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利用建筑垃圾制備預(yù)拌抹灰砂漿探析

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利用建筑垃圾制備預(yù)拌抹灰砂漿探析

摘要:文章通過再生中砂和細(xì)砂對(duì)機(jī)制中砂和天然細(xì)砂的不同替代率、外加劑對(duì)抹灰砂漿的稠度、凝結(jié)時(shí)間、容重、14d拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等方面的影響的研究,探討了利用建筑垃圾制備的再生中砂和再生細(xì)砂替代機(jī)制中砂和天然細(xì)砂生產(chǎn)抹灰砂漿的技術(shù)可行性,并得出了最佳生產(chǎn)工藝。

關(guān)鍵詞:建筑垃圾;抹灰砂漿;性能對(duì)比

1引言

由于混凝土具有施工方便、高強(qiáng)耐久、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),在工程中得到了廣泛應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快、城鎮(zhèn)化率不斷提高,產(chǎn)生了大量的建筑垃圾。有關(guān)部門預(yù)測(cè),到2020年,建筑垃圾產(chǎn)量將突破40億噸。其中,廢棄混凝土所占比重最大,約為2/3。我國現(xiàn)階段對(duì)建筑垃圾采取的處理方式主要是填埋、將其用作路基或直接堆放在建筑垃圾堆場(chǎng),這與國家倡導(dǎo)的綠色發(fā)展理念相違背。抹灰砂漿在現(xiàn)代建筑工程中應(yīng)用非常廣泛,主要用于建筑物表面找平、外墻裝飾等。天然骨料作為砂漿的重要組成部分,大量地開采,對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞,因此,研究建筑垃圾的回收利用,減少資源消耗,消除建筑垃圾對(duì)環(huán)境的污染具有重要意義。

2試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)原材料

P·O42.5R散裝水泥、細(xì)度模數(shù)分別為2.5和1.5的機(jī)制中砂和天然細(xì)砂、增塑劑、減水劑、將廢棄混凝土破碎篩分得到的再生砂。再生砂的具體篩余見表1。

2.2試驗(yàn)內(nèi)容

在本次試驗(yàn)中,研究的是再生砂替代機(jī)制中砂和天然細(xì)砂及高效減水劑對(duì)再生砂高替代率下的影響,以及水灰比對(duì)抹灰砂漿工作性能和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)配合比見表2。

3試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1中砂替代對(duì)抹灰砂漿性能的影響

從圖1可見,再生砂的替代對(duì)砂漿稠度的影響比較明顯,隨著再生中砂替代率的不斷提高,稠度不斷減小,從0~100%稠度下降了20mm。對(duì)抹灰砂漿而言,再生中砂替代率在70%以上時(shí),稠度已經(jīng)偏低,將影響實(shí)際施工。由于再生砂中廢棄混凝土的水化產(chǎn)物以及混凝土破碎后的再生中砂相對(duì)機(jī)制中砂具有表觀密度小、表面粗糙、孔隙多、吸水性強(qiáng)等特點(diǎn),使砂漿中的一部分水分被再生中砂吸收,參與提供砂漿稠度的水分子減少,從而降低砂漿的稠度,且再生中砂替代率越高,稠度降低也越多,與試驗(yàn)結(jié)果相一致。再生中砂替代機(jī)制中砂的試驗(yàn)結(jié)果匯總見表3。由圖2可知,再生中砂替代率的不斷提高,將使抹灰砂漿的容重呈上升趨勢(shì)。由于再生中砂大量吸收水分后,砂漿中的自由水含量下降,而水的密度低于再生機(jī)砂的密度,因此,對(duì)同一立方米的砂漿而言,摻入再生中砂的砂漿中砂的含量相對(duì)更高,容重也隨之增加。不同中砂替代率下砂漿的容重如圖2所示。對(duì)抹灰砂漿而言,拉伸粘結(jié)強(qiáng)度是一個(gè)非常重要的指標(biāo),它直接影響抹灰砂漿的質(zhì)量。從圖3可見,14d拉伸粘結(jié)強(qiáng)度隨著再生中砂替代率不斷提高而呈降低趨勢(shì),替代率從0~100%,14d拉伸粘結(jié)強(qiáng)度下降了19%,但仍能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)拌砂漿》的要求,只是再生中砂對(duì)機(jī)砂的替代會(huì)導(dǎo)致拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的降低。分析原因,再生中砂中的細(xì)粉對(duì)增塑劑有一定的吸附作用,增塑劑可使水化水泥顆粒間形成保水薄膜,使水化反應(yīng)得以持續(xù)。增塑劑吸附再生中砂后,削弱了砂漿內(nèi)部后期的水化反應(yīng),砂漿與基底之間的粘結(jié)強(qiáng)度降低。從圖4可見,再生中砂替代率下砂漿的28d抗壓強(qiáng)度,隨著中砂替代率的提高呈現(xiàn)上升趨勢(shì),當(dāng)中砂完全被再生中砂替代時(shí),砂漿的28d抗壓強(qiáng)度上升了7.3%。這是因?yàn)樵偕猩霸谏皾{的拌和過程中吸水,然后在后期的反應(yīng)中不斷釋放出水分,就是砂漿的水化反應(yīng)可以持續(xù)進(jìn)行。同時(shí),砂漿中的再生中砂表面粗糙、比表面積更大,對(duì)氫氧化鈣有吸附作用,使其成核和結(jié)晶受到阻礙,因而降低了氫氧化鈣在界面區(qū)域的富集,從而使砂漿的結(jié)構(gòu)更加緊密,這與前面的容重結(jié)果相一致。由于將機(jī)制砂全部替代時(shí),總的機(jī)砂替代率僅為22%,替代率較低,由此可以看出,再生中砂少量替代機(jī)砂對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響不大,而且還有一定的促進(jìn)作用。因此,用再生中砂替代少量的機(jī)砂具有實(shí)際的可行性。再生中砂替代率下砂漿的28d抗壓強(qiáng)度如圖4所示。

