再生细骨料湿拌砂浆试验研究及工程应用分析

赵世冉，张凯峰，孟刚，李文龙，刘博博，刘连杰，贺桂田

（中建西部建设北方有限公司，陕西 西安 710116）

再生细骨料湿拌砂浆试验研究及工程应用分析

赵世冉，张凯峰，孟刚，李文龙，刘博博，刘连杰，贺桂田

（中建西部建设北方有限公司，陕西 西安 710116）

通过试验研究了再生细骨料替代量对湿拌砂浆开放时间和抗压强度等性能的影响。结果表明，当再生细骨料替代20%天然细骨料时，对湿拌砂浆的抗压强度影响不大，此时砂浆的开放时间最长可达24 h；当再生细骨料替代量为40%时，砂浆的施工时间不应超过10 h。研究认为，采用再生细骨料生产湿拌砂浆是可行的，不仅可以起到节能利废的作用，而且还可以降低生产成本。

再生细骨料；湿拌砂浆；稠度；施工时间；抗压强度

0 前言

建筑砂浆是建筑工程中用量最大的建筑材料之一，近些年，随着建筑行业技术进步和文明施工要求的提高，传统的在施工现场搅拌砂浆的生产方式越来越多地暴露出其在砂浆质量和环境保护方面的缺陷[1]。在国家相关政策的支持下，拥有诸多优势的预拌砂浆则越来越受到施工企业的重视。作为预拌砂浆的一种，湿拌砂浆具有质量稳定、粘结性能好、可施工时间长等优点，自推广以来受到了诸多关注。然而随着优质天然砂资源的短缺，湿拌砂浆的推广也受到了制约，在此背景下，寻找天然砂的理想替代材料成了保证湿拌砂浆施工质量和推广的关键因素。

另一方面，随着城市化建设进程的加快，废弃混凝土、砂浆、石、砖瓦等建筑垃圾的产量与日俱增，据统计，每1万m2拆除的旧建筑就将产生0.7万～1.2万t建筑垃圾，若不及时采取措施处理，将对城市周边环境造成严重的污染[2]。目前，建筑垃圾的处理方式除了填埋以外，还可以将其破碎、筛分后，制成建筑用粗细骨料进行重复利用，这样不仅可以减少建筑垃圾对城市环境的污染，还可以解决建筑用砂石资源短缺的危机。相对于再生粗骨料较多的工程应用，再生细骨料的工程应用案例较少，大多还处于理论研究阶段[3-5]。为了验证再生细骨料应用于湿拌砂浆的可行性，本文结合前人的研究成果，通过试验对再生细骨料的物理力学性能进行了试验研究。

1 试验

1.1 原材料

水泥：铜川声威P·O42.5水泥，符合GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的要求；粉煤灰：Ⅱ级，细度13.8%，烧失量6.2%；天然细骨料：渭河中砂，细度模数2.6，含泥量1.2%；再生细骨料：陕西某公司产，粒径0～5 mm，细度模数2.8；砂浆外加剂：采用自制聚羧酸减水剂和调节剂，其中减水剂固含量≥20%，调节剂固含量≥30%，调节剂主要由缓凝、增稠和保水等组分组成，用于调节湿拌砂浆的可施工时间。

再生细骨料与天然砂的物理性能如表1所示。

表1 再生细骨料与天然砂的物理性能

由表1可见，与天然砂相比，再生细骨料颗粒较粗，空隙率大，细粉含量高，表观密度符合GB/T 14684—2011《建设用砂》的要求（≥2500 kg/m3），但松散堆积密度和空隙率不符合≥1400 kg/m3和≤44%的要求。

1.2 试验方案

有研究表明，再生细骨料中的细粉具有一定的活性[6]，因此，为使再生细骨料的活性能够充分发挥，达到节能减排的目的，试验在采用再生细骨料替代天然细骨料的同时，再取代10%的粉煤灰，研究相同稠度范围下[（80±5）mm]砂浆稠度损失率与再生细骨料替代量之间的关系，其中再生细骨料替代量分别为0、20%、40%、60%、80%，具体配合比见表2。

