再生砂浆强度（精选7篇）
再生砂浆强度 篇1
0前言
据统计,我国的建筑垃圾已占据城市垃圾的30%~40%,其中50%~60%为废弃混凝土[1]。为保护环境和节约资源,实现可持续发展,科学利用建筑垃圾已刻不容缓[2,3]。近年来,我国建筑用砂量剧增,天然资源已近耗尽,继续开采势必会造成环境、成本、安全等多方面的问题[4]。将建筑废弃物回收以后,经破碎、筛选、清洗、晾干等程序加工制作而成的骨料部分或者全部代替天然骨料可制作再生建筑材料[5,6]。其中,破碎后的细骨料代替天然细骨料与水和水泥混合而成的新型建筑材料,称为再生水泥砂浆。建筑垃圾的循环利用对降低天然骨料的消耗、缓解资源匮乏以及提高经济和环保效益具有积极的作用[7]。
近年来,对于再生水泥砂浆性能方面的研究有了一定的规模。文献[8]对建筑垃圾再生砂浆的力学性能做了研究,结果表明,再生骨料制作的试块强度基本能达到要求,颗粒级配对于试块强度有明显的影响,但高温对试件强度的影响未涉及。文献[9]对棱柱体试块(70.7mm×70.7mm×216mm)高温后再生砂浆单轴受压应力-应变关系进行了研究,结果显示,不同再生细骨料取代率的砂浆高温后表面颜色变化明显,超过400℃时,质量趋于稳定,同一温度下,随着再生细骨料取代率的增加,峰值应力、弹性模量逐渐减小,峰值应变与极限应变逐渐增大,但对高温后标准立方体试件的情况未涉及。
鉴于此,本研究制作了45个再生细骨料水泥砂浆标准立方体试块,并在3种不同温度下进行了试块的单轴受压强度试验研究。分析了同一取代率下立方体试块抗压强度随温度的变化情况,以及同一温度下立方体试块的抗压强度随着再生细骨料取代率的变化情况,以期为再生水泥砂浆的配制、灾变及控制等方面提供参考。
1 试验概况
1.1 原材料
水泥:P·O 42.5级水泥。
再生细骨料:由某建筑已破坏的钢筋混凝土梁经破碎、筛选、分级、清洗、晾干等加工程序得到,其粒径范围在0.5~5mm之间,堆积密度为1321kg/m3,形貌见图1(a)。
砂:天然河砂,堆积密度为623kg/m3,形貌见图1(b)。
1.2 配合比
基准水泥砂浆试块试配强度等级为M15,本试验制作了5种不同取代率的标准立方体再生细骨料水泥砂浆试块。其中,以取代率为0的天然水泥砂浆试块作为基准试块(N类),以25%、50%、75%、100%四种不同取代率的试块(RM25、RM50、RM75、RM100)作为对比试块,参照JGJ/T 98—2010《砌筑砂浆配合比设计规程》设计配合比,本试验用配合比见表1。
kg/m3
1.3 试块制作、高温试验及加载方式
本试验制作的45个试块尺寸均为70.7mm×70.7mm×70.7mm标准立方体试块,在3组温度(20℃、200℃、400℃)条件下,每种取代率(0、25%、50%、75%、100%)取3个试块。采用标准立方体钢制模具,24h后拆模,标准养护28d后分别将相应试块加热至200℃、400℃,再恒温3h后取出,自然冷却至常温,加热装置为TDL-1400F高温炉,见图2(a)所示。200℃和400℃时的升温制度分别见图3和图4。依据JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》,对不同温度条件下的试块进行统一加载,测其抗压强度,加载装置为SYE-2000型压力试验机,见图2(b)所示,其最大量程为2000k N,试验采用的加载速率为3~5k N/s。
2 试验结果及分析
2.1 试块高温现象
在加热过程中,随着温度的升高,试块内部的水分不断蒸发,高温过程中砂浆试块发生了较大的物理变化,但无明显的声音出现。高温试验结束后,两组试块均未出现爆裂现象。当温度达到200℃时,试块的颜色和常温时的颜色基本没有区别,均呈灰色。但当温度达到400℃时,试块的颜色产生了明显的变化,呈暗粉色。
2.2 试块的破坏过程和破坏形态
在加载初期,试块外观没有明显变化,随着荷载的增大,偶尔会有微弱的胶体开裂声。随着荷载的不断增大,试块外表面会在平行于轴力方向产生一些竖向和稍微倾斜的微裂纹,当荷载接近极限荷载时,这些微裂纹迅速发展、贯通,形成主裂缝,四个竖向自由面开始逐渐外鼓,最终破坏。常温下的再生水泥砂浆试块与普通水泥砂浆试块的破坏过程和破坏形态基本相似;经受不同高温后的再生水泥砂浆试块的破坏过程和破坏形态也是相似的,呈现两个正倒相连的四角锥。不同温度下,所有取代率试块的破坏形态如图5(a)、(b)、(c)所示。不同温度下,100%取代率试块的破坏形态如图5(d)、(e)、(f)所示。
