曾 亮 符子安 康文文
(江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,江西 南昌 330001)
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年因拆除建筑產(chǎn)生的建筑垃圾在2 億t 以上[1]。2011年科技部將固體廢棄物本地化再生建材利用成套技術(shù)列入國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃,其中很多內(nèi)容涉及到建筑垃圾的資源化利用問(wèn)題[2]。在工程建設(shè)領(lǐng)域,由于水泥基材料用巨大,人類將面臨資源、環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此,發(fā)展綠色生態(tài)水泥混凝土材料是人類的二選擇。建筑砂漿廣泛應(yīng)用于砌筑、抹面、修補(bǔ)、灌漿及粘貼飾面材料等工程中,是建筑工程中用量較大的建筑材料之一,發(fā)展綠色再生砂漿是發(fā)展綠色生態(tài)水泥混凝土材料的重要組成部分。
目前,用于配制建筑砂漿的主要原料砂的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。隨著我國(guó)基本建設(shè)的發(fā)展,建筑用砂量不斷增大,許多地區(qū)經(jīng)過(guò)幾十年的大量開采天然砂資源已接近枯竭,而對(duì)砂的無(wú)序和大量開采,破壞了自然景觀和生態(tài)環(huán)境,也影響了河堤安全。另一方面,我國(guó)在城市化建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生了大量建筑垃圾。建筑垃圾主要包括拆除舊建筑及建造新建筑時(shí)產(chǎn)生的廢磚、廢混凝土、廢砂漿和建筑渣土等經(jīng)分選、破碎、篩分加工后,一般可作為再生的骨料資源重新加以利用。將廢棄混凝土破碎篩分后制成再生骨料,不僅可以減少對(duì)自然砂石的開采,同時(shí)可以減輕廢棄混凝土對(duì)農(nóng)田的侵占和環(huán)境的污染[3]。目前,部分建筑垃圾經(jīng)破碎、篩分分級(jí)后,主要利用其中的粗骨料配制再生混凝土,而細(xì)骨料沒(méi)有得到很好的利用,建筑垃圾再生利用率很低[4]。將建筑垃圾破碎、篩分后得到的細(xì)骨料(稱為再生砂)部分或全部取代天然砂,用來(lái)生產(chǎn)稱為再生砂漿,對(duì)永久節(jié)省天然砂資源,減輕固體廢棄物對(duì)環(huán)境的污染,提高建筑砂漿的綠色化程度,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有非常積極的意義。
(1)水泥:江西亞?wèn)|水泥有限公司生產(chǎn)的P.C32.5 級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥,28d 抗壓強(qiáng)度365MPa,抗折強(qiáng)度6.65MPa。
(2)粉煤灰:江西貴溪電廠Ⅱ類粉煤灰,細(xì)度為45μm 篩余5%。
(3)建筑垃圾再生砂:將南昌地區(qū)拆除的舊建筑產(chǎn)生的廢混凝土建筑垃圾經(jīng)破碎混合及篩分(去除5mm 以上的顆粒)等工藝制成建筑垃圾再生砂,其細(xì)度模數(shù)為2.5,屬于中砂顆粒級(jí)配1 區(qū),級(jí)配合格;表觀密度為2500kg/m3,堆積密度為1450kg/m3。
(4)天然砂:建筑用砂,細(xì)度模數(shù)為2.6,中砂。
(5)復(fù)合外加劑:該試驗(yàn)用外加劑由纖維素醚、可再分散乳膠粉、礦物微粉等多組分按一定比例經(jīng)特殊工藝復(fù)合而成的具有保水增稠的復(fù)合外加劑。
采用建筑垃圾再生砂分別取代天然砂作細(xì)骨料,并摻入水泥、粉煤灰、復(fù)合外加劑配制建筑工程中常用的M5.0、M7.5 級(jí)再生建筑砂漿,測(cè)定所配制砂漿的施工和易性(稠度、保水率、粘聚性)以及抗壓強(qiáng)度等有關(guān)性能,試驗(yàn)方法按照建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(JGJ/70 -2009)進(jìn)行。
以M5.0 和M7.5 基準(zhǔn)砂漿配合比為基礎(chǔ),本試驗(yàn)采用的灰砂比分別為(1:5 和1:4),分別對(duì)再生細(xì)骨料以0%、30%、50%、70%和100%取代天然砂摻量,配制再生砂漿,控制稠度在70~90mm 范圍內(nèi),調(diào)整各自用水量并記錄各材料用量見(jiàn)表1 所示。
表1 再生砂漿配合比
在試驗(yàn)室條件下,按上述5 種配合比配制M5.0和M7.5 再生砂漿,通過(guò)控制其稠度觀察用水量變化,然后通過(guò)分層度試驗(yàn)測(cè)定其保水性,試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。再生砂不同取代率對(duì)砂漿用水量和保水率影響關(guān)系如圖1 和圖2 所示。