表2 不同替代量再生细骨料湿拌砂浆配合比

2 试验结果与讨论

2.1 再生细骨料对砂浆物理性能的影响

湿拌砂浆优于传统砂浆最主要的性能特点是其可施工时间长。已有的研究成果主要集中在再生细骨料对砂浆用水量、保水率、分层度的影响，而对于砂浆凝结过程中稠度损失率变化的研究较少[7]。本试验对再生细骨料湿拌砂浆在不同堆放时间的密度和稠度变化进行了研究，结果分别见图1、图2。

由图1可知，由于再生细骨料密度低于天然砂，湿拌砂浆的密度随着再生细骨料替代量的增加而降低，当再生细骨料替代量≥60%时，湿拌砂浆的初始密度低于1800 kg/m3，不符合GB/T 25181—2010《预拌砂浆》中湿拌砌筑砂浆拌合物表观密度不应小于1800 kg/m3的要求。另外，随着堆放时间的延长，不同掺量下再生细骨料湿拌砂浆的密度呈上升趋势，这主要与水泥水化产物的增加有关。

图1 再生细骨料替代量对湿拌砂浆密度的影响

图2 再生细骨料替代量对湿拌砂浆稠度的影响

由图2可知，随着堆放时间的延长，湿拌砂浆的稠度呈下降趋势。当再生细骨料替代量为20%、堆放时间为10 h时，砂浆稠度由初始的83 mm降为71 mm，稠度损失率为14%，此时的砂浆稠度可满足烧结多孔砖、加气混凝土砌块等基面的砌筑施工要求。当堆放时间延长至24 h后，砂浆的稠度损失率增大到45%，此时的砂浆稠度仅可满足石砌体等不透水基面的砌筑施工要求。当再生细骨料替代量提高到40%时，砂浆堆放10 h后的稠度损失率为13%，砂浆稠度为73 mm，仍可满足砌筑施工要求，然而随着堆放时间的延长，24 h后，砂浆稠度降为0，失去工作性，无法进行施工。因此，当采用掺再生细骨料湿拌砂浆作为砌筑砂浆使用时，砂浆的可施工时间与砌筑基面的类型和再生细骨料的替代量有关。在相同的胶凝材料和外加剂掺量下，当再生细骨料替代量为20%时，砂浆可施工时间达24 h，而当再生细骨料替代量提高至40%时，砂浆的施工时间不应超过10 h。

2.2 再生细骨料对砂浆力学性能的影响

由于再生细骨料硬度低、粉料含量多的特性，将显著影响湿拌砂浆的抗压强度，试验对比验证了不同替代量下再生细骨料砂浆早期和后期抗压强度的变化规律，结果如图3所示

图3 再生细骨料替代量对湿拌砂浆抗压强度的影响

由图3可知，在实验室标准养护条件下，砂浆试块早龄期抗压强度（7 d）随再生细骨料替代量的增加呈降低趋势。到养护的中期（14 d）时，砂浆试块的抗压强度则随着再生细骨料替代量的增加呈提高趋势，且再生细骨料替代量越多提高幅度越大。这是因为，随着养护龄期的延长，砂浆中可供水泥水化的自由水量减少，制约着水泥水化产物的生成，而当再生细骨料替代量增加时，其疏松多孔的特性可以将其在搅拌过程中吸收的水分释放，从而对砂浆进行内养护，一定程度上提高了砂浆的强度增长率；而另一方面，由于再生细骨料中的细粉具有一定的活性，经取砂代粉后，随着替代量的增加，间接提高了砂浆中胶凝材料的用量，并且增加了砂浆密实度，这也与一些学者提出的粉料活性理论和吸水骨料内养护理论相一致[8]。然而，随着养护龄期的延长，56 d时砂浆的抗压强度又呈现出随再生细骨料替代量增加而降低的趋势，这是因为，砂浆的后期强度主要是在水泥石强度、细骨料硬度和细粉料填充共同作用下产生的，随着再生细骨料替代量的增加，细骨料硬度降低，从而影响了砂浆的后期强度。试验表明，当再生细骨料替代量≤20%时，湿拌砂浆强度可以满足M10砂浆强度要求，即在胶凝材料和外加剂不变的条件下，再生细骨料替代天然细骨料量≤20%时，对湿拌砂浆抗压强度的影响不大。