3 影响因素分析
3.1 质量损失率
试块的质量损失包括水分的蒸发、纤维熔化、水化硅酸钙脱水分解以及碳酸钙分解等[10]。质量损失率是指试块经过高温后减少的质量与高温前质量的比值[11]。再生水泥砂浆的质量损失率η与温度T的关系曲线如图6所示,质量损失率η与再生细骨料取代率r的关系曲线如图7所示。
由图6可见,随着温度的升高,N类试块的质量损失率逐渐增大,RM25、RM50、RM75、RM100试块的质量损失率也同样增大。相对20℃而言,200℃时N类、RM25、RM50、RM75、RM100试块质量损失率的增加幅度分别为8.2%、8.4%、8.6%、9.9%、11.7%;相对200℃而言,400℃时N类、RM25、RM50、RM75、RM100试块质量损失率的增加幅度分别为3.70%、4.90%、7.60%、9.00%、10.30%。各取代率试块在20~200℃范围内质量损失率的增加幅度明显高于200~400℃范围内的增加幅度。究其原因,是由于大部分水在20~200℃已经被蒸发,只有少部分水在200~400℃时蒸发。
由图7可见,取代率分别为0、25%、50%、75%、100%时,200℃时试块的质量损失率分别为8.2%、8.4%、8.6%、9.9%、11.7%,分别增加了2.4%、2.4%、15.1%、18.2%;400℃时试块的质量损失率分别为11.9%、13.3%、16.2%、18.9%、22.0%,分别增加了11.8%、21.8%、16.7%、16.4%。随着再生细骨料取代率的增加,试块质量损失率逐渐增大。其原因是,随着取代率的增加,再生细骨料逐渐增多,试块内部的孔隙和微裂缝数量逐渐增大,吸收的未参与水泥水化的自由水越来越多,在同一温度作用下,自由水被大量蒸发、散失。
3.2 立方体抗压强度
按照JGJ/T 70—2009得到3组不同温度下,不同取代率的再生水泥砂浆试件的破坏荷载,计算并得到每个试件的立方体抗压强度,见表2。
MPa
由表2可见,在各取代率下,立方体砂浆试块经受不同的温度后,其抗压强度基本能达到设计强度。各温度下,不同再生细骨料取代率再生水泥砂浆的立方体抗压强度试验结果见图8;各取代率下,不同温度再生水泥砂浆立方体抗压强度试验结果见图9。
由图8可知,取代率为0时,20℃和400℃的立方体试块抗压强度差别不大,且都明显高于再生水泥砂浆试块的立方体抗压强度。但在不同温度下,再生水泥砂浆立方体抗压强度和再生细骨料取代率之间并没有良好的规律性。究其原因,一是水泥砂浆的离散性所致;二是再生细骨料的增加会降低试块的抗压强度,水胶比较大使得试块的抗压强度降低,两者互相耦合,交叉影响立方体试块的抗压强度;三是温度和恒温时间不足,内部结构并没有发生明显的变化。
由图9可知,在20~200℃的范围内,取代率为0、75%、100%时,随着温度的增加,试块的抗压强度降低,取代率为25%、50%时,随着温度的增加,试块的抗压强度提高。而在200~400℃范围内,随着温度的逐渐增加,再生水泥砂浆试块的抗压强度都存在一定的提高,最小的提高幅度为2.26%,最大的提高幅度能够达到7.54%。在20~400℃范围内,随着温度的增加,试块抗压强度的规律性不明显。其原因在于,一是温度不足,且恒温时间较短,试块内部结构没有遭到破坏;二是由于再生水泥砂浆的离散性较大所致。
4 结论
(1)随着温度的不断升高,再生细骨料水泥砂浆试块在初期的表面特征变化不明显,但当温度升高到400℃时,试块颜色由灰色逐渐变成暗粉红色,但试块均没有出现爆裂现象。
(2)再生水泥砂浆试块和普通水泥砂浆试块的破坏过程和破坏形态基本相似,呈现两个正倒相连的四角锥。
(3)随着再生细骨料取代率的增加,再生水泥砂浆试块质量损失率增大;不同取代率下,400℃时的试块比200℃时试块的质量损失率有不同程度的增加;当取代率为100%时,质量损失率增加幅度最多,高达10.30%。
(4)在20~400℃范围内,且恒温3h的条件下,随着温度的升高,再生水泥砂浆试块的抗压强度规律性不明显。
参考文献
[1]赵军,刘秋霞,林立清,等.大城市建筑垃圾产生特征演变及比较[J].中南大学学报:自然科学版,2013,44(4):1297-1304.
