山东铁正工程试验检测中心有限公司 山东济南 250014
摘要：利用施工中废弃的混凝土残骸碎片，经过处理制成循环再生骨料。通过对废弃混凝土的破碎、筛分，制备再生骨料，进而加入纤维素醚、VAE乳液、减水剂等掺合料，制备干粉砂浆。研究掺合料及胶凝材料对试样力学性能的影响，并通过合理控制水泥与掺合料的配比来改善工艺性能，并对试样的力学性能进行测试。
关键词：再生骨料；掺合料；干粉砂浆；力学性能
1.引言
近年来，随着公路、铁路、房地产等基础设施建设工程行业的高速发展，混凝土作为主要材料大量的消耗，骨料的不可再生性与对骨料大规模需求之间的矛盾日益突出。利用废弃混凝土制备的再生骨料配制混凝土在我国已引起高度重视，并且再生粗骨料研究已取得很大的进展，但是研究再生细骨料应用于混凝土或砂浆的却较少。干粉砂浆具有传统砂浆不具备的体积收缩率和弹性模量的优点及较好的耐久性，并且几乎能满足建筑工程砂浆的所有施工要求。如果能用再生细骨料代替天然砂制备干粉砂浆，将大幅度减少工程成本，提高施工单位的经济效益，并能减少对天然砂资源的开采，缓解资源压力并保护生态环境，满足人类可持续发展要求。
2.再生骨料与天然骨料对比
2.1再生骨料特点
再生骨料是建筑物(或构筑物)解体后的废弃混凝上经过一次破碎、筛分而成的分而成的混凝土骨料，称为再生混凝土骨料，简称再生骨料[1]。再生骨料颗粒的外观与结构特点:①棱角很多，大多数呈现尖角形；②表面状况:表面十分粗糙、存在大量微细裂纹、表面有凹孔；③骨料内部由于缩水形成许多的孔洞，孔隙率较大、并且混凝土块在破碎过程中导致其损伤累积，内部会出现很多微裂纹；④再生骨料组分中还含有硬化水泥砂浆。
2.2再生骨料的堆积密度和表观密度
同天然砂石骨料相比，再生骨料表面覆盖着许多的水泥砂浆，由于水泥砂浆的孔隙率大，棱角多，所以再生骨料的表观密度和堆积密度比天然骨料低。再生骨料表观密度、堆积密度与废弃混凝土原始的强度等级、使用时间、使用环境及地域等因素有关。
2.3 再生骨料的吸水率
再生碎砖骨料的吸水率远高于天然骨料，影响再生骨料的吸水率的因素很多，主要有以下两个方面：其中最主要原因是再生骨料表面包裹着一层砂浆，这层砂浆使得再生骨料表面比天然骨料表面更粗糙、棱角更多；并且在解体、破碎过程中的损伤累积，使再生骨料表面砂浆内部存在大量微裂纹，这些因素使再生骨料的吸水率和吸水速率大大提高。其次，再生骨料的吸水率随着骨料粒径的减小而增大[2]。
3.再生骨料干粉砂浆的制备
3.1主要原材料
本试验主要材料采用恩施州腾龙水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥，来源于废弃混凝土及混凝土试件的再生骨料，山西康特尔精细化工有限公司生产的高性能减水剂，广西广维化工有限责任公司生产的GW-707 VAE乳液，山东赫达股份有限公司生产的纤维素醚，灰料比选为1:4.0。
3.2试验环境
整个试验过程都在室温下进行，空气的相对湿度范围(65±10)%，试验材料（水、试样）和试验仪器设备均为室温。根据试验的配合比制作试块，绕筑成型，制成40mm×40mm×160mm的棱柱体试块，3个组成一组。将成型好的每组试块在室温下静置24小时，然后拆模脱模把棱柱试样放在水泥恒温恒湿养护箱中养护。
4.再生骨料干粉砂浆的试验结果及分析
通过集料物理性能测试的方法对再生骨料的各项基本性能进行测试，得到的试验结果如下表1所示。
经过表1我们可以看出再生骨料与天然骨料相比具有密度小，吸水量大，空隙率大的特点。结果分析：（1）建筑垃圾经过简单破碎后，再生骨料表面粗糙，棱角众多，内部含有较多的微裂纹，并且表面覆盖大量水泥颗粒。因此导致再生骨料的堆积密度和表观密度小，空隙率大。（2）吸水率主要由以下因素影响：:①旧的水泥颗粒含量越多，吸水率越大；②再生骨料中的微小裂纹越多，吸水量越大；③细骨料粉尘的含量越高，吸水率越大。
