再生细骨料干拌砂浆的制备和性能研究

付 腾

（1.“工业固态废弃物土木工程综合开发利用” 四川省高校重点实验室，四川 攀枝花 617000；2.宜宾职业技术学院，四川 宜宾 644600）

我国建筑垃圾存量已达200多亿吨,按废旧混凝土块占比40%计，其存量将达80亿吨。因此，缓解建筑垃圾对环境的破坏、发展循环经济迫在眉睫。近些年来，我国各省市陆续颁布了关于城市禁止现场搅拌砂浆的通知。干拌砂浆（又称干混砂浆）作为一种绿色新型建筑材料，是材料工业可持续发展的必然趋势，发展前景广阔。干拌砂浆是指由水泥、干燥骨料或粉料、添加剂以及根据性能确定的其他组分,按一定比例,在专业生产厂经计量、混合而成,在使用地点按规定比例加水或配套液体拌和干混拌合物。将废弃混凝土块打碎制成再生细骨料，替代天然河砂，制备成品干拌砂浆，既可以缓解建筑垃圾对环境的破坏，又可以减轻建筑原材料的过度开采，对保护生态平衡、节约资源和发展循环经济有重要意义。那么，干拌砂浆是否能保证性能稳定、满足功能要求，是能否大范围替代现场拌制传统砂浆的关键。本文仅研究再生细骨料替代率对干拌砌筑砂浆工作性和力学性能的影响；掺加粉煤灰、外加剂后制备出满足现场施工性能要求且各项指标均符合《预拌砂浆》（GB/T 25181-2010）要求的M10干拌砌筑砂浆，从而得到再生细骨料砌筑砂浆合理的配合比。

1 废弃混凝土再生细骨料的制备

本试验主要利用了实验室中的破碎机和方孔筛。以废弃混凝土为原料，制备符合《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T 25176-2010）二级颗粒级配标准要求的再生细骨料，制备方法参考此标准。将再生细骨料试样在105℃±5℃下烘干至恒重，按照二级颗粒级配，并筛除＞4.75mm以上的颗粒。

2 试验方案

参考《预拌砂浆》（GB/T 25181-2010）进行砂浆配比试验，制备M10强度等级的干拌砌筑砂浆。当再生细骨料掺量（取代天然河砂）分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%时，通过和易性以及强度试验，确定最合理的替代率。在最合理的替代率下，掺加粉煤灰（按占胶凝材料质量计），并适当添加外加剂，如保水剂、减水剂（按占胶凝材料质量计），再次进行试配试验。所制备的砂浆参考《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T 70-2009），做稠度试验、保水性试验、凝结时间试验、立方体抗压强度试验。对比分析掺量变化对砌筑砂浆稠度、2h稠度损失率、保水率、凝结时间、28d硬化砂浆抗压强度等的影响。进而得出适合实际工程应用要求的干拌砌筑砂浆最佳配合比。

本试验砌筑砂浆的设计强度等级为M10，根据《预拌砂浆》（GB/T 25181-2010）的规定，本试验所制备的干拌砌筑砂浆性能应满足表1规定。

表1 干拌砌筑砂浆性能指标要求

3 配合比计算

按《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ/T 98-2010），进行基准配合比计算。

（1）砂浆初步试配强度：

（2）每立方米砂浆中的水泥用量：

（3）每立方米砂浆中的砂用量，应按干燥状态（含水率＜0.5%）的堆积密度值作为计算值，黄砂含水率s=3%，则：

（4）每立方米砂浆中的用水量，可根据砂浆稠度等要求选用210～310kg，每立方米砂浆中的用水量确定为270kg。

（5）得到基准配比：

水泥∶砂子∶水=270∶1494∶270=1∶5.53∶1

4 试验结果与分析

4.1 再生细骨料掺量对砂浆性能的影响

在基准配合比基础上，用废弃混凝土块制成的再生细骨料掺量分别以0%、20%、40%、60%、80%、100%的替代料取代天然河砂，与原材料混合，配比见表2。

表2 干拌砌筑砂浆中再生细骨料占比

再生细骨料不同替代率的6种砂浆，按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T 70-2009）进行稠度试验、保水性试验、凝结时间试验、立方体抗压强度试验，实验数据见表3。

表3 再生细骨料掺量对砌筑砂浆性能的影响

从试验结果可知，M10的砌筑砂浆要完全符合表1中干拌砌筑砂浆性能指标要求的再生细骨料替代率为40%、60%。而替代率为40%时，28d抗压强度相对更大，凝结时间相对更短。因此，综合考虑砂浆的工作性和力学性能可以选择40%再生细骨料作为M10干拌砌筑砂浆的最佳替代率。

4.2 粉煤灰对砂浆性能的影响

粉煤灰是以煤粉为燃料，燃烧后收集下来的极细的灰渣颗粒，是一种常见的工业废渣，也是一种火山灰质材料，为球状玻璃体结构，较为致密，吸水性差。所以，加水拌合后，其水化热小、干缩性小、抗裂性好。加入粉煤灰替代少量水泥，既可以改善砂浆性能，又可以降低水泥成本。

试验是在再生细骨料掺量为40%的情况下，掺以适量的粉煤灰替代水泥，制备M10干拌砌筑砂浆。粉煤灰掺量分别为0%、5%、10%、15%、20%时，检测其干拌砌筑砂浆和易性、力学性能见表4。

从表4可以看出，粉煤灰掺量到15%时，稠度值＞80mm，保水率＜88%，不满足砌筑砂浆的标准。所以，在最大限度利用粉煤灰的前提下，即粉煤灰掺量为10%时，各个指标均达到《预拌砂浆》（GB/T 25181-2010）标准。

表4 粉煤灰掺量对砌筑砂浆性能的影响

4.3 外加剂对再生细骨料干拌砌筑砂浆性能的影响

再生细骨料替代40%河砂，粉煤灰替代10%水泥的前提下，为了更好的改善砂浆性能，可以添加少量外加剂。由表5可见，羟丙基甲基纤维素保水剂的掺加对砂浆2h稠度损失率没有明显影响，对保水性具有较好的改善作用，当其掺量为0.08%时，28d抗压强度＜10MPa。所以，保水剂的掺量为0.06%为宜。

表5 保水剂掺量对砌筑砂浆性能的影响

加入聚羧酸高性能减水剂，其减水效率可达20%，所以添加减水剂后，水量相应减少20%。再生骨料掺量取40%，粉煤灰掺量取10%，保水剂掺量取0.06%时，减水剂掺量对砌筑砂浆性能的影响见表6。因为凝结时间≤9h（540min）,所以，减水剂掺量≤0.1%。随着减水剂的增加，抗压强度逐增，所以减水剂掺量取0.1%。

表6 减水剂掺量对砌筑砂浆性能的影响

5 结语

（1）以打碎的废弃混凝土块作为再生细骨料替代河砂的替代率为变化量，最终确定最佳的再生细骨料掺量为40%。

（2）既满足干拌砌筑砂浆的标准，又能最大限度利用粉煤灰，粉煤灰掺量取10%为宜。

（3）当干拌砌筑砂浆配合比，废旧混凝土块再生骨料∶河砂∶水泥∶粉煤灰=597∶896∶243∶27=22.1∶33.2∶9∶1，羟丙基甲基纤维素保水剂掺量为 0.06%，聚羧酸高性能减水剂掺量为0.10%，水胶比为0.89时，砂浆的28d抗压强度为12.3MPa，稠度值、2 h稠度损失率、保水率、凝结时间均符合《预拌砂浆》（GB/T 25181-2010）中干混砂浆性能指标的要求。