再生粉体对砌筑砂浆性能的影响

孔哲，李秋义，郭远新，岳公冰，曹瑜斌

(青岛理工大学，山东青岛266033)

再生粉体对砌筑砂浆性能的影响

孔哲，李秋义，郭远新，岳公冰，曹瑜斌

(青岛理工大学，山东青岛266033)

用单掺粉煤灰或再生粉体来取代部分水泥，用机制砂代替天然砂制备砌筑砂浆，通过调整用水量控制砂浆稠度在70～80 mm。通过对比粉煤灰的掺量，研究了不同掺量的再生粉体及胶砂比对砌筑砂浆基本性能和力学性能的影响。结果表明:再生粉体的活性明显要低于粉煤灰，但砌筑砂浆的分层度、表观密度和含气量与再生粉体掺量及胶砂比均呈现出较好的线性关系;随着再生粉体掺量的增加和胶砂比的减小其抗压强度均逐渐降低，胶砂比为1∶5时其28 d抗压强度最大损失率达58.9%。

砌筑砂浆 粉煤灰 再生粉体 胶砂比 砂浆性能

随着我国城市化进程的快速发展，建筑垃圾的产生和排出数量也在逐年增长［1-3］。目前，我国建筑垃圾的数量已经占到城市垃圾总量的30%～40%，但其再利用率不到3%，每年相当于生活垃圾5倍的建筑垃圾亟待处理［4-5］。据有关资料统计，北京奥运会筹建期间产生的建筑垃圾高达4 000万t/年、上海世博会筹建期间年产生2 000多万t的建筑垃圾，这些建筑垃圾绝大部分都未经任何处理，便被运往郊外、乡村进行露天堆放或填埋，从而造成极大的资源浪费和环境污染［6-7］。

再生粉体，又称再生微粉，是指采用建筑垃圾生产再生骨料过程中所形成的粒径＜75 μm的颗粒［8-9］。目前国内对于再生粉体的研究和实践并不多，将其作为掺合料应用于砌筑砂浆中，对于大规模资源化利用建筑垃圾具有重要的意义，也必将有着广阔的应用前景和巨大的经济效益［10］。

再生粉体以废弃混凝土为原料，经颚式破碎机简单破碎后，在颗粒整形强化处理过程中收集而来［11-15］。本文以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料，通过单掺再生粉体或粉煤灰来制备砌筑砂浆，试验参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70—2009)［16］重点研究不同掺量再生粉体在不同胶砂比情况下对砌筑砂浆工作性、基本性能(分层度、表观密度和含气量)和力学性能的影响。

1 试验原材料

水泥为山水水泥厂生产的P.O42.5水泥，其物理力学性能指标见表1。粉煤灰(Fly Ash，简称FA)为青岛四方电厂产Ⅱ级灰，各项指标均符合要求。再生粉体(Recycled Powder，简称RP)为颗粒整形过程中产生的粒径＜75 μm的微小粉末。复合外加剂为粉状颗粒。机制砂由青岛某建材公司生产，其基本物理性能指标见表2。水为自来水。

表1 水泥的物理力学性能指标

水泥、粉煤灰、再生粉体和复合外加剂的X射线荧光分析结果见表3。

2 试验方案

本试验采用3个不同胶砂比，胶凝材料中分别掺加一定量的粉煤灰或再生粉体取代水泥，其中复合外加剂用量为胶凝材料用量的0.6%，通过调整用水量控制砂浆的稠度在70～80 mm，试验配合比见表4。

表2 机制砂的基本物理性能指标

表3 水泥、粉煤灰、再生粉体和复合外加剂的X射线荧光分析结果%

表4 砌筑砂浆试验配合比

本试验粉煤灰掺量依次取0，10%，20%和30%;再生粉体掺量依次取0，10%，20%和30%;胶砂比(C/S)分别采用1∶3，1∶4和1∶5。

3 试验结果与分析

3.1 掺合料掺量和胶砂比对砌筑砂浆基本性能的影响

试验参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70—2009)进行，测得的砌筑砂浆基本性能变化情况如图1所示。

分析图1可知:

1)在不同胶砂比条件下，砌筑砂浆的用水量随着再生粉体掺量的增加均呈增大趋势，相比同掺量的粉煤灰，采用再生粉体取代部分水泥制备砌筑砂浆的需水量明显要多。这是因为再生粉体结构疏松，且含有大量连通的孔隙，增加了表层水和吸附水的数量，从而使得砌筑砂浆得到相应稠度所用的水量增多，其中在胶砂比为1∶5且再生粉体掺量为30%时其用水量达到最大值(299 kg/m3)。

图1 掺合料掺量和胶砂比对砌筑砂浆基本性能的影响

2)随着再生粉体掺量的增加和胶砂比的减小，砌筑砂浆的分层度逐渐提高，并且要略高于同条件下掺入粉煤灰的砌筑砂浆的分层度。究其原因是由于再生粉体中含有大量的微小颗粒，在振捣成型过程中容易上浮，从而造成了砂浆的分层，并且再生粉体的吸水率明显要高于粉煤灰，随着掺量的增加砂浆的需水量增多，进一步加剧了砂浆的分层。

