建筑垃圾再生微粉對(duì)泡沫混凝土性能的影響

羅 健 范曉玲 孔文藝

（成都建工預(yù)筑科技有限公司，四川 成都 610065）

1 前言

泡沫混凝土是由預(yù)制出的泡沫與膠凝材料、骨料、外加劑和水均勻混合、澆筑成型、養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種多孔材料，具有輕質(zhì)、保溫隔熱、低彈性模量、大流動(dòng)度、A級(jí)防火等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于屋面保溫、地暖、廁所以及市政管線的回填工程。隨著裝配式建筑的發(fā)展，泡沫混凝土在保溫裝飾一體化墻體、裝配式廁所等方面得到廣泛應(yīng)用。

建筑垃圾是指建設(shè)單位及施工單位新建、改建、擴(kuò)建和拆除各類建筑物、構(gòu)筑物、市政工程以及建筑裝飾裝修過程中所產(chǎn)生的廢棄磚瓦、混凝土、棄土及其他工程廢棄物。我國每年建筑垃圾的產(chǎn)生量超過35億噸，占到城市垃圾總量的30%～40%。目前，大部分的建筑垃圾都只采用簡單的填埋式處理，不僅侵占土地，而且會(huì)污染環(huán)境，綜合利用率不足5%。

目前，國內(nèi)對(duì)建筑垃圾的研究主要是將建筑垃圾生產(chǎn)為再生骨料，而對(duì)再生骨料制備過程中，由于破碎和篩分產(chǎn)生的大量粒徑＜0.15 mm的細(xì)粉研究較少。通過查閱文獻(xiàn)和前期的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這部分細(xì)粉中含有少量未水化的膠凝材料，具有一定的潛在活性。因此，將細(xì)粉經(jīng)過合理的粉磨處理，可制得再生微粉，將再生微粉替代部分水泥制備再生泡沫混凝土，并用于裝配式建筑，在滿足建筑節(jié)能要求的同時(shí)還可以節(jié)約資源，為建筑垃圾的資源化利用提供參考。

2 原材料與試驗(yàn)方法

2.1 原材料

水泥：四川省某水泥股份有限公司生產(chǎn)的PO42.5普通硅酸鹽水泥，性能如表1所示。

再生微粉：由都江堰某公司生產(chǎn)再生骨料過程產(chǎn)生的細(xì)粉（粒徑＜0.15 mm）研磨制得。

減水劑：四川某有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑，固含量45%。

發(fā)泡劑：動(dòng)物蛋白型，河南某公司生產(chǎn)。

促凝劑：自制。

水：自來水。

表1 水泥的主要物理性能

2.2 試驗(yàn)方法

（1）泡沫混凝土的制備。先將減水劑、促凝劑和拌合水制備成溶液，再與水泥和再生微粉混合攪拌90s，制備均勻水泥基漿體；配制發(fā)泡劑溶液（發(fā)泡劑稀釋倍數(shù)為15），制備泡沫液（密度為 32 kg/m3），將制備的泡沫液加入攪拌機(jī)，快速攪拌60s，使泡沫均勻混入水泥基漿體，再澆筑成型，養(yǎng)護(hù)。水泥基漿體泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)方法為：①按泡沫混凝土干密度要求，確定水泥及再生微粉用量；②通過水泥及再生微粉用量，確定泡沫混凝土用水量；③按照膠凝材料、用水量，確定水泥凈漿體積；④通過水泥凈漿體積，確定泡沫劑體積；⑤按泡沫體積、實(shí)測泡沫密度，確定泡沫質(zhì)量；⑥根據(jù)泡沫質(zhì)量、泡沫劑稀釋倍數(shù)，確定泡沫劑的用量。

（2）泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度、吸水率、干密度實(shí)驗(yàn)方法依據(jù) JGT266-2011《泡沫混凝土》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，將泡沫混凝土澆筑70.7× 70.7×70.7 mm的模具，成型3 d后脫模，養(yǎng)護(hù)至指定齡期后測試。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