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再生砂浆强度 篇2
合理有效地回收建筑垃圾不仅可以减少人类大规模对自然资源的消耗,而且有着良好的经济和社会效益。建筑垃圾的回收再利用已成了科研和工程界研究的热点问题之一,不少专家学者对建筑垃圾的回收利用尤其是再生粗骨料研究取得较大的进展。然而,人们对建筑垃圾再生细骨料的回收利用研究较少,从而降低了建筑垃圾的利用率。我国建国后一段时期兴建的结构物大部分是砖混结构,建筑物的拆除产生了大量的废砖,因为砖强度较低,在破碎时将产生大量细集料,因此,建筑垃圾再生细集料的回收利用研究具有重要的实际意义。
本文对砖混结构物拆除产生的废砖进行破碎筛分后形成的细集料,全部代替天然砂配制出不同强度的混合砂浆,通过对再生细集料砂浆砌体抗剪强度的试验研究,对其破坏形态作了分析、探讨,同时对其抗剪强度值与现行规范进行分析比较。
1 试验
1.1 试验方案和试件制作
本文试验砌筑砂浆为废砖再生细集料混合砂浆,配合比设计参考文献[1-2]共配制M5、M10、M15三种强度等级,均为3组,采用100%废砖再生细集料,具体方案见表1。混凝土多孔砖由郑州某公司提供,该砖尺寸为240 mm×115 mm×90mm,强度等级为MU10。根据文献[3]要求,采用有9块砖组成的双剪试件如图1所示,2个受剪面的尺寸均为240 mm×370mm,每组6个,共18个试件。
试件的制作及试验均严格按照文献[3-4]要求执行。本试验所有试件均由1名中级砌筑工按照要求完成。试件砌筑好之后在其顶部平压3层相同的多孔砖,养护15 d,把试件翻转立起来,将试件的立放的承压面用1∶2.5水泥砂浆找平,厚约10 mm。继续养护2～3 d后,用同样的方法对加荷面进行找平。抹面时要求上、下找平面表面平整。试件放在室外自然养护,待砂浆达到设计强度后进行抗剪试验。
1.2 试验过程
试件经自然养护待砂浆达到设计强度后开始试验,采用分级加载的方法,均在同1台500 t压力试验机上进行抗剪试验,同时安装千分表以测量剪切变形。试验前分别对试件2个宽侧面的宽度及宽侧面竖向中心线的位置高度进行测量;为避免或减少试件承压面上的荷载集中,将试件底部均匀铺撒1层细砂;同时在试件顶面承压面上放置1块约50 mm厚的钢板。待千分表安装固定后方可进行分级加载。试验加荷载应避免冲击,注意加载时间的控制,一般从试件开始受力至破坏应在1～3 min内。当加载到预估破坏荷载的80%时,为避免试件突然破坏而损坏仪表,应把千分表拆除,继续加载直至试件破坏,同时记录其千分表读数和破坏荷载。当受力试件中有1个受剪面被剪坏,即认为该试件破坏。
1.3 试验现象及破坏特征
尽管本次试验采用3组不同等级砂浆砌筑的试件,但是受剪试件的裂缝发展情况基本相同。加载前期,试件表面未见明显的裂缝,一旦裂缝出现迅速导致试件破坏,即试件从加载至破坏过程中没有明显的预兆,当试件达到极限荷载时,试件突然发生破坏,呈明显的脆性破坏特征。多数试件的破坏成为单剪面破坏。从试件的破坏面上可以看到被剪断销键,这说明砂浆销键在抗剪破坏过程中发挥了一定的作用。破坏现象与文献[5-6]较为一致。试件典型破坏如图2所示。
2 试验结果分析
2.1 试件参数和试验结果(见表2)
2.2 抗剪强度平均值分析
GB 50003—2001《砌体结构设计规范》(及2010年修订)规定:烧结普通砖、烧结多孔砖、混凝土多孔砖和实心砖砌体抗压强度平均值fv,m计算公式为:
式中:f2——砌筑砂浆的强度,MPa;
k5——与砌块种类有关的系数,对烧结砖和混凝土砖砌体取k5=0.125。计算结果如表1、图3所示。
