废尼龙丝增强再生砂浆基本性能研究

仝小芳 王 欣

（扬州市职业大学，225009）

建筑固体废弃物再生粗骨料的应用比较普遍，但是再生细骨料大多没有得到充分利用，这与其吸水率大，收缩率高有着直接关系[1]。如何有效解决这些问题将直接关系到建筑垃圾再生细骨料能否利用。常见的解决办法便是掺加纤维，但是常见的聚丙烯纤维、尼龙纤维等在拌合过程中容易抱团呈絮状，不易均匀分散[2]，这会降低其抗裂作用。而在牙刷、毛刷等尼龙丝制品生产过程中所产生的废尼龙丝后则普遍具有机械强度和软化点很高、耐磨又耐热、耐油又耐弱酸，同时，其在拌合过程中分散性也由于纤维。因此，可考虑将废尼龙丝应用于再生砂浆中，以改善其抗缩裂性。

1 原材料

1.1 细骨料

（1）再生细骨料：本次实验采用的再生细骨料是由建筑垃圾（废弃的混凝土）破碎后得到的4.75mm 及以下粒径的细集料按照一定的级配组合而成。主要技术指标如下：表观密度为2500kg/m3,自然堆积密度为1410kg/m3、瞬时吸水率为12%、压碎指标为11%，中砂。

（2）天然砂：黄砂，中砂，自然堆积密度为1550 kg/m3。

1.2 胶凝材料

（1）石灰属于一级石灰，适应设计需求。

（2）水泥等级为42.5 级普通硅酸盐水泥。

1.3 废尼龙丝

尼龙（PA）为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂，作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3 万。实验中所采用废尼龙丝主要来源于尼龙工业废料，如牙刷、毛刷的边角料废丝，公称直径在0.02mm-0.5mm 之间。

2 实验方案

设计“四因素三水平”正交实验方案[3]（具体因素水平详见表1），重点研究废尼龙丝掺量、再生细骨料掺量对砂浆抗压及抗收缩性能影响。具体材料用量详见表2。

表1 废尼龙丝改善再生砂浆（M10）正交实验方案

表2 废尼龙丝改善再生砂浆（M10）配合比

3 实验数据分析

分别检测废尼龙丝改善再生砂浆强度及收缩值。其中强度主要是检测标准养护28 天立方体抗压强度；收缩值是制备40mm*40mm*160mm 的棱柱体，采用立式砂浆收缩仪检测。具体测值详见表3。

表3 废尼龙丝改善再生砂浆（M10）实验结果

从表中可以明显的看出7号试样的试块28天时收缩值最大，为2.392×10-4mm，2 号试样的收缩值最小，为0.264×10-4mm：即未添加废尼龙丝的再生砂浆收缩值比较大。但也可以明显看出再生砂掺量较大时会对再生砂浆强度产生影响。

3.1 收缩值的极差分析

表4 28 天收缩值试验结果极差分析

采用极差分析的方法分析数据[4]。由28 天收缩值试验结果极差分析能够看出：四个因素对砂浆28 天收缩值的影响由大到小为：A>B> C > D，其中单位用水量影响最大，随着用水量的增加，再生砂浆抵抗收缩的能力越差。其次是废尼龙丝掺量，掺加量为1%时，增强再生砂浆抗缩裂作用最佳。

3.2 28 天抗压强度的极差分析

表5 28 天立方体抗压强度试验结果极差分析

采用极差分析的方法分析数据[4]。由28 天立方体抗压强度试验结果极差分析能够看出：四个因素对砂浆28 天立方体抗压强度的影响由大到小为：D>A>C>B,再生骨料掺加量对砂浆的立方体抗压强度影响最大，随着掺量的逐步增大，抗压强度有下降的趋势。其次是单方用水量，随着单位用水量增大，抗压强度越差。废尼龙丝掺量以及废尼龙丝的长度对抗压强度影响较小。

4 结语

由实验可知，在砂浆中掺入适量的再生砂及废尼龙丝制备废尼龙丝增强的再生砂浆是可行的：一方面，废尼龙丝的掺加有利于提高再生砂浆抗缩裂性能上的不足，分析其成因主要是由于废尼龙丝对再生砂浆的裂缝扩展的阻滞效应，如图1所示，废尼龙丝再生砂浆中有裂纹扩张时，裂纹尖端与尼龙丝相遇，裂纹扩张能力被掺入的废尼龙丝逐步削减，直到扩张能力消耗殆尽，裂纹终止扩展；另一方面掺加少量的（30%以下）再生砂对砂浆强度及收缩性能影响不大，但掺加再生砂要谨慎，掺量过大会导致强度下降。同时由于再生砂及尼龙丝主要来源于建筑垃圾及工业废料，有利于最大限度的利用资源，变废为宝。

图1 废尼龙丝阻滞效应