利用建筑垃圾制备预拌抹灰砂浆及其性能研究

李亚林 王玉婷

（四川聚力建材科技有限公司，四川 成都 611100）

1 引言

由于混凝土具有施工方便、高强耐久、价格低廉等优点，在工程中得到了广泛应用。随着我国经济的发展、基础设施建设的加快、城镇化率不断提高，产生了大量的建筑垃圾。有关部门预测，到2020年，建筑垃圾产量将突破40亿吨。其中，废弃混凝土所占比重最大，约为2/3。我国现阶段对建筑垃圾采取的处理方式主要是填埋、将其用作路基或直接堆放在建筑垃圾堆场，这与国家倡导的绿色发展理念相违背。抹灰砂浆在现代建筑工程中应用非常广泛，主要用于建筑物表面找平、外墙装饰等。天然骨料作为砂浆的重要组成部分，大量地开采，对环境造成了严重的破坏，因此，研究建筑垃圾的回收利用，减少资源消耗，消除建筑垃圾对环境的污染具有重要意义。

2 试验

2.1 试验原材料

P·O 42.5R散装水泥、细度模数分别为2.5和1.5的机制中砂和天然细砂、增塑剂、减水剂、将废弃混凝土破碎筛分得到的再生砂。再生砂的具体筛余见表1。

表1 再生砂的筛余结果

2.2 试验内容

在本次试验中，研究的是再生砂替代机制中砂和天然细砂及高效减水剂对再生砂高替代率下的影响，以及水灰比对抹灰砂浆工作性能和力学性能的影响。试验配合比见表2。

表2 试验配合比

3 试验结果及分析

3.1 中砂替代对抹灰砂浆性能的影响

从图1可见，再生砂的替代对砂浆稠度的影响比较明显，随着再生中砂替代率的不断提高，稠度不断减小，从0～100%稠度下降了20mm。对抹灰砂浆而言，再生中砂替代率在70%以上时，稠度已经偏低，将影响实际施工。由于再生砂中废弃混凝土的水化产物以及混凝土破碎后的再生中砂相对机制中砂具有表观密度小、表面粗糙、孔隙多、吸水性强等特点，使砂浆中的一部分水分被再生中砂吸收，参与提供砂浆稠度的水分子减少，从而降低砂浆的稠度，且再生中砂替代率越高，稠度降低也越多，与试验结果相一致。再生中砂替代机制中砂的试验结果汇总见表3。

图1 不同中砂替代率下砂浆的稠度

表3 再生中砂替代机制中砂的试验结果

由图2可知，再生中砂替代率的不断提高，将使抹灰砂浆的容重呈上升趋势。由于再生中砂大量吸收水分后，砂浆中的自由水含量下降，而水的密度低于再生机砂的密度，因此，对同一立方米的砂浆而言，掺入再生中砂的砂浆中砂的含量相对更高，容重也随之增加。不同中砂替代率下砂浆的容重如图2所示。

图2 不同中砂替代率下砂浆的容重

对抹灰砂浆而言，拉伸粘结强度是一个非常重要的指标，它直接影响抹灰砂浆的质量。从图3可见，14d拉伸粘结强度随着再生中砂替代率不断提高而呈降低趋势，替代率从0～100%，14d拉伸粘结强度下降了19%，但仍能满足国家标准《预拌砂浆》的要求，只是再生中砂对机砂的替代会导致拉伸粘结强度的降低。分析原因，再生中砂中的细粉对增塑剂有一定的吸附作用，增塑剂可使水化水泥颗粒间形成保水薄膜，使水化反应得以持续。增塑剂吸附再生中砂后，削弱了砂浆内部后期的水化反应，砂浆与基底之间的粘结强度降低。

