再生粉體對砌筑砂漿性能的影響

孔哲，李秋義，郭遠新，岳公冰，曹瑜斌

(青島理工大學，山東青島266033)

再生粉體對砌筑砂漿性能的影響

孔哲，李秋義，郭遠新，岳公冰，曹瑜斌

(青島理工大學，山東青島266033)

用單摻粉煤灰或再生粉體來取代部分水泥，用機制砂代替天然砂制備砌筑砂漿，通過調整用水量控制砂漿稠度在70～80 mm。通過對比粉煤灰的摻量，研究了不同摻量的再生粉體及膠砂比對砌筑砂漿基本性能和力學性能的影響。結果表明:再生粉體的活性明顯要低于粉煤灰，但砌筑砂漿的分層度、表觀密度和含氣量與再生粉體摻量及膠砂比均呈現出較好的線性關系;隨著再生粉體摻量的增加和膠砂比的減小其抗壓強度均逐漸降低，膠砂比為1∶5時其28 d抗壓強度最大損失率達58.9%。

砌筑砂漿 粉煤灰 再生粉體 膠砂比 砂漿性能

隨著我國城市化進程的快速發展，建筑垃圾的產生和排出數量也在逐年增長［1-3］。目前，我國建筑垃圾的數量已經占到城市垃圾總量的30%～40%，但其再利用率不到3%，每年相當于生活垃圾5倍的建筑垃圾亟待處理［4-5］。據有關資料統計，北京奧運會籌建期間產生的建筑垃圾高達4 000萬t/年、上海世博會籌建期間年產生2 000多萬t的建筑垃圾，這些建筑垃圾絕大部分都未經任何處理，便被運往郊外、鄉村進行露天堆放或填埋，從而造成極大的資源浪費和環境污染［6-7］。

再生粉體，又稱再生微粉，是指采用建筑垃圾生產再生骨料過程中所形成的粒徑＜75 μm的顆粒［8-9］。目前國內對于再生粉體的研究和實踐并不多，將其作為摻合料應用于砌筑砂漿中，對于大規模資源化利用建筑垃圾具有重要的意義，也必將有著廣闊的應用前景和巨大的經濟效益［10］。

再生粉體以廢棄混凝土為原料，經顎式破碎機簡單破碎后，在顆粒整形強化處理過程中收集而來［11-15］。本文以普通硅酸鹽水泥為主要膠凝材料，通過單摻再生粉體或粉煤灰來制備砌筑砂漿，試驗參照《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》(JGJ/T 70—2009)［16］重點研究不同摻量再生粉體在不同膠砂比情況下對砌筑砂漿工作性、基本性能(分層度、表觀密度和含氣量)和力學性能的影響。

1 試驗原材料

水泥為山水水泥廠生產的P.O42.5水泥，其物理力學性能指標見表1。粉煤灰(Fly Ash，簡稱FA)為青島四方電廠產Ⅱ級灰，各項指標均符合要求。再生粉體(Recycled Powder，簡稱RP)為顆粒整形過程中產生的粒徑＜75 μm的微小粉末。復合外加劑為粉狀顆粒。機制砂由青島某建材公司生產，其基本物理性能指標見表2。水為自來水。

表1 水泥的物理力學性能指標

水泥、粉煤灰、再生粉體和復合外加劑的X射線熒光分析結果見表3。

2 試驗方案

本試驗采用3個不同膠砂比，膠凝材料中分別摻加一定量的粉煤灰或再生粉體取代水泥，其中復合外加劑用量為膠凝材料用量的0.6%，通過調整用水量控制砂漿的稠度在70～80 mm，試驗配合比見表4。

表2 機制砂的基本物理性能指標

表3 水泥、粉煤灰、再生粉體和復合外加劑的X射線熒光分析結果%

表4 砌筑砂漿試驗配合比

本試驗粉煤灰摻量依次取0，10%，20%和30%;再生粉體摻量依次取0，10%，20%和30%;膠砂比(C/S)分別采用1∶3，1∶4和1∶5。

3 試驗結果與分析

3.1 摻合料摻量和膠砂比對砌筑砂漿基本性能的影響

試驗參照《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》(JGJ/T 70—2009)進行，測得的砌筑砂漿基本性能變化情況如圖1所示。

分析圖1可知:

1)在不同膠砂比條件下，砌筑砂漿的用水量隨著再生粉體摻量的增加均呈增大趨勢，相比同摻量的粉煤灰，采用再生粉體取代部分水泥制備砌筑砂漿的需水量明顯要多。這是因為再生粉體結構疏松，且含有大量連通的孔隙，增加了表層水和吸附水的數量，從而使得砌筑砂漿得到相應稠度所用的水量增多，其中在膠砂比為1∶5且再生粉體摻量為30%時其用水量達到最大值(299 kg/m3)。

圖1 摻合料摻量和膠砂比對砌筑砂漿基本性能的影響

2)隨著再生粉體摻量的增加和膠砂比的減小，砌筑砂漿的分層度逐漸提高，并且要略高于同條件下摻入粉煤灰的砌筑砂漿的分層度。究其原因是由于再生粉體中含有大量的微小顆粒，在振搗成型過程中容易上浮，從而造成了砂漿的分層，并且再生粉體的吸水率明顯要高于粉煤灰，隨著摻量的增加砂漿的需水量增多，進一步加劇了砂漿的分層。

