建筑垃圾再生砂粉的基本性能試驗研究

馬郁，張敬，謝小元

（中國建筑科學研究院建材所，北京　100000）

建筑垃圾再生砂粉的基本性能試驗研究

馬郁，張敬，謝小元

（中國建筑科學研究院建材所，北京100000）

本文通過對建筑垃圾再生砂粉的基本性能，膠砂流動度和膠砂強度等性能的試驗研究，得出結論：建筑垃圾再生砂粉有一定的活性，其各項性能指標滿足 II 級粉煤灰要求，因此可作為混凝土礦物摻合料使用，替代水泥配制混凝土。由試驗結果來看，再生砂粉的摻量應控制在20% 以下，才能保證各種性能不受影響，如超過20%，其性能隨摻量的增加急劇下降，進而可能影響到混凝土的性能，因此再生砂粉的摻量要控制在一定范圍內使用，才能發揮良好的活性特征。

建筑垃圾；再生粉體；化學分析；基本性能；膠砂流動度

1　前言

近些年，建筑垃圾資源化利用的研究日益受到大家的注意，圍繞此課題開展了許多探索性的研究和實踐應用的嘗試。再生粗細骨料的研究已經比較全面，但對再生骨料剩余的再生砂粉部分的利用還有待研究，實現建筑垃圾再生砂粉在混凝土中的資源化利用，提高建筑垃圾資源化利用率，減少其作為固體廢棄物堆放填埋所造成的資源浪費和環境污染，可有效提高建筑材料的可持續發展。

本課題對建筑垃圾再生砂粉的基本性能進行試驗，包括其化學成分分析、礦物成分組成、粉料的比表面積、顆粒粒度和顆粒微觀形貌等，并對再生砂粉進行了需水量比、游離氧化鈣含量、均勻性、安定性和強度活性指數等基本性能進行了試驗研究。

2　再生砂粉的化學成分分析

表1　再生砂粉的化學成分　%

通過比較，可以看出，再生砂粉和磚瓦用黏土的化學成分上有異同。再生砂粉的 SiO2、Al2O3、Fe2O3含量低于黏土，而 CaO 和 MgO 含量高于黏土。出現這種現象主要是因為所用的建筑垃圾的原材料主要由黏土磚為主，同時含有少量的混凝土，因此粉磨所得的再生砂粉其主要成分是黏土磚粉末和少量的水泥石細粉和石灰石粉，而水泥石和石灰石材料為再生粉體提供了更多的 CaO 和 MgO。

對比再生砂粉和粉煤灰的化學成分，可以看出兩者的SiO2含量相近，但再生砂粉的 Al2O3明顯低于粉煤灰，而其他成分又高于粉煤灰，因此兩者在化學成分上有些許差別。而在一定條件下，CaO 和 MgO 等物質的存在有助于發揮與水泥水化產物的二次水化反應能力，提高再生砂粉的反應活性。

3　再生砂粉的細度和顆粒分布

按照國標 GB/T1596－2005規定的粉煤灰細度的測試方法測試了再生砂粉的細度，使用了勃氏法測定了再生砂粉的比表面積，使用激光粒度分析儀測定了再生砂粉的顆粒粒度分布，并與粉煤灰的各項性能進行比較，結果見表2。

表2　再生砂粉的細度和比表面積

結果表明，與粉煤灰相比，再生砂粉的顆粒微細，比表面積較高，粒度分布比較均勻。這樣的顆粒細度和粒度分布有利于再生砂粉材料在混凝土中發揮活性，保持強度；而較高的比表面積有可能會提高混凝土的需水量，對混凝土的工作性能會有所影響，因此要控制再生砂粉的摻量。

4　再生砂粉性能試驗研究

4.1試驗原材料

水泥：金隅 P·O42.5水泥，80μm 篩余為1.5%，比表面積為342m2/kg，28d 抗壓強度為47.88MPa。

粉煤灰：II 級粉煤灰，45μm 篩余為15%，28d 活性指數為86%。

減水劑：液體聚羧酸高性能減水劑，減水率為18%。

(1)存貨信息不容易跟蹤，難以獲取。該模式常見商業場景包含三類：靜態貨物、動態貨物、倉單類。這些信息都很難及時的傳遞到商業銀行端。并且對于存貨有可能被調換的情況，存貨質量監督難度大的問題。并且在存貨的監管過程中，監管的權責分析也沒有那么明確，這也是存貨類融資面臨的問題。

