不同掺量减水剂对再生砂浆性能的影响

孔祥飞 郑述芳 韦慧 杨胜

摘要：本文通过设计不同骨料取代率和不同掺量减水剂的再生砂浆。研究新拌再生砂浆的物理性能，测试其抗折强度和抗压强度，并与普通砂浆拌制的试件强度进行对比。试验结果表明：由于再生细骨料的吸水率比天然砂高，在保证施工流动性的前提下，再生砂浆的水灰比相对较大；在不同掺量减水剂下，再生砂浆试块的抗折强度相差不大；添加了减水剂的再生砂浆，其抗压强度相比标准砂浆有所增强。

关键词：再生砂浆；减水剂；取代率；强度

0引言

随着城镇化的不断深入，城市人口必然越来越多，这要求城市的建设要对不适合的建筑设施进行升级改造。再者人民生活水平的提高也要求对其生活的场所、供其服务的设施等进行升级改造。这些都必然会由于拆除这些建筑设施而造成的大量建筑垃圾产生。再加上偶然的自然灾害、建筑施工、建筑装饰本身施工过程中产生的建筑垃圾，其总建筑垃圾将越来越多。2015年统计数据表明^[1]：我国每年产生约35亿吨建筑垃圾，且普遍采取堆放和掩埋的方式处理，其综合利用率不足5%，远远低于欧盟(90%)、日本(97%)和韩国(97%）等发达国家和地区。与此同时，由于建筑业大量消耗天然砂石，造成我国很多地区天然砂石严重短缺，导致建筑成本增加。我国对于建筑垃圾的管理和监管机制仍不完善，绝大多数建筑垃圾被运往乡村和郊区，露天堆放和掩埋，对环境造成了严重污染^[2]。我国提出可持续发展的理念，“再生砂”开始逐渐得到应用^[3]。本文将再生砂应用到砂浆中。研究在不同掺量减水剂配制出的再生砂浆强度和和易性等的影响，得到不同掺量减水剂下的再生砂浆用于实际施工标准的减水剂掺量，以提高再生砂浆的使用率，从而达到实现建筑垃圾回收利用、降低成本、环保的目的。

1试验设计与试件制作

本次再生砂浆试验所用材料来源如下：水泥选用强度为M32.5的普通硅酸盐水泥；水使用城市自来水；细骨料有两种，一是天然标准砂，对应的砂浆编号M；二是再生细骨料，来源于建筑废弃物经破碎制成再生细骨料，经筛分后取中砂，减水剂掺量为1%和2%所对应的再生砂浆编号分别为R-A1和R-A2。

本次试验的再生砂浆设计了三种不同的取代率，分别为0%、30%、50%。根据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T 70-2009）的规定测定砂浆的各项指标。不同掺量减水剂的再生砂浆与水泥、砂和水拌合制成，本试验的水泥砂浆以70mm-90mm稠度作为流动性控制指标，并用沉入度的标准试验方法测定再生砂浆的流动性和保水性，然后将砂浆制作成尺寸为40mm×40mm×160mm的砂浆标准长方体试块和70.7mm×70.7mm×70.7mm的标准正方体试块，并进行标准养护。砂浆配合比见表1所示。

表1 1m³不同掺量减水剂和不同取代率的砂浆拌合物用量

编号	取代率%	水泥/g	水/g	标准砂/g	再生砂/g	减水剂/g
M-A0	0	752	702	3510	0	0
R30-A0	30	752	702	2457	1053	0
R50-A0	50	752	702	1755	1755	0
M-A1	30	752	526.5	3510	0	7.52
R30-A1	50	752	526.5	2457	1053	7.52
R50-A1	100	752	526.5	1755	1755	7.52
M-A2	30	752	526.5	3510	0	15.04
R30-A2	50	752	526.5	2457	1053	15.04
R50-A2	100	752	526.5	1755	1755	15.04

2 试验方法

在相同实验条件下，对不同掺量减水剂，不同取代率下的试块进行抗折强度测试和抗压强度测试。在28d龄期时将试块取出，测定其抗折强度和抗压强度。测试前要将仪器清理干净，减小实验误差，保证实验数据的准确性。测试时，试块居中放置，试块放置好后调零开始试验。待试块破坏后，记录数据，将试块取出观察其破坏形态，如图1所示。分别测出三个试块的抗折强度后，最终砂浆抗折强度和抗压强度取其代表值：(1)取三个试件强度算术平均值作为每组试件的强度代表值。(2)当一组试件中强度的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15%时，取中间值作为该组试件的强度代表值；(3)当一组试件中强度的最大值和最小值与中间值之差都超过中间值的15%时，该组试件的强度不应作为评定的依据。

