再生细骨料的不同取代率对砂浆性能的影响

李雯霞（酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉735000）

近年来，随着我国经济飞速发展，城市化和小城镇建设进程的加快,城市建筑的更新和市政动迁规模不断加大，大量废旧建筑物和新建工程施工产生了大量的建筑垃圾，这些垃圾会侵占大量耕地，而且还会导致严重的环境污染,如果能将这些废旧混凝土回收利用,就能从根本上解决天然骨料日益匮乏及大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化等问题，保证了人类社会的可持续发展。

目前废旧混凝土再利用的主要途径是将废旧混凝土进行破碎、筛分后作为再生粗骨料应用于混凝土中[1]，但在废旧混凝土破碎过程中会产生大量细小颗粒，这些细小的颗粒不适合作为混凝土的粗骨料使用，可作为再生细骨料用来配制砂。砂浆相对混凝土而言配制强度要求较低，再生骨料由于细粉含量较多带来的用水量增加对强度的影响比混凝土较轻；另一方面砂浆的应用已经从传统施工现场现配现用的模式逐渐向预拌湿砂浆和预拌干粉砂浆转化。因此本课题考虑用建筑垃圾产生的再生细骨料配制砂浆，用再生细骨料全部或部分代替天然细骨料，既解决了再生细骨料的处理问题，同时也可节约建筑工程中所需的大量天然细骨料。

1 实验

1.1 试验材料

水泥:32.5 普通硅酸盐水泥；天然细骨料：河砂，中砂。细度模数：2.27（级配良好），表观密度2640（kg/m3），堆积密度1540（kg/m3）；

再生细骨料：实验室由废弃混凝土试块制备，细度模数2.45，表观密度2300（kg/m3），堆积密度1320（kg/m3），含泥量6.8%，吸水率6.78%。

减水剂：高效减水剂，减水率25%

1.2 试验方法

采用全部天然细骨料配制（基准样）、再生细骨料替代一定比例的天然细骨料及全部再生细骨料配制砂浆。砂浆的强度等级分别为M5、M10 以及M20。

试验步骤一：采用固定配合比，砂浆配合比按JGJ98-2000《砌筑砂浆配合比设计规程》进行设计[2]。各材料用量如表1，细骨料用量和水泥用量为固定值，用不同取代率的再生细骨料代替部分天然骨料，用水量一致，观察砂浆的和易性以及在7 天、28 天的强度。

试验步骤二：将砂浆的沉入度定为50mm 左右，调整各配方砂浆减水剂掺量和用水量，使各系列砂浆的下沉度和分层度基本保持一致，观察再生细骨料对砂浆性能的影响。

2 结果分析讨论

2.1 固定配合比下再生细骨料对砂浆性能的影响

表2 为固定砂浆配合比下各系列砂浆的性能测试结果。图1和图2是根据表2的结果绘制的图。从图1 可以看出各系列的砂浆的下沉度和分层度都是随着再生细骨料取代率的增加而降低，说明砂浆的和易性是随着再生细骨料取代率的增加而逐步下降的。再生细骨料是由废旧的混凝土破碎后粒径小于4.75mm 的颗粒组成，含有硬化后的水泥浆颗粒、砂粒和水泥砂浆颗粒，吸水率要比天然细骨料大，水泥用量和用水量相同条件下细骨料的取代率越大，再生细骨料量越多，硬化后的水泥浆颗粒、砂粒和水泥砂浆颗粒多，吸水率大，流动性（下沉度）、分层度会降低，和易性变差。从图1 中还可看到三个基准砂浆由于加入减水剂而导致下沉度和分层度不是太理想，随着再生细骨料替代率的增加分层度急剧下降，当再生细骨料取代率达100%时，分层度几乎为零。细骨料的取代率控制在40%左右，砂浆的和易性较好。

表1 砂浆配合比（1m3 砂浆用量）

图1 各系列砂浆沉入度与分层度变化

图2 各系列砂浆7d、28d 强度变化

图2为固定砂浆配合比下各系列砂浆7 天和28 天的强度对比。从图上可看到再生骨料代替天然骨料后强度能达到要求，对砂浆强度没有不利影响，而且同配比下细骨料取代率在20%，40%时28 天强度比天然细骨料的高，这是由于再生细骨料中含有部分未水化的水泥颗粒，吸水后可继续水化，增强28 天的强度，而且同配比下通过加入外加剂，使砂浆的下沉度、分层度会下降，改善砂浆的和易性。图上显示当细骨料取代率大于60%时，砂浆强度较基准砂浆有所降低，这是由于再生细骨料中含有大量硬化后的水泥砂浆，界面粘结力较小，新旧砂浆的粘结力也较小，在外力作用下较容易被破坏，因此，再生细骨料的取代率过大，强度就会明显降低。再生细骨料配制砂浆的取代率控制在40%左右，通过加入减水剂在保证和易性的情况下提高强度，或可减少水泥用量，节约成本。

表2 固定砂浆配合比下各系列干粉砂浆的性能测试结果

2.2 和易性基本相同情况下再生细骨料对砂浆性能的影响

将各系列砂浆的沉入度定为50mm 左右，通过调整各配方砂浆减水剂掺量和用水量，实现和易性基本相同。试验结果见3。

将表3 的数据绘成图3、图4 和图5。由图3和图4 可看出各系列砂浆随再生骨料的增加，减水剂掺量和用水量均有上升，尤其是减水剂掺量增加较多，这说明再生骨料对砂浆的流动性影响很大，主要是因为再生骨料中有部分干硬后的水泥砂浆，水泥砂浆中空孔隙率比天然细骨料空隙大，吸水率高，对砂浆的流动性和分层度影响很大，取代率越大，对砂浆和易性影响越大。

图5 是各系列砂浆在和易性大致相同的情况下，不同取代率再生细骨料配制的砂浆7 天和28天的强度对比图。从图上可以看出由于用水量的不同，不同取代率的配制出的砂浆强度不一样，取代率越大，砂浆的强度较基准砂浆强度下降的越大，主要原因是为了达到一定流动性，取代率越大，用水量越多，在水泥用量不变的情况下用水量增加会导致砂浆强度下降，同时再生细骨料取代率大，再生细骨料的内部的粘结力较差，都会影响砂浆的强度。

图3 各系列砂浆减水剂掺量的变化

图4 各系列砂浆用水量变化

表3 固定沉入度和分层度下砂浆配合比及其性能

图5 各系列砂浆的强度变化

3 结语

1）用建筑垃圾产生的再生细骨料部分代替天然细骨料配制砂浆，即解决了再生细骨料的处理问题，同时也可节约建筑施工过程所需的大量天然细骨料。

2）在固定砂浆配合比的条件下，各系列砂浆和易性均随再生骨料替代量的增加而表现为沉入度显著下降；再生骨料替代天然骨料对砂浆强度没有明显的不利影响。

3）在固定砂浆配合比的条件下，再生骨料代替天然骨料的取代率控制在40%左右，有利于砂浆强度的提高，或可降低水泥用量，节约成本。

4）在保持和易性一致的条件下，各系列砂浆减水剂掺量和用水量均有上升，尤其是减水剂掺量增加较多，砂浆强度较基准砂浆强度也有所下降。

因此，实际应用过程中，为了保证砂浆的和易性和强度的要求，再生细骨料代替天然细骨料的取代率易控制在40%左右的范围内。

[1]黄宗益，李光华.日本对建设工程副产物和建筑垃圾的处理[J].建设机械技术与管理，2002，15(4)：23-26.

[2]JGJ98-2000. 砌筑砂浆配合比设计规程. 北京：中国建筑工业出版社，2001.