图3 不同中砂替代率下砂浆的14d拉伸粘结强度

从图4可见，再生中砂替代率下砂浆的28d抗压强度，随着中砂替代率的提高呈现上升趋势，当中砂完全被再生中砂替代时，砂浆的28d抗压强度上升了7.3%。这是因为再生中砂在砂浆的拌和过程中吸水，然后在后期的反应中不断释放出水分，就是砂浆的水化反应可以持续进行。同时，砂浆中的再生中砂表面粗糙、比表面积更大，对氢氧化钙有吸附作用，使其成核和结晶受到阻碍，因而降低了氢氧化钙在界面区域的富集，从而使砂浆的结构更加紧密，这与前面的容重结果相一致。由于将机制砂全部替代时，总的机砂替代率仅为22%，替代率较低，由此可以看出，再生中砂少量替代机砂对砂浆强度的影响不大，而且还有一定的促进作用。因此，用再生中砂替代少量的机砂具有实际的可行性。再生中砂替代率下砂浆的28d抗压强度如图4所示。

图4 不同中砂替代率下砂浆的28d抗压强度

3.2 再生细砂替代对抹灰砂浆性能的影响

在配比中，细砂的质量占比为78%左右，是砂的主要来源，为了尽可能地将废弃混凝土作为可再生资源，利用再生细砂替代天然细砂具有重要意义。随着替代率的增加，砂浆的工作性会变得很差，因此，通过掺加高效减水剂来改善再生砂的性能，并研究在再生砂高替代率下提高砂浆工作性能的方案，期望能在满足工作性能和力学性能的同时，实现中砂和细砂的全替代，使废弃混凝土细集料再生利用达到最大化。本组试验的实验结果见表4。

表4 再生细砂替代天然细砂的试验结果

由表4可知，用再生细砂替代天然细砂的替代率为30%时，砂浆的稠度急剧下降，仅为26mm，难以满足现场施工要求。而在掺入2‰的高效减水剂后，砂浆稠度有了明显改善，达到70mm，完全满足现场施工要求。随着后期再生细砂替代率的逐步提高，砂浆稠度呈下降趋势，符合单一替代机制砂规律。当完全用再生细砂替代天然细砂后，砂浆稠度下降到56mm，与未掺入高效减水剂的相比，稠度仍有很大提高，因此，减水剂对砂浆稠度起到极大的改善作用。同时，由于减水剂的掺入，也增加了砂浆的凝结时间，因为在生产中使用的高效减水剂含有缓凝剂，从而延长了砂浆的凝结时间。但随着再生细砂替代率的提高，其凝结时间逐渐减少，这主要是由于再生细砂中细粉对减水剂有一定的吸附作用，削弱了减水剂的作用。

在同一细砂替代比率条件下，掺入减水剂后砂浆的14d拉伸粘结强度增大。但当减水剂掺量相同时，随着再生细砂替代率的提高，砂浆的粘结强度下降。由于减水剂的加入，再生砂的吸水性有所降低，因而有足够的水分使水泥能够完全水化，表现出拉伸粘结强度的提高。再生细砂替代率的提高，砂浆的粘结强度下降，与再生中砂替代机砂的机理一致。

从表4中可以看出，B1组的28d抗压强度相对B0组有所下降，减水剂的掺入增加了砂浆稠度，间接增加了同体积砂浆中的含水量，从而降低了砂浆的抗压强度。但随着再生细砂掺量的增加，砂浆的抗压强度逐渐增大，这与再生中砂替代机制中砂的机理相一致。因此，从抗压强度考虑，用再生细砂替代天然细砂具有实际可操作性。

4 结语

本文主要以再生中砂和细砂替代机制砂和天然细砂的再生抹灰砂浆为主要研究对象，探讨了再生中砂、细砂替代机制砂和天然细砂情况下，高效减水剂对抹灰砂浆的稠度、凝结时间和容重等砂浆的基本工作性能以及14d拉伸粘结强度和抗压强度的影响。经过试验对比研究，得出以下结论：

（1）再生中砂由0～100%替代将使抹灰砂浆的稠度减小、密度增加、凝结时间缩短40%、拉伸粘结强度降低19%、28d抗压强度增大8%左右。

（2）在同一高效减水剂用量下，再生细砂替代率由30%增加到100%，将使稠度减小约30%、拉伸粘结强度下降10%～15%。再生砂的替代有利于提高抗压强度，由30%的细砂替代率提高到100%时，28d抗压强度提高20%～30%，上升较明显。