再生细骨料在砂浆中应用的探讨

2021-01-26刘兰

四川水泥 2021年11期

刘兰

（江苏城乡建设职业学院，江苏常州 213147)

0 引言

我国每年建筑垃圾总量达15.5 亿吨，在未来我国城镇化建设以及工业发展过程中，更多建筑垃圾的产生，会对生态环境造成严重的污染及破坏。自然资源日益匮乏，不仅对民生领域造成了严重影响，同时也阻碍着国民经济的发展[1]。如何将建筑垃圾进行处理，让建筑垃圾变为建筑资源，形成循环利用，是近年来专家研究的重点。目前，在建筑垃圾循环利用中，通过回填人工造井、再生粗骨料、再生细骨料等进行二次利用。但目前建筑垃圾利用率较低，仅占5%左右[2]。因此，在未来发展中，必须对建筑垃圾回收策略进行完善，更新再生技术。对建筑垃圾实现大批量处理，提升建筑垃圾的再生利用率，确保建筑垃圾能够成为再生细骨料，成为全新的资源。砂浆是新型的建筑环保材料，在再生细骨料循环利用方面具有极高的优势以及广阔的应用前景。国外对再生细骨料和砂浆进行了系列研究，美、德等发达国家建立了大型的废旧处理厂，引进筛选设备，从源头上保证再生细骨料的品质[3]。

1 再生细骨料的应用现状

再生细骨料在国内仍处于起步阶段，与发达国家相比，我国亟待对再生细骨料进行深入分析研究。根据已取得的科研成果，主要针对再生细骨料的成分结构以及对砂浆的强度、稠度、收缩、开裂等进行分析[9]。经过研究，发现用废弃的材料如砂浆、陶瓷、混凝土等制成的再生砂，对砂浆具有明显的优化作用，但对抗折、抗压强度有不同影响。例如，整个再生砂与特制细沙进行配比时，在砂浆稠度相同的情况下，废弃砖再生砂浆的需水率就比混凝土再生砂浆的需水率大，因此其抗压强度就较小。在生产中，由于再生砂的压碎指标较大，内部孔隙较高，容易引起应力集中，降低抗压强度。而且再生砂浆抗折强度除了水泥与骨料引起的破坏外，还会由再生骨料破坏。而针对再生细骨料取代率的不同对砂浆性能地影响，我国研究了废弃混凝土、废弃陶瓷、废弃砖，并对其不同的掺量进行分析，分析结果表明，掺量并非越大越好，关键取决于再生砂的体积效应，以及其表面颗粒填充的综合作用。因此，再生砂在湿拌砂浆当中的掺量不超过40%，湿拌砂浆的工作性能以及力学性能都可以满足使用要求[11]。经过全新的破碎、分选、清洗等工艺处理的再生细骨料品质较将建筑垃圾全部破碎后得到的再生砂及传统再生细骨料性能相比，具有明显改善，可以实现优良的保水性能以及极佳的抗压应力[12]，从而可以减缓其界面裂纹，提升砂浆强度。

2 制约再生细骨料的推广应用问题

目前，再生细骨料在国内实现了规模生产，具有独特且成熟的产业链，再生细骨料带来全新的综合效益。但我国对再生细骨料的应用目前还不成熟，影响再生细骨料推广应用的主要因素有以下几点：

首先，再生细骨料受目前工艺技术制约，在砂浆配比中整体比例较差，原因在于无法形成连续配比，在设备工艺上急需改进。其次，在生产过程中，会造成大量的扬尘，导致回收利用率偏低，很容易造成环境二次污染。最后，在砂浆配比中，虽然通过集中生产以及集中配送等方法，可以降低综合成本，但再生砂的质量波动较大，这对砂浆的性能也带来很大影响[7]。

相关研究表明，再生砂的掺合比例为25%，可以节约15%的成本。但再生砂自身的特点会影响砂浆的工作性能，例如对砂浆的保水性、开裂性等有直接联系。因此，再生砂的掺合量需要进行合理控制，不能较高亦不能较低，再生砂的使用率较低也是制约再生砂应用的重要因素之一[8]。

3 再生细骨料的应用优势

建筑细骨料是目前再生资源的重要应用载体，再生细骨料可以由废弃的混凝土、废弃砖瓦等材料进行制作[13]，可通过分选、破碎等工序制成再生粗骨料以及再生细骨料，极具经济效益与环保效益。根据目前建筑行业的标准规定，再生细骨料可以配置砂浆，且配置完毕的砂浆与普通砂浆相比，具备较高的优势。在原有的搅拌设备上只需要简单改造，就可以实现再生细骨料的配比，集中生产，避免出现二次污染，保障整个砂浆的配比。应用再生细骨料的砂浆，其性能会与再生细骨料的性质、掺量能够产生新的适应性。但如果掺入的再生细骨料质量较差，或其适应性不好，也很容易造成砂浆质量的下降，如砂浆的开放时间、保水性能等指标下降；此外，再生细骨料用于现场搅拌，其颗粒配比亦不容易控制，很容易造成砂浆质量波动。砂浆的最大优势不仅可以实现配比，同时专业技术人员还可进行合理优化。通过一系列调配，可以制备全新的制备砂浆，使砂浆具备更加优越的使用多样性[14]。因此，再生细骨料是应用的理想载体，可以解决目前建筑垃圾以及工业循环废渣的利用难题。

再生细骨料由建筑废弃物加工而成，整个粒径不大于4.75mm，具备全新的应用特性。再生细骨料的来源极为广泛，其组成以及微观结构较为复杂，这使再生细骨料具备一定的随机性以及变异性[15]。目前，再生细骨料的主要成分为硅酸盐、碳酸盐、氧化物等无机材料，这些无机材料具备化学性能良好，强度、硬度较高的优势。在再生细骨料的主要矿物中，其包含SiO2、CaCO3等成分，因此具备全新的水化活性，能够形成少量的水化产物。在再生细骨料的应用中，可以满足砂浆的基本使用要求。此外，再生细骨料存在表面粗糙且含有大量微孔以及微裂缝的缺陷，相较于以往的表面积以及孔缝隙，二者之间能够形成全新的堆积密度。再生细骨料的吸水率、压缩指标远高于天然骨料。再生细骨料表面的粒子可以填充骨料之间的空隙，优化整个颗粒配比，减少砂浆渗水情况。改善配比后的砂浆特性，可保证砂浆的密实度能够得到提升。

4 再生细骨料对于砂浆的影响

在对再生细骨料对砂浆性能的影响分析中，针对不同取代率的再生细骨料，砂浆性能二者之间存在一定的优化特性。再生砂浆随取代率增加，其强度会呈现先增加后降低的趋势。以再生细骨料取代率为30%、50%、70%进行研究，经过研究发现，取代率为30%时，砂浆28d 强度明显增加。因此，可以得知建筑垃圾再生骨料含有一定的细粉料。细粉料在天然骨料中，不仅可以填充骨料之间的空隙，随着再生骨料掺量的增加，起到明显的优化作用。在掺量为30%左右时，能够达到最优等级，因为细骨料使砂浆能够达到最大密实状态，强度极佳。但再生骨料含有大量硬化的水泥砂浆，因此其界面粘结力较小。砂浆的粘结力越小，在外力作用下就越容易破坏。针对再生砂浆的强度形成机理，水泥浆以及再生细骨料之间的过渡、破坏机理等研究较为匮乏，有待进一步补充完善。此外，由于再生砂浆受到细骨料性能影响较大，骨料以及砂浆之间的界面过渡区是薄弱区域。可以通过骨料强化、界面破坏强化等手段改进，以提升砂浆的性能。