本實(shí)驗(yàn)選擇配制干密度等級(jí)為 A04（301 kg/m3≤ A04≤ 400 kg/m3）的泡沫混凝土，根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定水灰比為0.4，外加劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.1%，促凝劑摻量為膠凝材料總量的1.5%，設(shè)定再生微粉替代水泥的量為10%～60%進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，P1試驗(yàn)為空白對(duì)照組，P2～P7試驗(yàn)為再生微粉替代組，詳細(xì)配合比設(shè)計(jì)如表2所示，性能測試結(jié)果如表3所示。

表2 泡沫混凝土配合比

表3 測試結(jié)果

3.1 干密度

不同替代量的再生微粉對(duì)泡沫混凝土干密度的影響如圖1所示。由圖1可知，P1～P7試驗(yàn)制備的泡沫混凝土的干密度都滿足JGT266-2011《泡沫混凝土》標(biāo)準(zhǔn)中A04密度等級(jí)的規(guī)定。再生微粉替代組與空白對(duì)照組相比，隨著再生微粉替代量增加，制得泡沫混凝土的干密度總體呈下降趨勢。因?yàn)椋偕⒎塾杉t磚和混凝土塊組成，紅磚密度低于混凝土，由建筑垃圾制得的再生微粉密度小于水泥的密度。所以.再生微粉替代量越大，泡沫混凝土干密度越低，因此，再生微粉可在一定程度上降低泡沫混凝土的干密度。

圖1 再生微粉對(duì)泡沫混凝土干密度的影響

3.2 吸水率

不同替代量的再生微粉對(duì)泡沫混凝土吸水率的影響如圖2所示。由圖2可知，隨著再生微粉替代量的增加，泡沫混凝土吸水率總體呈上升趨勢，當(dāng)再生微粉替代量為60%時(shí)，吸水率最高，空白對(duì)照組的吸水率最低。通常情況下，泡沫混凝土密度降低，吸水率會(huì)相應(yīng)增加，而用再生微粉替代水泥后，由于再生微粉是由建筑垃圾破碎和粉磨制得，孔隙率較高，因此，再生微粉替代組泡沫混凝土的吸水率明顯高于空白組泡沫混凝土的吸水率。

圖2 再生微粉對(duì)泡沫混凝土吸水率的影響

3.3 抗壓強(qiáng)度

圖3 再生微粉對(duì)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

不同替代量的再生微粉對(duì)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響如圖3所示。由圖3可知，隨著再生微粉替代量的增加，泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度總體呈下降趨勢，當(dāng)再生微粉替代量為60%時(shí)，抗壓強(qiáng)度為0.55 MPa，仍然符合JGT266-2011《泡沫混凝土》標(biāo)準(zhǔn)中A04密度等級(jí)干密度和抗壓強(qiáng)度的大致關(guān)系（0.5～1.0 MPa）。由于再生微粉主要由紅磚、混凝土和砂石骨料破碎、粉磨而制，自身活性較低，經(jīng)過單一的物理激發(fā)過程，只能降低微粉的顆粒細(xì)度和增加比表面積，在混凝土體系中發(fā)揮的作用與粉煤灰類似，主要為微集料效應(yīng)和火山灰效應(yīng)，整體活性比水泥低，因此，隨著再生微粉替代量的增加，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸降低。

4 結(jié)論

（1）再生微粉替代量由0增加到60%的過程中，泡沫混凝土干密度逐漸降低，吸水率逐漸增大，抗壓強(qiáng)度逐漸降低。

（2）再生微粉可替代10%～60%的普通硅酸鹽水泥制備A04密度等級(jí)的泡沫混凝土，替代量不同，泡沫混凝土差異較大，應(yīng)根據(jù)泡沫混凝土的具體使用場景選擇再生微粉替代量。

（3）再生微粉可適當(dāng)降低泡沫混凝土的質(zhì)量，同時(shí)，還能降低泡沫混凝土的制備成本，為建筑垃圾的資源化利用提供參考，具有重要意義。