建筑垃圾再生微粉对泡沫混凝土性能的影响

罗 健 范晓玲 孔文艺

（成都建工预筑科技有限公司，四川 成都 610065）

1 前言

泡沫混凝土是由预制出的泡沫与胶凝材料、骨料、外加剂和水均匀混合、浇筑成型、养护硬化而成的一种多孔材料，具有轻质、保温隔热、低弹性模量、大流动度、A级防火等优良性能，广泛应用于屋面保温、地暖、厕所以及市政管线的回填工程。随着装配式建筑的发展，泡沫混凝土在保温装饰一体化墙体、装配式厕所等方面得到广泛应用。

建筑垃圾是指建设单位及施工单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、市政工程以及建筑装饰装修过程中所产生的废弃砖瓦、混凝土、弃土及其他工程废弃物。我国每年建筑垃圾的产生量超过35亿吨，占到城市垃圾总量的30%～40%。目前，大部分的建筑垃圾都只采用简单的填埋式处理，不仅侵占土地，而且会污染环境，综合利用率不足5%。

目前，国内对建筑垃圾的研究主要是将建筑垃圾生产为再生骨料，而对再生骨料制备过程中，由于破碎和筛分产生的大量粒径＜0.15 mm的细粉研究较少。通过查阅文献和前期的实验发现，这部分细粉中含有少量未水化的胶凝材料，具有一定的潜在活性。因此，将细粉经过合理的粉磨处理，可制得再生微粉，将再生微粉替代部分水泥制备再生泡沫混凝土，并用于装配式建筑，在满足建筑节能要求的同时还可以节约资源，为建筑垃圾的资源化利用提供参考。

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

水泥：四川省某水泥股份有限公司生产的PO42.5普通硅酸盐水泥，性能如表1所示。

再生微粉：由都江堰某公司生产再生骨料过程产生的细粉（粒径＜0.15 mm）研磨制得。

减水剂：四川某有限公司生产的聚羧酸高效减水剂，固含量45%。

发泡剂：动物蛋白型，河南某公司生产。

促凝剂：自制。

水：自来水。

表1 水泥的主要物理性能

2.2 试验方法

（1）泡沫混凝土的制备。先将减水剂、促凝剂和拌合水制备成溶液，再与水泥和再生微粉混合搅拌90s，制备均匀水泥基浆体；配制发泡剂溶液（发泡剂稀释倍数为15），制备泡沫液（密度为 32 kg/m3），将制备的泡沫液加入搅拌机，快速搅拌60s，使泡沫均匀混入水泥基浆体，再浇筑成型，养护。水泥基浆体泡沫混凝土配合比设计方法为：①按泡沫混凝土干密度要求，确定水泥及再生微粉用量；②通过水泥及再生微粉用量，确定泡沫混凝土用水量；③按照胶凝材料、用水量，确定水泥净浆体积；④通过水泥净浆体积，确定泡沫剂体积；⑤按泡沫体积、实测泡沫密度，确定泡沫质量；⑥根据泡沫质量、泡沫剂稀释倍数，确定泡沫剂的用量。

（2）泡沫混凝土的抗压强度、吸水率、干密度实验方法依据 JGT266-2011《泡沫混凝土》的相关规定进行，将泡沫混凝土浇筑70.7× 70.7×70.7 mm的模具，成型3 d后脱模，养护至指定龄期后测试。

3 实验结果及讨论

本实验选择配制干密度等级为 A04（301 kg/m3≤ A04≤ 400 kg/m3）的泡沫混凝土，根据前期实验结果，设定水灰比为0.4，外加剂掺量为胶凝材料质量的0.1%，促凝剂掺量为胶凝材料总量的1.5%，设定再生微粉替代水泥的量为10%～60%进行实验，P1试验为空白对照组，P2～P7试验为再生微粉替代组，详细配合比设计如表2所示，性能测试结果如表3所示。

表2 泡沫混凝土配合比

表3 测试结果

3.1 干密度

不同替代量的再生微粉对泡沫混凝土干密度的影响如图1所示。由图1可知，P1～P7试验制备的泡沫混凝土的干密度都满足JGT266-2011《泡沫混凝土》标准中A04密度等级的规定。再生微粉替代组与空白对照组相比，随着再生微粉替代量增加，制得泡沫混凝土的干密度总体呈下降趋势。因为，再生微粉由红砖和混凝土块组成，红砖密度低于混凝土，由建筑垃圾制得的再生微粉密度小于水泥的密度。所以.再生微粉替代量越大，泡沫混凝土干密度越低，因此，再生微粉可在一定程度上降低泡沫混凝土的干密度。

图1 再生微粉对泡沫混凝土干密度的影响

3.2 吸水率

不同替代量的再生微粉对泡沫混凝土吸水率的影响如图2所示。由图2可知，随着再生微粉替代量的增加，泡沫混凝土吸水率总体呈上升趋势，当再生微粉替代量为60%时，吸水率最高，空白对照组的吸水率最低。通常情况下，泡沫混凝土密度降低，吸水率会相应增加，而用再生微粉替代水泥后，由于再生微粉是由建筑垃圾破碎和粉磨制得，孔隙率较高，因此，再生微粉替代组泡沫混凝土的吸水率明显高于空白组泡沫混凝土的吸水率。

图2 再生微粉对泡沫混凝土吸水率的影响

3.3 抗压强度

图3 再生微粉对泡沫混凝土抗压强度的影响

不同替代量的再生微粉对泡沫混凝土抗压强度的影响如图3所示。由图3可知，随着再生微粉替代量的增加，泡沫混凝土抗压强度总体呈下降趋势，当再生微粉替代量为60%时，抗压强度为0.55 MPa，仍然符合JGT266-2011《泡沫混凝土》标准中A04密度等级干密度和抗压强度的大致关系（0.5～1.0 MPa）。由于再生微粉主要由红砖、混凝土和砂石骨料破碎、粉磨而制，自身活性较低，经过单一的物理激发过程，只能降低微粉的颗粒细度和增加比表面积，在混凝土体系中发挥的作用与粉煤灰类似，主要为微集料效应和火山灰效应，整体活性比水泥低，因此，随着再生微粉替代量的增加，泡沫混凝土的抗压强度逐渐降低。

4 结论

（1）再生微粉替代量由0增加到60%的过程中，泡沫混凝土干密度逐渐降低，吸水率逐渐增大，抗压强度逐渐降低。

（2）再生微粉可替代10%～60%的普通硅酸盐水泥制备A04密度等级的泡沫混凝土，替代量不同，泡沫混凝土差异较大，应根据泡沫混凝土的具体使用场景选择再生微粉替代量。

（3）再生微粉可适当降低泡沫混凝土的质量，同时，还能降低泡沫混凝土的制备成本，为建筑垃圾的资源化利用提供参考，具有重要意义。