李學祺，安邦國，郭鑫淼，陽杰龍，劉 巖

（桂林理工大學，廣西 桂林 541000）

“碳中和”背景下，建筑材料的綠色節(jié)能和可持續(xù)成為節(jié)能減排的重要領域。但目前，隨著城鎮(zhèn)化率持續(xù)提高，我國每年產(chǎn)生大量的建筑垃圾，其中廢棄砂石、黏土磚等建筑材料占98%以上[1]。同時近些年，我國基礎建設的迅速發(fā)展導致天然河砂儲蓄量顯著減少、砂石價格普遍上漲[2]。建筑垃圾處理問題和天然砂儲蓄不足問題已成為目前建筑行業(yè)的主要痛點之一。

在建筑垃圾中，廢棄黏土磚可破碎后作為骨料和活性材料繼續(xù)使用，具有二次利用價值。國內(nèi)外學者已對用黏土磚取代天然河砂制備的再生砂漿進行研究。研究表明，在材料性質方面，再生黏土磚細骨料具有火山灰特性[3]，這使得砂漿更早達到使用強度[4]，可節(jié)省水泥材料，同時黏土磚制備的再生砂漿表面多孔、吸水性強，具有一定的抗裂性能[5]；在使用性能方面，再生細骨料取代率超過30%會對再生砂漿的使用性能造成顯著影響[6]；在抗凍性能方面，再生磚粉的作用明顯優(yōu)于粉煤灰[7]；在力學性能方面，黏土磚細骨料可用作水泥添加劑以提高砂漿的抗壓強度[8]；在其他性能方面，部分學者[9-10]利用再生黏土磚細骨料制備建筑砂漿，并針對流動性、保水性、強度、抗折強度和抗壓強度進行試驗研究，并對制備不同強度等級的再生砂漿提出取代率要求。鑒于再生砂漿自身特性、可再生特點及綠色環(huán)保特點，再生砂漿技術具有廣闊的應用前景[11]。但目前再生砂漿的應用與推廣仍存在較多問題[12]，國內(nèi)對再生砂漿的研究較少[13]，且施工機械化水平較低。

砂漿機可大幅提高墻面抹灰的施工效率，但砂漿機對再生砂漿的和易性有較高要求[14]。本文試驗研究再生砂漿的配合比以滿足砂漿機的實際使用要求，這將會有效促進再生砂漿的應用與推廣，促進黏土磚的循環(huán)利用，推動建筑行業(yè)的綠色發(fā)展，帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 原材料和試驗方案

1.1 試驗材料

試驗以C42.5普通硅酸鹽水泥為基體材料，以黏土磚細骨料作為天然砂的取代物，外加20%I級粉煤灰，采用羧丙基甲基纖維素醚作為保水劑。使用自來水拌合。3組試驗的水灰比分別為0.580、0.812和1.136。

1.2 天然砂與取代物物理性能

測試的天然砂和粉碎后再生細骨料的表觀密度、含水率等主要指標，見表1。

表1 天然砂與再生細骨料的物理性能

天然砂和再生細骨料粒徑分布均勻，級配良好，試驗結果見表2。

表2 累計篩余率

1.3 試驗方案與試驗結果

根據(jù)GB/T 25181—2019《預拌砂漿》和眾學者[7-14]的研究調(diào)整配合比配置M10砂漿。砂漿的水灰比控制在0.5～1.4，稠度設定在90～110 mm，細骨料粒徑5 mm以下，設置天然砂的取代率分別為0%、30%、50%和100%。適度添加附加用水。

根據(jù)JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》，通過測試再生砂漿的稠度、含水率、保水率和抗壓強度，分析不同配合比對再生砂漿保水性、稠度和強度的影響

試驗配合比和試驗測試結果見表3。

表3 配合比與試驗結果

2 試驗結果分析

2.1 再生砂漿破壞形態(tài)

試塊破壞形態(tài)基本相同，破壞形態(tài)如圖1所示。

從圖1看出，外觀上試塊孔隙較多，受壓時無明顯形變。試塊頂部裂隙發(fā)育、破壞明顯；正面與側面可視裂縫較少，裂隙從上部開始發(fā)育并貫穿試塊，試塊沿著薄弱面發(fā)生破壞。

圖1 C3試塊抗壓試驗

2.2 再生砂漿稠度和保水性分析

由圖2可知：

圖2 稠度與保水性

（1）稠度。當再生細骨料取代率小于30%時，再生砂漿的稠度明顯增加。取代率繼續(xù)增加時，附加用水需求隨之增多，砂漿的稠度值略有上升。取代率為50%時，稠度出現(xiàn)局部最小值，這是因為再生砂漿吸水量大，使有效拌合用水減少[15]。

（2）保水性。保水劑與粉煤灰的摻入和再生細骨料孔隙率較大，導致再生砂漿吸水性較強，減少了砂漿體系中的自由水，故保水性變化趨勢與稠度的變化趨勢相反。

2.3 再生砂漿抗壓強度分析

由圖3可知：

圖3 抗壓強度

（1）同水灰比的再生砂漿的抗壓強度隨取代率的提高呈現(xiàn)先降后升再降的趨勢，僅當取代率為50%時，砂漿的抗壓強度削弱最小。這是因為再生細骨料表面多孔，吸附了大量自由水；其次再生細骨料的顆粒級配更優(yōu)，促使水泥和黏土磚顆粒之間的粘結性更好，砂漿更加密實；同時在溫度梯度作用下，再生細骨料內(nèi)部水可對未充分水化的水泥二次水化，促使強度提升[16]。

（2）再生砂漿的抗壓強度隨水灰比的減小而提高。水灰比為0.58的再生砂漿的抗壓強度滿足使用要求。降低水灰比則水泥用量增加；提高水灰比則細骨料之間的粘結性不足，不滿足抗壓強度要求。

（3）經(jīng)28 d養(yǎng)護的C組砂漿試塊的抗壓強度均達到10 MPa，但稍低于天然細骨料砂漿抗壓強度。再生骨料摻入為30%砂漿強度降低3.9%，摻入50%強度降低2.8%，摻入100%強度降低8.3%。再生砂漿抗壓強度隨再生細骨料摻入量增多而降低，一方面是因為隨著取代率提高，砂漿試塊的密實度降低；另一方面是因為水泥漿與再生細骨料過渡界面薄弱[17]。

3 結論

基于目前學者的研究成果，本文針對磚混再生砂漿的性能進行研究，得出如下結論：

（1）磚混再生砂漿的再生細骨料取代率不宜超過50%。

（2）再生細骨料取代率低于50%時，砂漿抗壓強度降低不顯著。

（3）當取代率為50%時，砂漿的稠度可提高2%～9%，保水性與天然砂漿幾乎一致。

（4）水灰比為0.58時，取代率為50%的M10磚混再生砂漿可滿足砂漿機的施工要求。