表2 再生砂取代率對(duì)砂漿工作性能的影響
圖1 再生砂取代率對(duì)砂漿用水量影響
從圖1 可看出,再生砂漿用水量隨著再生砂的摻量的增加而增加這是因?yàn)樵偕拜^天然砂孔隙率較大,比表面積較大,吸水性較強(qiáng)。因此隨著再生砂取代天然砂摻量越高,相應(yīng)的用水量會(huì)越大。從圖2可知,砂漿保水率隨著再生砂摻量的增加而增加,這是由于在砂漿拌合后一部分水分被再生砂迅速吸收,同時(shí)再生砂的粗糙表面和較多的細(xì)粉料進(jìn)一步提高了對(duì)水的吸附能力,使得砂漿表面泌水減少,提高了再生砂漿的保水能力。通過(guò)上述配合比試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),再生砂制備的砂漿粘聚性都良好,因此使用再生砂替代天然砂制備再生砂漿具有較好的工作性能。
圖2 再生砂取代率對(duì)砂漿保水率影響
在試驗(yàn)室條件下,按上述5 種配合比配制M5.0和M7.5 再生砂漿,測(cè)試砂漿7d 和28d 抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。再生砂不同取代率對(duì)砂漿7d和28d 強(qiáng)度影響關(guān)系如圖3 和圖4 所示。
由圖3 和圖4 中可見(jiàn),廢混凝土再生砂制備再生砂漿的抗壓強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)規(guī)律與普通砂漿相似。隨著再生砂的摻量在0 -100%范圍內(nèi)增加,砂漿強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì),摻量30%時(shí)達(dá)到最高。用建筑垃圾再生砂代替天然砂配制中低強(qiáng)度砂漿,在摻量30%以上強(qiáng)度會(huì)呈現(xiàn)小幅降低,但對(duì)其強(qiáng)度沒(méi)有顯著不利影響,28d 抗壓強(qiáng)度均可達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度要求。這可能是因?yàn)榻ㄖ偕爸泻幸欢康募?xì)粉料,摻入到天然砂中,填充了砂之間的空隙,優(yōu)化了砂的級(jí)配,隨著再生砂摻量的增加,這種優(yōu)化作用越來(lái)越明顯,在摻量為30%左右
圖3 再生砂取代率對(duì)砂漿7d 抗壓強(qiáng)度影響
從試驗(yàn)結(jié)果分析可知,再生砂備的砂漿28d 強(qiáng)度增長(zhǎng)值較高于天然砂,這主要因?yàn)樵偕爸杏胁糠治此乃囝w粒,具有一定的活性,對(duì)砂漿后期強(qiáng)度有一定提升,廢混凝土再生混合砂砂漿后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,高于普通砂漿強(qiáng)度的增長(zhǎng)率。
(1)在保持砂漿流動(dòng)性(稠度)基本一致的條件下,用建筑垃圾再生砂配制的砂漿需水量比普通建筑砂漿高,隨再生砂摻量的增加,砂漿用水量增大,但其保水性提高。
(2)用建筑垃圾再生砂代替天然砂配制中低強(qiáng)度砂漿,對(duì)其強(qiáng)度沒(méi)有顯著不利影響,摻量為30%左時(shí)達(dá)到了最優(yōu)級(jí)配,細(xì)顆粒的填充也使砂漿達(dá)到了最大密實(shí)狀態(tài),因而強(qiáng)度最高。當(dāng)摻量進(jìn)一步提高,粗細(xì)顆粒的比例發(fā)生變化由骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)向懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)變化,骨架作用被削弱,從而強(qiáng)度降低。右時(shí)可獲得良好的顆粒級(jí)配,強(qiáng)度提高;對(duì)于M5.0、M7.5 級(jí)砂漿,所有摻量均能滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。
圖4 再生砂取代率對(duì)砂漿28d 抗壓強(qiáng)度影響
(3)建筑垃圾再生砂漿的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率要高于普通砂漿強(qiáng)度增長(zhǎng)率。
[1]陳樹建,翟愛(ài)良,季昌良等.混合再生骨料混凝土配制技術(shù)試驗(yàn)研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào),2013,24(3):96 -101.
[2]李秋義,朱亞光,高篙.機(jī)械強(qiáng)化對(duì)再生骨料性能的影響[C].第三屆全國(guó)再生混凝土學(xué)術(shù)交流會(huì).
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