4.1 纤维素醚掺量对再生骨料力学强度的影响
由表2、3看出：当纤维素醚掺量较少时，干粉砂浆试样的抗折和抗压强度都随着纤维素醚掺量的增加而增大。当纤维素醚掺量为0.1%时，抗强度达到最大，然后随着纤维素醚掺量的增多而减小。而抗折强度随纤维素醚掺量的增多平稳增加，在纤维素醚掺量为0.15%时，抗折强度达到最大，此后抗折强度基本上不再随着纤维素醚的增多而改变。
结果分析：（1）纤维素醚作为保水成分，有利于保持干粉砂浆中的自由水，同时可以增大砂浆的粘度，起到增稠的作用，防止水分过快的散失，从而确保水化反应的有效进行，使得强度提高。（2）当纤维素醚掺合量较多时，试样的抗折和抗压强度都会有不同程度的降低，原因一方面是：纤维素醚吸水后会膨胀，会在干粉砂浆中占有一定的体积，导致试样密度下降；另一方面：干粉砂浆中加入纤维素醚后，使空隙中柔性聚合物增多，这些柔性聚合物起不了支撑效果，相对弱化了干粉砂浆试样。
纤维素醚最佳掺量在0.1%—0.15%。
4.2 VAE掺量对再生骨料力学强度的影响
由表格4、5可以看出：随着VAE掺量的增多，再生骨料试样的抗折和抗压强度总体上都呈现上升的趋势，而当VAE掺量为1.5%时，28d抗折强度达到最大，28d抗压强度也在VAE掺量为1.5%时达到最大，然后抗折及抗压都随着VAE含量的增多而强度降低。
结果分析：（1）将VAE乳液加入干粉砂浆中可以使聚合物乳胶粒均匀的分散，并且吸附在骨料和水泥粒子的表面，随着水化反应的进行，聚合物颗粒逐渐聚集成膜，可以对再生骨料的空隙起到很好的填充作用，减小水分的散失，促进水化反应的进行，因此试样的强度会提高。（2）由于VAE乳液是有机聚合物，随着VAE掺加料的增多，其会对干粉砂浆起到缓凝作用，使得混凝土的硬化变慢；当干粉砂浆硬化的速度比气泡产生的速度慢时，会破坏体系的协调性，使得力学性能降低。
VAE乳液的最佳掺加量为1.5%。
4.3 减水剂掺量对再生骨料力学强度的影响
由表格6可以看出(1)当减水剂加入量较少时，试样的抗折强度受减水剂的影响较小，当减水剂掺量达到1.6%时，试样的抗折强度达到最大，然后随着减水剂的增多而使得抗折强度降低。由此可以看出，减水剂对试样的抗折性能影响不大。（2）试样的抗压强度随着减水剂增量的增加而增大，当减水剂添加量为1.6%时，试样的抗压强度达到最大，之后随着减水剂的添加抗压强度基本上趋于稳定。
结果分析：水泥水化过程中会随着高性能减水剂掺入量的增大，导致其需水量降低，显著改善水泥的水化程度。在水泥浆体硬化时，硬化体的空隙率会减小而硬化后强度增加。然而随着掺量的增多，减水剂的引气和缓凝效果慢慢的增强，从而导致试样的抗折和抗压强度减小。
减水剂最佳掺量为1.6%。
5.结语
因再生骨料孔隙率、吸水率比天然河砂较大，故使用时应当重点注意其用水量的变化。再生骨料干粉砂浆的力学性能受各原材的掺量影响较大，本次试验的最佳原料选择为：灰料比1:4.0，纤维素醚最佳掺量在0.1%—0.15%，VAE乳液的最佳掺加量为1.5%，减水剂最佳掺量为1.6%。
参考文献：
[1]赵焕起等.建筑垃圾再生骨料干混砂浆力学性能的研究[J].瓦砖，2014
[2]张瑶.再生骨料（废弃砼）透水型生态混凝土试验研究[J].江苏大学，2012
[3]阿那.浅谈干粉砂浆的制作与发展前景[J].中华民居，2011
论文作者:韩静
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/12
标签：骨料论文; 砂浆论文; 试样论文; 吸水率论文; 干粉论文; 纤维素论文; 强度论文; 《基层建设》2017年1期论文;