再生細骨料干拌砂漿的制備和性能研究

付 騰

（1.“工業固態廢棄物土木工程綜合開發利用” 四川省高校重點實驗室，四川 攀枝花 617000；2.宜賓職業技術學院，四川 宜賓 644600）

我國建筑垃圾存量已達200多億噸,按廢舊混凝土塊占比40%計，其存量將達80億噸。因此，緩解建筑垃圾對環境的破壞、發展循環經濟迫在眉睫。近些年來，我國各省市陸續頒布了關于城市禁止現場攪拌砂漿的通知。干拌砂漿（又稱干混砂漿）作為一種綠色新型建筑材料，是材料工業可持續發展的必然趨勢，發展前景廣闊。干拌砂漿是指由水泥、干燥骨料或粉料、添加劑以及根據性能確定的其他組分,按一定比例,在專業生產廠經計量、混合而成,在使用地點按規定比例加水或配套液體拌和干混拌合物。將廢棄混凝土塊打碎制成再生細骨料，替代天然河砂，制備成品干拌砂漿，既可以緩解建筑垃圾對環境的破壞，又可以減輕建筑原材料的過度開采，對保護生態平衡、節約資源和發展循環經濟有重要意義。那么，干拌砂漿是否能保證性能穩定、滿足功能要求，是能否大范圍替代現場拌制傳統砂漿的關鍵。本文僅研究再生細骨料替代率對干拌砌筑砂漿工作性和力學性能的影響；摻加粉煤灰、外加劑后制備出滿足現場施工性能要求且各項指標均符合《預拌砂漿》（GB/T 25181-2010）要求的M10干拌砌筑砂漿，從而得到再生細骨料砌筑砂漿合理的配合比。

1 廢棄混凝土再生細骨料的制備

本試驗主要利用了實驗室中的破碎機和方孔篩。以廢棄混凝土為原料，制備符合《混凝土和砂漿用再生細骨料》（GB/T 25176-2010）二級顆粒級配標準要求的再生細骨料，制備方法參考此標準。將再生細骨料試樣在105℃±5℃下烘干至恒重，按照二級顆粒級配，并篩除＞4.75mm以上的顆粒。

2 試驗方案

參考《預拌砂漿》（GB/T 25181-2010）進行砂漿配比試驗，制備M10強度等級的干拌砌筑砂漿。當再生細骨料摻量（取代天然河砂）分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%時，通過和易性以及強度試驗，確定最合理的替代率。在最合理的替代率下，摻加粉煤灰（按占膠凝材料質量計），并適當添加外加劑，如保水劑、減水劑（按占膠凝材料質量計），再次進行試配試驗。所制備的砂漿參考《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T 70-2009），做稠度試驗、保水性試驗、凝結時間試驗、立方體抗壓強度試驗。對比分析摻量變化對砌筑砂漿稠度、2h稠度損失率、保水率、凝結時間、28d硬化砂漿抗壓強度等的影響。進而得出適合實際工程應用要求的干拌砌筑砂漿最佳配合比。

本試驗砌筑砂漿的設計強度等級為M10，根據《預拌砂漿》（GB/T 25181-2010）的規定，本試驗所制備的干拌砌筑砂漿性能應滿足表1規定。

表1 干拌砌筑砂漿性能指標要求

3 配合比計算

按《砌筑砂漿配合比設計規程》（JGJ/T 98-2010），進行基準配合比計算。

（1）砂漿初步試配強度：

（2）每立方米砂漿中的水泥用量：

（3）每立方米砂漿中的砂用量，應按干燥狀態（含水率＜0.5%）的堆積密度值作為計算值，黃砂含水率s=3%，則：

（4）每立方米砂漿中的用水量，可根據砂漿稠度等要求選用210～310kg，每立方米砂漿中的用水量確定為270kg。

（5）得到基準配比：

水泥∶砂子∶水=270∶1494∶270=1∶5.53∶1

4 試驗結果與分析

4.1 再生細骨料摻量對砂漿性能的影響

在基準配合比基礎上，用廢棄混凝土塊制成的再生細骨料摻量分別以0%、20%、40%、60%、80%、100%的替代料取代天然河砂，與原材料混合，配比見表2。

表2 干拌砌筑砂漿中再生細骨料占比

再生細骨料不同替代率的6種砂漿，按照《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T 70-2009）進行稠度試驗、保水性試驗、凝結時間試驗、立方體抗壓強度試驗，實驗數據見表3。