3.2再生細(xì)砂替代對(duì)抹灰砂漿性能的影響

在配比中,細(xì)砂的質(zhì)量占比為78%左右,是砂的主要來源,為了盡可能地將廢棄混凝土作為可再生資源,利用再生細(xì)砂替代天然細(xì)砂具有重要意義。隨著替代率的增加,砂漿的工作性會(huì)變得很差,因此,通過摻加高效減水劑來改善再生砂的性能,并研究在再生砂高替代率下提高砂漿工作性能的方案,期望能在滿足工作性能和力學(xué)性能的同時(shí),實(shí)現(xiàn)中砂和細(xì)砂的全替代,使廢棄混凝土細(xì)集料再生利用達(dá)到最大化。本組試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知,用再生細(xì)砂替代天然細(xì)砂的替代率為30%時(shí),砂漿的稠度急劇下降,僅為26mm,難以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。而在摻入2‰的高效減水劑后,砂漿稠度有了明顯改善,達(dá)到70mm,完全滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。隨著后期再生細(xì)砂替代率的逐步提高,砂漿稠度呈下降趨勢(shì),符合單一替代機(jī)制砂規(guī)律。當(dāng)完全用再生細(xì)砂替代天然細(xì)砂后,砂漿稠度下降到56mm,與未摻入高效減水劑的相比,稠度仍有很大提高,因此,減水劑對(duì)砂漿稠度起到極大的改善作用。同時(shí),由于減水劑的摻入,也增加了砂漿的凝結(jié)時(shí)間,因?yàn)樵谏a(chǎn)中使用的高效減水劑含有緩凝劑,從而延長了砂漿的凝結(jié)時(shí)間。但隨著再生細(xì)砂替代率的提高,其凝結(jié)時(shí)間逐漸減少,這主要是由于再生細(xì)砂中細(xì)粉對(duì)減水劑有一定的吸附作用,削弱了減水劑的作用。在同一細(xì)砂替代比率條件下,摻入減水劑后砂漿的14d拉伸粘結(jié)強(qiáng)度增大。但當(dāng)減水劑摻量相同時(shí),隨著再生細(xì)砂替代率的提高,砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度下降。由于減水劑的加入,再生砂的吸水性有所降低,因而有足夠的水分使水泥能夠完全水化,表現(xiàn)出拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的提高。再生細(xì)砂替代率的提高,砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度下降,與再生中砂替代機(jī)砂的機(jī)理一致。從表4中可以看出,B1組的28d抗壓強(qiáng)度相對(duì)B0組有所下降,減水劑的摻入增加了砂漿稠度,間接增加了同體積砂漿中的含水量,從而降低了砂漿的抗壓強(qiáng)度。但隨著再生細(xì)砂摻量的增加,砂漿的抗壓強(qiáng)度逐漸增大,這與再生中砂替代機(jī)制中砂的機(jī)理相一致。因此,從抗壓強(qiáng)度考慮,用再生細(xì)砂替代天然細(xì)砂具有實(shí)際可操作性。

4結(jié)語

本文主要以再生中砂和細(xì)砂替代機(jī)制砂和天然細(xì)砂的再生抹灰砂漿為主要研究對(duì)象,探討了再生中砂、細(xì)砂替代機(jī)制砂和天然細(xì)砂情況下,高效減水劑對(duì)抹灰砂漿的稠度、凝結(jié)時(shí)間和容重等砂漿的基本工作性能以及14d拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響。經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比研究,得出以下結(jié)論:(1)再生中砂由0~100%替代將使抹灰砂漿的稠度減小、密度增加、凝結(jié)時(shí)間縮短40%、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低19%、28d抗壓強(qiáng)度增大8%左右。(2)在同一高效減水劑用量下,再生細(xì)砂替代率由30%增加到100%,將使稠度減小約30%、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度下降10%~15%。再生砂的替代有利于提高抗壓強(qiáng)度,由30%的細(xì)砂替代率提高到100%時(shí),28d抗壓強(qiáng)度提高20%~30%,上升較明顯。

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作者:李亞林 王玉婷 單位:四川聚力建材科技有限公司