3)在不同膠砂比條件下，砌筑砂漿的表觀密度隨著再生粉體摻量的增加而逐漸升高，并且要大于摻入粉煤灰的砌筑砂漿。這是因為再生粉體具有填充作用，隨著其摻量的增加，砂漿漿體更為密實，因此同體積下的漿體質量增大，導致表觀密度升高。當膠砂比為1∶3且再生粉體摻量為30%時其表觀密度達到2 138 kg/m3，相比再生粉體摻量為0時增大了5.8%，且比粉煤灰摻量為30%時高38 kg/m3。

4)隨著再生粉體摻量的增加和膠砂比的減小，砌筑砂漿的含氣量呈降低趨勢，相比同摻量的粉煤灰其含氣量要高一些。這是由于摻加再生粉體的砂漿用水量高于摻加粉煤灰的砂漿，導致形成氣泡的自由水含量較多，其含氣量較高。數據顯示，摻合料摻量為30%且膠砂比1∶5時，摻加再生粉體的砌筑砂漿含氣量為6.2%，比摻加粉煤灰的含氣量高1.3%，增高幅度達26.5%。

3.2 摻合料摻量和膠砂比對砌筑砂漿力學性能的影響

試驗參照《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》(JGJ/T 70—2009)進行，在標準養護條件下測得的砌筑砂漿不同齡期的抗壓強度變化情況如圖2所示。

圖2 摻合料摻量和膠砂比對砌筑砂漿不同齡期抗壓強度的影響

分析圖2可知:

1)隨著再生粉體摻量的增加和膠砂比的減小，砌筑砂漿各齡期的抗壓強度均逐漸減小，且其下降幅度要顯著大于摻入粉煤灰的砌筑砂漿。這是因為粉煤灰是球形玻璃微珠體，表面光滑，比表面積小，且粉煤灰的形態效應和微集料效應會使砂漿拌合物骨料級配更加合理，而再生粉體表面粗糙，棱角較多，SiO2的含量較高，其活性明顯要低于粉煤灰。

2)在不同膠砂比條件下，隨著齡期的增長，砌筑砂漿的抗壓強度增長幅度均隨再生粉體摻量的提高而降低，即隨著再生粉體摻量的增加，砌筑砂漿的前期強度增加較快。這是由于再生粉體中含有的硬化水泥石成分在水泥水化過程中起到晶種的作用，加速了水泥的早期凝結;而粉煤灰在早期只起填充作用，活性沒有被充分激發出來，隨著齡期的增長，粉煤灰中的活性成分發生作用，生成具有膠凝性質的C-S-H凝膠，從而增強了砂漿的界面粘結力。

3)比較砌筑砂漿28 d的抗壓強度值可知，當膠砂比≥1∶4時，砌筑砂漿的抗壓強度隨著再生粉體摻量的增加下降趨勢較緩，而當膠砂比＜1∶4時，再生粉體的摻量對其抗壓強度影響較大，即在膠砂比為1∶5時，再生粉體摻量為30%相比未摻加時砌筑砂漿的抗壓強度降幅達58.9%。

4 結論

1)再生粉體是在顆粒整形過程中骨料相互高速碰撞而產生的細小顆粒，其中SiO2的含量較高，活性明顯要低于粉煤灰，可作為惰性摻合料使用。

2)砌筑砂漿的用水量、分層度、表觀密度和含氣量與再生粉體摻量及膠砂比均呈現出較好的線性關系。在不同膠砂比條件下，隨著再生粉體摻量的增加其用水量增多、分層度提高、表觀密度增大、含氣量減小。

3)隨著再生粉體摻量的增加和膠砂比的減小，砌筑砂漿的抗壓強度逐漸降低。當膠砂比＜1∶4時，再生粉體摻量對砌筑砂漿的抗壓強度影響較大。

4)P.O42.5水泥摻入再生粉體，采用機制砂可以配置強度等級在M5～M20之間的砌筑砂漿;通過調整再生粉體摻量及膠砂比可以配制出不同強度等級的砌筑砂漿，滿足不同建筑工程對砂漿的性能要求。

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Influence of recycled powder on performance of masonry mortar

KONG Zhe，LI Qiuyi，GUO Yuanxin，YUE Gongbing，CAO Yubin
(Qingdao Technological University，Qingdao Shandong 266033，China)

T he making of the masonry mortar replaces certain amount of cement with fly ash or recycled powder，applies manufactured sand instead of natural sand and adjusts mortar consistency to 70～80 mm by changing the water yield.Afterwards，the influence of powder/sand mix to the physical and mechanical performances of the masonry mortar is studied.T he results show that compared with recycled powder，fly ash delivers better performance in terms of activity.In the meantime，a fine linear relation has been noticed between powder mix and the ratio of binder to sand on one hand，and the layering，apparent density and air content on the other.It has also been noticed that with the increase of(recycled)powder mix or the drop of the ratio of binder to sand，the compressive strength of the specimen goes down，as a 1∶5 ratio results in a 58.9%loss in 28 d compressive strength.

M asonry mortar;Fly ash;Recycled powder;T he ratio of binder to sand;M ortar performance

TU57+8.1

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.12.37

1003-1995(2015)12-0142-05

(責任審編葛全紅)

2015-03-10;

2015-10-27

國家自然科學基金項目(51378270)

孔哲(1991—)，女，碩士研究生。