再生砌筑砂浆的基本性能研究

(1.运城职业技术学院，山西 运城 044000；2.太原理工大学，山西 太原 030001)

引言

随着我国城乡经济的快速发展，各类建筑物在不断增加，对砌筑砂浆的需求量也越来越大。而水泥作为砌筑砂浆中必不可少的组分，其市场需求量正逐步提升。水泥的生产也将面临自然资源的匮乏。而各类工程的改建产生了大量的建筑垃圾，这些垃圾的堆放占用了大量的土地。

在建筑废弃物的利用方面，国内许多学者已有不少的研究。欧阳志[1]利用建筑废弃物中回收的再生骨料，制备出强度为C30的再生骨料混凝土，并对其强度等性能进行测定，得出了再生骨料在混凝土中的最佳掺比；刘佳等[2]从建筑废弃物再生骨料的相关政策、应用现状及绿色评价等方面对再生骨料制品进行了评价，并建立了相应的体系。

多数研究着眼于建筑废弃物中回收的再生骨料应用，而针对其应用过程中产生的建筑废弃物细粉、细砖粉并未进行深入探究。应用细粉和砖粉作为砌筑砂浆中水泥的替代物，生产再生砌筑砂浆，可以很好地缓解自然资源不足的问题，为相关企业带来可观的经济效益。

本文将着眼于砌筑砂浆中水泥成分的替代进行研究，以不同的建筑废弃物细粉和细砖粉替代比例，拌制再生砌筑砂浆，并分析其对再生砌筑砂浆稠度值、表观密度以及保水性的影响，为相关的建筑施工提供一定的借鉴和参考。

1 再生砌筑砂浆原材料

1.1 水泥

采用P·O 42.5水泥，对该水泥中的化学成分进行分析，结果见表1。对该水泥的各项力学指标进行检测，均满足要求。

表1 水泥化学成分

1.2 粉煤灰

粉煤灰是煤粉燃烧后得到的粉末或者颗粒状产物。在再生砌筑砂浆中加入适量的粉煤灰，可以增强其抗裂性能，促进其强度的发展，并能增强其流动性。此外，粉煤灰能够显著降低再生砂浆凝结硬化过程中产生的热量。此试验优选I级F类高性能粉煤灰，其密度为2 162 kg/m3，细度为45 μm方孔筛筛余量6.93%，烧失量为0.74%，需水量比为93.82%，化学成分见表2。

表2 粉煤灰化学成分

1.3 细骨料

试验用细骨料优先选用品质优良的河砂，使用前将其通过筛孔直径为4.75 mm的筛子，其级配以及其他性能经测定均满足使用要求。

1.4 建筑废弃物细粉和细砖粉

建筑废弃物细粉是指将建筑废弃物通过人工分拣，然后对分拣后的建筑废弃物进行破碎、碾压、磨细以及筛分，最终形成直径≯75 μm的粉状颗粒。其松散堆积密度通常不大，如采取机械设备进行振动，细粉会变得较为密实，其堆积密度也会略微增大。建筑废弃物细粉的吸水率较大，其标准稠度用水量相较于水泥处于较高水平。建筑废弃物细粉的主要组有水泥颗粒(已水化和未水化的均存在)、石粉颗粒以及砂粉颗粒等。

细砖粉是指将建筑废弃物中的砖瓦通过人工分拣、破碎、碾压、磨细以及筛分，最终形成直径≯75 μm的粉状颗粒。一般来说，细砖粉也属于建筑废弃物细粉，但考虑到黏土烧结普通砖固体颗粒的活性相对比较高，因此将其作为独立的细粉来研究。细砖粉活性较高，经测试，其比表面积较大，颗粒表面性状较为粗糙，吸水率也比较大。

