不同種類再生砂漿的性能研究

（廣西大學行健文理學院，南寧 530005）

0 引言

隨著我國建筑行業的迅猛發展，商品房的修建、舊城改造以及基礎性工程的建設都會產生大量的建筑廢棄物。據統計，世界大多數國家建筑行業產生的建筑垃圾和廢棄物在城市垃圾總量中的占比很大，高達30%～40%[1]。建筑廢棄物主要包括建筑廢渣、廢磚、廢混凝土等，對數量如此巨大的建筑廢棄物應該采取恰當的處理措施，若處理不當還會造成新的環境污染。而將建筑廢棄物破碎篩分制成再生骨料，包括再生粗骨料和再生細骨料是目前主流的處理方式。其中，再生粗骨料的研究和應用相對較多。長期以來，由于砂漿不是主體結構材料，導致人們對砂漿的研究很少，尤其是對砂漿骨料的研究不夠深入，僅依靠增加水泥用量來滿足砂漿的性能要求[2]。實際上建筑砂漿的用量是巨大的，據有關資料介紹砂漿用砂量約占建筑工程用砂總量的1/3[3]。

再生砂是將建筑廢棄物破碎后經過篩分得到的細骨料。利用再生砂全部取代或部分取代天然砂制作成建筑砂漿，再生砂漿的利用對促進資源循環利用和保護生態環境、實現可持續發展有非常積極的意義。如今人工砂在砂漿中的應用有一些研究，但再生砂性能與人工砂存在很大不同，對再生砂配制而成的砂漿的研究極為欠缺[4，5]。本文就不同種類再生砂對砂漿性能的影響進行了試驗研究。

1 試驗設計

1.1 試驗材料

本次再生砂漿試驗所用材料來源如下：（1）水泥：海螺牌P.O32.5R；（2）水：采用城市自來水；（3）細骨料：采用天然標準砂，對應的砂漿編號B；（4）再生細骨料：骨料分別來源于使用年限為1年的商品房框剪結構填充墻和使用年限為15年的教學樓框架結構填充墻，建筑廢棄物經破碎制成再生細骨料，經篩分取中砂，對應的再生砂漿編號分別為Z1 和Z2。

1.2 配合比設計

本試驗試配強度等級為7.5MPa 的水泥砂漿，試驗以70-90mm 稠度作為流動性控制指標，經初步設計的配合比為水泥：砂=1：6.47，1m3砂漿拌合物用水量取280kg。在滿足標準砂漿流動性的條件下，改變再生砂的摻量，取代率依次取0%、30%、60%、100%。不同取代率砂漿配合比見表1所示。

表1 1m3不同取代率砂漿拌合物用量

1.3 試件制作

本次試驗砂漿采用機械加人工攪拌，先把設計用量的水泥和砂干拌1min至均勻，然后加水拌和2min，使水泥和砂拌和均勻，再人工攪拌1min。新拌砂漿經稠度測定、分層度測定后裝入試模制成邊長為70.7mm 的立方體試塊及40mm×40mm×160mm 的棱柱體試塊，經標準養護28d 后，測定其抗壓強度和抗折強度。

2 試驗結果及分析

2.1 砂漿的和易性

由表2可知，當砂漿配合比相同，標準普通砂對應的砂漿流動性最好，同種再生砂漿沉入度隨著再生砂取代率的增大而減小。取代率為60%、100%的再生砂漿稠度較小，表面干硬、流動性差。不同種類再生砂漿，相同取代率的保水性相差不大；同種再生砂漿隨著再生砂的取代率增加，分層度減小，保水性變差。這是由于加入的再生砂吸水性較強，在加入等量的水下，再生砂漿的流動性、保水性相對較差。

表2 砂漿沉入度和分層度實測結果

2.2 砂漿的抗壓強度

本試驗依據《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》[6]進行強度測試，立方體抗壓強度計算公式為：，式中：fm，cu——砂漿立方體試件抗壓強度（MPa），精確至0.1MPa；Nu——試件破壞荷載（kN）；A——試件承壓面積；k——換算系數，取1.35。通過對實測抗壓強度進行處理，以6 個試件測值的算數平均值作為該組件的抗壓強度值，計算精確至0.1MPa。當6 個試件的最大值或最小值與平均值的差超過20%時，以中間4 個試件的平均值作為該組試件的抗壓強度值，抗壓強度值見表3。試塊抗壓破壞形態如圖1所示，圖2為不同取代率再生砂漿抗壓強度對比圖。

表3 砂漿試塊抗壓強度實測數據與處理

圖1 Z1-60 立方體試塊抗壓破壞形態

圖2 不同取代率再生砂漿抗壓強度對比圖

由表3和圖2可得，取代率為60%的再生砂漿抗壓強度較高，取代率為30%的抗壓強度較低。這是因為在再生砂中存在粒徑很小的土顆粒，在與普通砂混合后，恰好填補了砂之間的空隙，使其密實度提高，其抗壓強度也隨之提高。綜合分析，當在再生砂的取代率處于60%時，標準砂和再生砂粗顆粒骨架作用配合再生砂細顆粒的填充作用，使得制成的砂漿達到了最大密實度，故在再生砂取代率為60%表現出抗壓強度最大；當取代率繼續增加時，細骨料的含量增多，使得之前已經形成的穩定骨架受到影響甚至破壞，進而造成密實度也受到影響降低，最終導致試塊抗壓強度降低。此外，由表3還可以看出，在取代率為30%時，不同種類再生砂漿的抗壓強度相同，可見再生材料的使用年份對砂漿抗壓強度無影響。

2.3 砂漿的抗折強度

表4 砂漿試塊抗折強度實測數據與處理

圖3 Z1-30 棱柱體試塊抗折破壞形態

圖4 不同取代率再生砂漿抗折強度對比圖

由表4和圖4可以看出，隨著再生砂漿取代率的增加，其抗折強度總體呈現降低的變化趨勢，取代率為30%時再生砂漿抗折強度略高，取代率為60%、100%時抗折強度偏低。因為廢棄的建筑垃圾經破碎篩分后得到的再生砂會含有石粉和泥（細粉料），增加了砂的比表面積，當再生砂漿取代率較小時這種影響不是很明顯，當再生砂漿的取代率較大時，在水泥用量相同情況下，再生砂漿的抗折強度會顯著降低。

表4還可以看出，在取代率為30%時，不同種類再生砂漿的抗折強度相差不大，可見再生材料的使用年份對砂漿抗折強度影響不大。

3 結論

（1）隨著再生砂漿取代率的增加，再生砂漿的稠度逐漸減小；同種再生砂漿隨著取代率的增加其分層度減小、保水性變差；不同種類而相同取代率的再生砂漿保水性相差不大。

（2）當取代率為60%時的再生砂漿抗壓強度較高；隨著再生砂漿取代率的增加，其抗折強度呈現總體下降的變化趨勢，取代率為30%時抗折強度較大。

（3）再生砂的使用年限對抗壓強度和抗折強度影響不大。