用建筑垃圾再生砂代替天然砂配制中低强度砂浆，对其强度没有显著不利影响，掺量为30%左时达到了最优级配，细颗粒的填充也使砂浆达到了最大密实状态，因而强度最高。当掺量进一步提高，粗细颗粒的比例发生变化由骨架密实结构向悬浮密实结构变化，骨架作用被削弱，从而强度降低。右时可获得良好的颗粒级配，强度提高;对于M5.0、M7.5 级砂浆，所有掺量均能满足设计强度要求。