表3 再生細骨料摻量對砌筑砂漿性能的影響

從試驗結果可知，M10的砌筑砂漿要完全符合表1中干拌砌筑砂漿性能指標要求的再生細骨料替代率為40%、60%。而替代率為40%時，28d抗壓強度相對更大，凝結時間相對更短。因此，綜合考慮砂漿的工作性和力學性能可以選擇40%再生細骨料作為M10干拌砌筑砂漿的最佳替代率。

4.2 粉煤灰對砂漿性能的影響

粉煤灰是以煤粉為燃料，燃燒后收集下來的極細的灰渣顆粒，是一種常見的工業廢渣，也是一種火山灰質材料，為球狀玻璃體結構，較為致密，吸水性差。所以，加水拌合后，其水化熱小、干縮性小、抗裂性好。加入粉煤灰替代少量水泥，既可以改善砂漿性能，又可以降低水泥成本。

試驗是在再生細骨料摻量為40%的情況下，摻以適量的粉煤灰替代水泥，制備M10干拌砌筑砂漿。粉煤灰摻量分別為0%、5%、10%、15%、20%時，檢測其干拌砌筑砂漿和易性、力學性能見表4。

從表4可以看出，粉煤灰摻量到15%時，稠度值＞80mm，保水率＜88%，不滿足砌筑砂漿的標準。所以，在最大限度利用粉煤灰的前提下，即粉煤灰摻量為10%時，各個指標均達到《預拌砂漿》（GB/T 25181-2010）標準。

表4 粉煤灰摻量對砌筑砂漿性能的影響

4.3 外加劑對再生細骨料干拌砌筑砂漿性能的影響

再生細骨料替代40%河砂，粉煤灰替代10%水泥的前提下，為了更好的改善砂漿性能，可以添加少量外加劑。由表5可見，羥丙基甲基纖維素保水劑的摻加對砂漿2h稠度損失率沒有明顯影響，對保水性具有較好的改善作用，當其摻量為0.08%時，28d抗壓強度＜10MPa。所以，保水劑的摻量為0.06%為宜。

表5 保水劑摻量對砌筑砂漿性能的影響

加入聚羧酸高性能減水劑，其減水效率可達20%，所以添加減水劑后，水量相應減少20%。再生骨料摻量取40%，粉煤灰摻量取10%，保水劑摻量取0.06%時，減水劑摻量對砌筑砂漿性能的影響見表6。因為凝結時間≤9h（540min）,所以，減水劑摻量≤0.1%。隨著減水劑的增加，抗壓強度逐增，所以減水劑摻量取0.1%。

表6 減水劑摻量對砌筑砂漿性能的影響

5 結語

（1）以打碎的廢棄混凝土塊作為再生細骨料替代河砂的替代率為變化量，最終確定最佳的再生細骨料摻量為40%。

（2）既滿足干拌砌筑砂漿的標準，又能最大限度利用粉煤灰，粉煤灰摻量取10%為宜。

（3）當干拌砌筑砂漿配合比，廢舊混凝土塊再生骨料∶河砂∶水泥∶粉煤灰=597∶896∶243∶27=22.1∶33.2∶9∶1，羥丙基甲基纖維素保水劑摻量為 0.06%，聚羧酸高性能減水劑摻量為0.10%，水膠比為0.89時，砂漿的28d抗壓強度為12.3MPa，稠度值、2 h稠度損失率、保水率、凝結時間均符合《預拌砂漿》（GB/T 25181-2010）中干混砂漿性能指標的要求。