图1 部分试件抗折破坏图 图2 部分试件抗压破坏图

3 试验结果分析

3.1新拌砂浆和易性

本次试验通过测定沉入度的方法来检测新拌砂浆的流动性。试验中不断调节新拌砂浆的拌合物用量，以满足70-90mm稠度的流动性控制指标。不同掺量减水剂和取代率下再生砂浆的流动性试验结果，见表2所示。砂是水泥砂浆的基本骨料，通常占总量的70%以上，对砂浆的质量有着重要的影响。再生细骨料由建筑垃圾破碎得到，成分相对复杂，甚至含有大量粉末。骨料的颗粒形状不规则，有裂纹，层片状较多，压碎值高。与普通砂浆相比，在保证施工流动性的前提下，其水灰比相对较大。

表2不同取代率不同掺量减水剂的再生砂浆沉入度

试件编号	稠度（mm）	试件编号	稠度（mm）	试件编号	稠度（mm）
M-A0	91	M-A1	86.5	M-A2	86
R30-A0	78	R30-A1	63.5	R30-A2	68
R50-A0	45	R50-A1	25	R50-A2	49.5

由表2可知采用标准砂制作砂浆时，其流动性最大；当再生骨料取代率为30%时，减水剂掺量分别为1%和2%时，流动性为65mm左右；当再生骨料取代率为50%时，流动性较差。这是由于再生砂破碎后结构被破坏，吸水率高，导致砂浆和易性差。

3.2抗折强度和抗压强度

本试验得到不同掺量减水剂及不同取代率下再生砂浆的抗折强度试验结果见图3所示，抗压强度见图4所示。

由图3可知，普通水泥砂浆的抗折强度高于再生砂浆。这可能是由于再生砂是经破碎得到，内部损伤较多，而且在满足施工流动性的前提下，水灰比提高导致再生砂浆试件内部孔隙较多，使其抗折强度降低。另外，在掺入了不同掺量减水剂的再生砂浆，当再生骨料取代率为30％以及50％，其抗折强度没有太大变化，可见减水剂的掺量对再生砂浆的抗折强度影响不大。这有可能是因为原本的再生砂浆比普通水泥砂浆的性能低，当掺入再生砂时抗折试块的强度由较低的砂决定，所以出现此试验结果，在不同的取代率下试块的抗折强度相差较近。

图3 砂浆抗折强度折线图 图4 砂浆抗压强度试验结果

由图4可知当再生骨料取代率为0%时，其抗压强度较小；在再生骨料取代率为50%时，其抗压强度较大；减水剂掺入量为1%时，其抗压强度随着再生骨料取代率的升高而升高。随着减水剂掺量的增加，得到的再生砂浆抗压强度逐渐增强。这可能是由于减水剂使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，从而提高水泥基材料的致密性和硬度，增大其流动性，使再生砂浆的强度可以有一定的提高。

4 结论

本文以废弃建筑材料为原料加工成再生细骨料，设计出不同掺量减水剂不同取代率的再生砂浆，观察砂浆和易性并完成抗折强度和抗压强度试验，经对比分析得出以下结论：

（1）再生细骨料的吸水率比天然砂高，在保证施工流动性的前提下，再生砂浆的水灰比相对较大。

（2）在不同的取代率下再生砂浆试块的抗折强度相差不大。

（3）再生砂浆中添加减水剂，再生砂浆的抗压强度相比标准砂浆有所增强。

参考文献：

[1]王绎景,李珠,秦渊等.再生骨料替代率对混凝土抗压强度影响的研究[J].混凝土,2018(12):27-30+33.

[2]苏卿,黄涛,赵跃萍.土木工程材料[M].武汉:武汉理工大学出版社,2016.

[3]李佳彬,肖建庄,孙振平.再生粗骨料特性及其对再生混凝土性能的影响[J].建筑材料学报,2004(04)：390-395.

基金项目：大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202013638053）