此次试验所用的建筑废弃物细粉和细砖粉均由江苏省某再生资源有限公司生产。

2 再生砌筑砂浆配合比设计

此次试验所用建筑废弃物细粉和细砖粉的固体颗粒粒径均≯75 μm，经测定，其活性物质含量较高。考虑到利用建筑废弃物细粉和细砖粉按一定的比例代替水泥加入砌筑砂浆中形成再生砌筑砂浆，在确保再生砌筑砂浆各方面性能满足要求的前提下，既能够减少水泥用量，降低成本，保护资源，还可以充分利用建筑废弃物。

2.1 基准配合比选定

一般砌筑砂浆的稠度范围为75～85 mm，通过控制用水量确定基准配合比，见表3(以生产1 m3砂浆为基准)。其中用水量根据配制砌筑砂浆稠度进行灵活调整，在此基础上以建筑废弃物细粉和细砖粉部分替代水泥。

表3 各强度等级再生砂浆基准配合比 kg

2.2 替换水泥后的配合比

保持其他原材料(砂子和粉煤灰)用量不变，分别用建筑废弃物细粉和细砖粉对水泥进行部分替代，其中建筑废弃物细粉和细砖粉的替代各为9组，替代率为0～20%，以2.5%为步长。

3 再生砌筑砂浆性能检测及分析

3.1 检测方法

稠度试验：试验开始前，取润滑油对滑杆进行预湿，将其表面多余的润滑油吸干，保证其纵向无过大摩擦力；清理好试锥、容器，并将再生砌筑砂浆装入其中，为保证装料均匀，使用捣棒对其进行插捣并敲击容器；将其置于底座并且移动滑杆。将再生砌筑砂浆上表面与试锥接触；清零后打开制动螺钉并计时，待到10 s时关闭制动螺钉并读取下沉深度，即为稠度值。

表观密度：按照砂浆表观密度测算公式进行测定并计算。

保水率：按照砂浆保水率测算公式进行测定并计算。

3.2 结果分析

3.2.1 再生砌筑砂浆的用水量

总体上来看，掺加建筑废弃物细粉和细砖粉均使得再生砌筑砂浆的用水量增加。其原因分析如下：建筑废弃物细粉和细砖粉均有着孔隙率高、表面棱角多且粗糙、吸水率大及活性成分含量较高的特征。由此导致了水(包括吸附水和表层水)的需求量较大。为保证再生砌筑砂浆稠度满足要求，只能增加其用水量。由此可知：建筑废弃物细粉和细砖粉的吸水率相较于水泥要高，随着其替代水泥的比例升高，再生砌筑砂浆的拌合用水量也会显著提升。

3.2.2 再生砌筑砂浆的表观密度

建筑废弃物细粉和细砖粉的掺加对再生砌筑砂浆的表观密度影响非常小。其原因分析如下：水泥、建筑废弃物细粉及细砖粉此3种原材料的物理性质非常类似，无论是以建筑废弃物细粉和细砖粉替代水泥，或者不同的替代比例都不会一定程度地影响再生砌筑砂浆的表观密度，其上下浮动范围≯8 kg/m3，这样的影响基本上可忽略。

3.2.3 再生砌筑砂浆的保水性

建筑废弃物细粉和细砖粉的掺加均对再生砌筑砂浆的保水性有着一定的改善。随着建筑废弃物细粉和细砖粉替代率的提高，再生砌筑砂浆的保水率先升后降，其峰值处于替代率约为17.5%时，此时再生砌筑砂浆的保水性最好。分析其原因为：水泥、建筑废弃物细粉及细砖粉3种原材料之间可以形成连续级配，从而改善再生砌筑砂浆的内部空隙结构，使其更加合理。

4 结论

4.1 建筑废弃物细粉和细砖粉的吸水率相较于水泥要高，随着其替代水泥比例的提高，再生砌筑砂浆的拌合用水量也会显著提升。

4.2 建筑废弃物细粉和细砖粉的掺加对再生砌筑砂浆的表观密度影响非常小，其上下浮动范围≯8 kg/m3，可忽略。

4.3 建筑废弃物细粉和细砖粉的掺加都能对再生砌筑砂浆保水率有一定的改善，其最佳替代率约为17.5%。