3 工程实例分析

试验选用表2中再生细骨料替代量为20%的湿拌砂浆配比进行工程实践。所选项目为某住宅项目空心砖填充墙M10砂浆抹面施工，总抹墙面积为8 m×2.8 m。根据项目施工进度安排，再生细骨料湿拌砂浆夜间送至工地储存，早晨工人开工时开始使用，砂浆静置时间共约8 h。施工前观察砂浆稠度、保水性均满足施工要求，施工过程中工人反应砂浆顺滑，黏度适中，上墙后收水较快。待墙面收光24 h后观察发现，2面墙面分别出现以下2种情况，第1面墙面砂浆光滑，无明显质量缺陷，施工效果较好；第2面墙面砂浆也光滑，但出现局部呈块状的颜色不同区域，如图4所示。经砂浆原材料和施工工序对比分析可知，第2面墙面出现颜色不同区域的原因主要是，施工前空心砖底面湿水不充分，在砂浆抹面后部分砖块吸收砂浆中的水分，造成砖块表层砂浆失水较快，感官上呈现颜色不同的现象。经项目研究决定，对2面墙进行洒水养护，并延长第2面墙的养护时间，随后再观察，墙面颜色恢复正常，质量稳定。

图4 墙面的表观状况

4 结语

（1）再生细骨料在合适的替代量下，可以替代天然细骨料生产湿拌砂浆，当替代量≤60%时，湿拌砂浆的密度符合GB/T 25181—2010要求。

（2）在相同的胶凝材料和外加剂掺量下，当再生细骨料替代量为20%时，砂浆的稠度损失率最低，可施工时间最长可达24 h，当再生细骨料替代量为40%时，砂浆的施工时间不应超过10 h。

（3）在胶凝材料和外加剂不变的条件下，再生细骨料替代天然细骨料量≤20%时，对湿拌砂浆抗压强度的影响不大。

（4）采用再生细骨料生产湿拌砂浆是可行的，不仅可以起到节能利废的作用，而且还可以降低生产成本，具有一定的推广应用价值。

[1]黄利频.预拌砂浆技术的研究[J]．新型建筑材料，2007（2）：8-11．

[2]李如雪.再生细骨料应用于混凝土的试验研究[D].银川：宁夏大学，2009.

[3]曾尤，卢桂霞，赵丽佳，等．颗粒整形再生胶砂需水量和强度研究[J]．沈阳建筑大学学报：自然科学版，2011，27（2）：302-306．

[4]陈宗平，王妮，郑述芳，等.再生细骨料水泥砂浆的力学性能研究[J].混凝土，2011（8）：115-117.

[5]黄天勇，侯云芬.再生细骨料中粉料对再生砂浆抗压强度的影响[J].东南大学学报，2009（S2）：279-282.

[6]刘星伟，李秋义，李艳美，等.再生细骨料混凝土碳化性能的试验研究[J].青岛理工大学学报，2009，30（4）：159-161.

[7]Hideo Ogawa，Toyoharu Nawa．Improving the quality of recycled fine aggregate by selective removal of brittle defects[J]．Journal of Advanced Concrete Technology，2012，10（12）：395-410．

[8]付俊飞，杜朝华，刘立新．建筑垃圾再生骨料混凝土力学性能试验研究[J]．铁道科学与工程学报，2010（8）：100-104．

Experimental research and engineering application of recycled fine aggregate wet mortar

ZHAO Shiran，ZHANG Kaifeng，MENG Gang，LI Wenlong，LIU Bobo，LIU Lianjie，HE Guitian
（China West Construction North Group Co.Ltd.，Xi＇an 710116，China）

：In this paper，the effect of recycled fine aggregate content on the opening time and compressive strength of wet mortar is studied by experiments.The result shows that，when the amount of recycled fine aggregate is 20%，the compressive strength of wet-mixed mortar has little effect，but the opening time of mortar is up to 24 hours.When the amount of recycled fine aggregate is 40%，the construction time of the mortar should not exceed 10 hours.It is concluded that the use of recycled fine aggregate to produce wet mortar is feasible，not only can play a role in energy saving and waste utilization，but also can reduce the production cost.

recycled fine aggregate，wet-mixed mortar，consistency，construction time，compressive strength

TU57+8.1

A

1001-702X（2016）09-0008-03

陕西省科技厅项目（2015KTZDSF03-08）

2016-01-22；

2016-03-24

赵世冉，男，1987年生，河南三门峡人，硕士，从事绿色建材的研究与开发。