废弃混凝土再生砂粉对湿拌砂浆性能的影响

陈均侨 曹小荣

（广东浪淘砂新型材料有限公司）

0 前言

国家“十四”五规划纲要中指出，全面推行循环经济理念，构建多层次资源高效循环利用体系。深入推进园区循环化改造，补齐和延伸产业链，推进能源资源梯级利用、废物循环利用和污染物集中处置，加强大宗固体废弃物综合利用。随着城市的发展，旧城改造项目的进一步推进，废弃混凝土产量逐年递增，现阶段处置主要以堆、填为主，此方法占用大量土地，严重影响生态环境。

现阶段废弃混凝土的回收利用主要是再生骨料，而约30%～40%废弃混凝土砂粉由于品质低未得到有效利用。如何将再生砂粉进行高品质的利用，还需要一些技术方面的突破。本文通过实验探究废弃混凝土再生砂粉对湿拌砂浆性能的影响，并为再生砂粉制备湿拌砂浆的有效利用提供改进方案。

1 废弃混凝土再生砂粉的性质

1.1 废弃混凝土再生砂粉的物理性质

废弃混凝土再生砂粉的成分比较复杂，再生砂粉中的水泥石颗粒具有较多的孔隙，其结构密实性不好。再生砂粉中砂子的形状不规则，表面棱角明显，颗粒级配较差，不是太粗就是太细。再生细骨料表观密度和松散堆积密度比河砂小，这是由其构造决定的，再生细骨料表观密度低的主要原因是再生骨料表面大部分包裹着一层硬化水泥砂浆，水泥砂浆孔隙率大，堆积密度小。

1.2 废弃混凝土再生砂粉的化学性质

朱坤学等人经过研究发现[1]废弃混凝土再生砂粉中主要化学物质有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，主要矿物为花岗岩骨料、河砂、石英、长石和粘结废旧砂浆中含有Ca(OH)2、水化硅酸钙等水化产物等，因此，再生砂粉中的微粉具有一定的水泥活性。这些物质的存在会影响新拌砂浆中水泥水化的速度。

2 试验方法及原材料

设计M10 抹灰砂浆配合比试验，通过改变再生砂粉的占比0%、10%、20%、30%、40%替代标准砂，研究再生砂粉不同量替代标准砂对湿拌砂浆性能的影响。

原材料中的水泥采用P.O42.5 基准水泥，石粉为石灰石粉，砂为标准砂，再生砂粉为花都某厂制造，由路基C30 混凝土经过破碎、筛分、粉末而制得，细度模数2.57，在烘箱干燥后使用，含水接近0%。设计配合比见表1，再生砂粉颗粒级配筛分数据见表2，筛分后的砂粉见图1。

图1 再生砂粉图片

表1 M10 再生砂粉湿拌砂浆配合比设计（㎏/m3）

表2 再生砂粉级配测试结果

3 试验结果分析

3.1 不同掺量的再生砂粉对湿拌砂浆保塑性能的影响

从图2 可知，随着再生砂粉掺量的增高，湿拌砂浆的稠度损失率越大，其主要原因是因为再生砂粉颗粒内部的孔隙结构比较丰富，结构不密实，湿拌砂浆拌和初期没有充分饱和吸水，拌和完成后砂浆中的自由水慢慢通过毛细孔效应逐步渗入颗粒结构内部，从而导致湿拌砂浆稠度损失过快。

图2 不同掺量的再生砂粉对湿拌砂浆稠度的影响

3.2 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆凝结时间的影响

从图3 可知，随着再生砂粉掺量的增大，湿拌砂浆的凝结时间对应缩短，其中主要原因是因为再生砂粉中含有水泥水化产物Ca(OH)2的影响，水泥水化反应如下所示：

图3 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆凝结时间的影响

3CaO·SiO2+6H2O=3CaO·SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·SiO2·3H2O+Ca(OH)2

3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

反应产物中的Ca（OH)2在遇水后增加了湿拌砂浆体系中钙离子、氢氧根离子的浓度，促进了砂浆中水泥的水化反应，从而使湿拌砂浆的凝结时间缩短。

3.3 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆拉伸粘结强度的影响

从图4 可知，湿拌砂浆的拉伸粘结强度是随着再生砂粉掺量的增加有所降低，原因可能是再生砂粉中的一些粉料影响了水泥浆体的粘性，使砂浆与标准混凝土试块的粘结力下降，从而降低了拉伸粘结强度。

图4 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆拉伸粘结强度的影响

3.4 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆抗压强度的影响

从图5 可知，随着再生砂粉掺量的增加，湿拌砂浆的抗压强度依次降低，主要原因是随着湿拌砂浆中再生砂粉用量的增加，湿拌砂浆所需的拌和水增加，因此砂浆配合比中的水灰比随着再生砂粉用量的增加而增大，湿拌砂浆的抗压强度因水灰比的增加而降低。其中再生砂湿拌砂浆的用水量要略高于标准砂湿拌砂浆，这是由于再生砂表面附着水泥浆的砂粒较为粗糙，孔隙率较大，并且内部含有微裂缝[2]，导致其吸水率大于机制砂，故用水量高。

图5 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆抗压强度的影响

3.5 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆保水性的影响

从图6 可知，湿拌砂浆中再生砂粉含量的增加对湿拌砂浆的保水性的影响不是很大。再生砂粉中的水泥石颗粒具有较多的孔隙，粉体颗粒中的孔隙可以通过毛细效应将湿拌砂浆体系中的水分吸入进粉体颗粒内部，因此，湿拌砂浆的保水性更好。

图6 不同掺量再生砂粉对湿拌砂浆保水性的影响

4 总结

结果表明，湿拌砂浆中再生砂粉的掺量越大，湿拌砂浆拌和水用量越大，砂浆的抗压强度越低，稠度损失越大，凝结时间缩短，即再生砂粉制备的湿拌砂浆的凝结时间缩短严重，砂浆保塑效果变差，同时湿拌砂浆的抗压强度降低。

针对再生砂粉制备湿拌砂浆的不足，可以通过改进外加剂解决。第一，研发出一种适用于再生砂粉的湿拌砂浆开放时间调节剂，此种调节剂可以有效地降低再生砂粉对新拌湿拌砂浆中水泥水化的促进作用，使湿拌砂浆能够达到设定的开放时间。第二，改进现有的湿拌砂浆砂胶，降低因使用再生砂粉而增加的用水量，使湿拌砂浆的水灰比恢复正常，就可以有效地改善湿拌砂浆的抗压强度。