再生砂粉：上述建筑垃圾再生粉體材料。

基準水泥：GSB14－1510強度檢驗用水泥標準樣品。

標準砂：國標 GB/T17671－1999規定的中國 ISO 標準砂。

4.2再生砂粉的基本性能

參照 GB/T1596－2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中，根據粉煤灰的性能要求和測試方法，對再生砂粉需水量比、均勻性、安定性和強度活性指標等指標進行了測定，同時與粉煤灰的各項性能進行了比較。結果見表3。

表3　再生砂粉的基本性能

從表3中可以看出，再生粉體的活性指數較高，需水量比、安定性、游離鈣含量、均勻性等性能均滿足國標 GB/T1596－2005對水泥和混凝土中粉煤灰的性能要求，因此可以考慮將再生砂粉作為礦物摻合料用于配制砂漿和混凝土。

4.3摻再生砂粉的水泥凈漿流動度試驗性能

參照國標 GB/T8077－2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》中規定的水泥凈漿流動度試驗方法，測試不同摻量再生砂粉在摻固定外加劑的水泥凈漿的流動度，試驗采用再生砂粉替代水泥摻量分別為0%，10%，20%，30%，40%，50%，測定其凈漿流動度，試驗結果如表4。

表4　再生砂粉對水泥凈漿流動度的影響

從表4中可以看出，在固定外加劑摻量的情況下，當再生砂粉摻量在20% 以下時，凈漿流動度雖有所降低，但下降不明顯。隨著再生砂粉摻量的增加，摻量超過20% 后，水泥凈漿流動度迅速降低，當再生砂粉摻量達到50% 時，凈漿流動度急速下降至85mm。這說明再生砂粉會增加膠凝材料系統的用水量。因此在使用時，要注意適當控制再生砂粉的用量，以避免其對混凝土工作性造成不良影響。

4.4摻再生砂粉的膠砂流動度和膠砂強度試驗性能

通過前面的試驗結果表明，再生粉體具有一定的活性，可作為混凝土礦物摻合料使用。為進一步了解再生砂粉的使用性能，了解再生砂粉對膠砂流動度及力學強度的影響，現參照國標 GB/T17671－1999規定的試驗方法，采用固定用水量，選取不同摻量再生砂粉內摻到水泥中，進行膠砂試驗。試驗采用再生砂粉替代水泥摻量分別為0%，10%，20%，30%，40%，50%，測定其膠砂流動度和抗壓抗折強度。試驗結果由表5表示。

從表5中可以看出，再生砂粉摻量小于20% 時，水泥膠砂流動度有所降低，但下降趨勢不明顯，隨著再生砂粉摻量的增大，再生粉體摻量大于20% 以后，水泥膠砂流動度呈直線下降趨勢。水泥膠砂各齡期強度的變化規律與流動度的變化相近。結果表明，再生砂粉有一定的活性，可作為一種混凝土礦物摻合料使用，但再生砂粉的摻量要控制在20% 以下比較合適。

表5　再生砂粉對水泥膠砂強度的影響

6　結論

建筑垃圾再生砂粉有一定的活性，其各項性能指標可達到II級粉煤灰的要求，因此可作為混凝土摻合料使用，替代水泥配制混凝土。再生砂粉和粉煤灰的化學成分雖有所不同，但其中的 CaO 和 MgO 等物質有助于發揮與水泥水化產物的二次水化反應能力，可提高再生砂粉的反應活性。但要適當控制再生砂粉的用量，在水泥凈漿試驗和膠砂試驗中，都表現出隨著再生砂粉摻量的增大，尤其是當摻量超過20% 以后，水泥凈漿流動度和膠砂流動度呈直線下降趨勢，而水泥膠砂各齡期強度也出現相同規律。因此，再生粉體在配制混凝土時，需要注意摻量的控制，才能更好的發揮它的特性。

［單位地址］北京市朝陽區管莊東里甲一號（100024）

馬郁，2011年畢業于北京建筑大學（原北京建筑工程學院）無機非金屬材料工程專業，本科學歷，2011年7月至今在中國建筑科學研究院建筑材料研究所。