3)在不同胶砂比条件下，砌筑砂浆的表观密度随着再生粉体掺量的增加而逐渐升高，并且要大于掺入粉煤灰的砌筑砂浆。这是因为再生粉体具有填充作用，随着其掺量的增加，砂浆浆体更为密实，因此同体积下的浆体质量增大，导致表观密度升高。当胶砂比为1∶3且再生粉体掺量为30%时其表观密度达到2 138 kg/m3，相比再生粉体掺量为0时增大了5.8%，且比粉煤灰掺量为30%时高38 kg/m3。

4)随着再生粉体掺量的增加和胶砂比的减小，砌筑砂浆的含气量呈降低趋势，相比同掺量的粉煤灰其含气量要高一些。这是由于掺加再生粉体的砂浆用水量高于掺加粉煤灰的砂浆，导致形成气泡的自由水含量较多，其含气量较高。数据显示，掺合料掺量为30%且胶砂比1∶5时，掺加再生粉体的砌筑砂浆含气量为6.2%，比掺加粉煤灰的含气量高1.3%，增高幅度达26.5%。

3.2 掺合料掺量和胶砂比对砌筑砂浆力学性能的影响

试验参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T 70—2009)进行，在标准养护条件下测得的砌筑砂浆不同龄期的抗压强度变化情况如图2所示。

图2 掺合料掺量和胶砂比对砌筑砂浆不同龄期抗压强度的影响

分析图2可知:

1)随着再生粉体掺量的增加和胶砂比的减小，砌筑砂浆各龄期的抗压强度均逐渐减小，且其下降幅度要显著大于掺入粉煤灰的砌筑砂浆。这是因为粉煤灰是球形玻璃微珠体，表面光滑，比表面积小，且粉煤灰的形态效应和微集料效应会使砂浆拌合物骨料级配更加合理，而再生粉体表面粗糙，棱角较多，SiO2的含量较高，其活性明显要低于粉煤灰。

2)在不同胶砂比条件下，随着龄期的增长，砌筑砂浆的抗压强度增长幅度均随再生粉体掺量的提高而降低，即随着再生粉体掺量的增加，砌筑砂浆的前期强度增加较快。这是由于再生粉体中含有的硬化水泥石成分在水泥水化过程中起到晶种的作用，加速了水泥的早期凝结;而粉煤灰在早期只起填充作用，活性没有被充分激发出来，随着龄期的增长，粉煤灰中的活性成分发生作用，生成具有胶凝性质的C-S-H凝胶，从而增强了砂浆的界面粘结力。

3)比较砌筑砂浆28 d的抗压强度值可知，当胶砂比≥1∶4时，砌筑砂浆的抗压强度随着再生粉体掺量的增加下降趋势较缓，而当胶砂比＜1∶4时，再生粉体的掺量对其抗压强度影响较大，即在胶砂比为1∶5时，再生粉体掺量为30%相比未掺加时砌筑砂浆的抗压强度降幅达58.9%。

4 结论

1)再生粉体是在颗粒整形过程中骨料相互高速碰撞而产生的细小颗粒，其中SiO2的含量较高，活性明显要低于粉煤灰，可作为惰性掺合料使用。

2)砌筑砂浆的用水量、分层度、表观密度和含气量与再生粉体掺量及胶砂比均呈现出较好的线性关系。在不同胶砂比条件下，随着再生粉体掺量的增加其用水量增多、分层度提高、表观密度增大、含气量减小。

3)随着再生粉体掺量的增加和胶砂比的减小，砌筑砂浆的抗压强度逐渐降低。当胶砂比＜1∶4时，再生粉体掺量对砌筑砂浆的抗压强度影响较大。

4)P.O42.5水泥掺入再生粉体，采用机制砂可以配置强度等级在M5～M20之间的砌筑砂浆;通过调整再生粉体掺量及胶砂比可以配制出不同强度等级的砌筑砂浆，满足不同建筑工程对砂浆的性能要求。

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［16］中华人民共和国建设部.JGJ/T 70—2009建筑砂浆基本性能试验方法标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

Influence of recycled powder on performance of masonry mortar

KONG Zhe，LI Qiuyi，GUO Yuanxin，YUE Gongbing，CAO Yubin
(Qingdao Technological University，Qingdao Shandong 266033，China)

T he making of the masonry mortar replaces certain amount of cement with fly ash or recycled powder，applies manufactured sand instead of natural sand and adjusts mortar consistency to 70～80 mm by changing the water yield.Afterwards，the influence of powder/sand mix to the physical and mechanical performances of the masonry mortar is studied.T he results show that compared with recycled powder，fly ash delivers better performance in terms of activity.In the meantime，a fine linear relation has been noticed between powder mix and the ratio of binder to sand on one hand，and the layering，apparent density and air content on the other.It has also been noticed that with the increase of(recycled)powder mix or the drop of the ratio of binder to sand，the compressive strength of the specimen goes down，as a 1∶5 ratio results in a 58.9%loss in 28 d compressive strength.

M asonry mortar;Fly ash;Recycled powder;T he ratio of binder to sand;M ortar performance

TU57+8.1

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.12.37

1003-1995(2015)12-0142-05

(责任审编葛全红)

2015-03-10;

2015-10-27

国家自然科学基金项目(51378270)

孔哲(1991—)，女，硕士研究生。