从表1可知,fv0/fcv,m的平均值μ=1.294,标准差σ=0.496,变异系数δ=0.383。由表1及图3可以看出,抗剪强度有一定离散性,砂浆强度较低时实测值偏低,砂浆强度较髙时实测值偏高,总体上实测值与计算值符合仍较好。
2.3 抗剪强度设计值分析
GB 50003—2001规定,砌体结构抗剪强度设计值按下列公式确定:
式中:fv——砌体抗剪强度设计值,MPa;
fvk———砌体抗剪强度标准值,MPa;
fvm———砌体抗剪强度平均值,MPa;
γf———砌体材料强度的分项系数,GB 50003—2001规定当施工质量控制等级为B级时,取γf=1.6;
δ———试验结果与计算结果比值的变异系数,取本次试验结果δ=0.383。计算结果如表1、图4所示。
表1、图4结果表明,再生细集料砌体的抗剪强度实测值高于规范相应砌体设计值,再生细集料砂浆砌体的抗剪强度随砂浆强度增大而提高。
3 结论
(1)通过对再生细集料砂浆砌体沿通缝抗剪试验观察,其破坏特征表现出明显脆性。
(2)通过实测数据与现行GB 50003—2001《砌体结构设计规范》中砌体抗剪强度对比,再生细集料砂浆砌体的抗剪强度符合规范计算值,可采用规范规定砌体抗剪强度公式计算。
(3)再生细集料砂浆与普通砂浆一样,都是影响砌体抗剪强度的主要因素。根据试验结果可知,砌体抗剪强度将随砂浆强度的提高有明显增长;当砂浆强度较高时,砌体抗剪强度增长相对缓慢。
(4)再生细集料砂浆砌体的抗剪强度实测值高于GB50003—2001中规定值,所以按规范计算再生细集料砂浆砌体抗剪强标准值和设计值安全可行。
参考文献
[1]JGJ98—2000,砌筑砂浆配合比设计规程[S].
[2]蔡秀兰.再生细集料混合砂浆配合比及物理性能试验研究[D].郑州:郑州大学,2010.
[3]GBJ129—90,砌体基本力学性能试验标准[S].
[4]GB50203—2002,砌体工程施工质量验收规范[S].
[5]郝彤,张兴昌,刘立新.混凝土多孔砖砌体抗剪强度试验研究[J].新型建筑材料,2007(9):31-33.
再生砂浆强度 篇3
关键词：砌体结构,砂浆强度,标准化,砌体强度
众所周知, 砌体结构是通过泥工的操作, 用砂浆将各种类型的块材粘结而成共同受力的整体结构。因此, 砂浆的强度必然对砌体的强度指标产生重要的影响。砌体结构的各项指标, 除与块材种类、强度等级、砂浆种类有关外, 还与工人的砌筑操作紧密相关。本文就砂浆强度的变异性和影响砌体强度指标的各施工环节进行探讨。
1 砂浆强度
1.1 砂浆试配强度
根据GBJ 68建筑结构设计统一标准规定, 当材料的保证率为95%时, 砂浆的试配强度为:
fm, o=fm, k+1.645δ。
其中, fm, o为试配强度;fm, k为砂浆设计强度标准值;δ为砂浆现场强度标准差。
而砂浆强度计算标准值:
fm, k=f2-δ。
其中, f2为砂浆抗压强度平均值。
由此, 试配强度为:
fm, o=f2-δ+1.645δ=f2+0.645δ。
考虑到施工现场往往缺乏砂浆强度近期统计资料这一现状, 行业标准JGJ 98-2000砌筑砂浆配合比设计规程列出了施工现场砂浆强度标准差δ取用值 (见表1) 。
表1中所标的施工水平, 实际上就是现场对砂浆强度变异性控制的好坏。一般变异系数在0.2左右时为优良, 变异系数在0.3左右时为较差。
1.2 减少砂浆强度变异性, 降低标准差
1.2.1 砂浆配料的准确性
拌制砂浆时, 各材料组分的计量准确与否, 是保证砂浆强度和减少离散性的重要因素。在试验室分别采用重量比和体积比计量的对比试验, 结果表明, 前者的砂浆强度变异系数为8.33%, 而后者平均为15.20%, 说明采用重量比计量的砂浆, 其强度变异性明显低于采用体积比计量的砂浆。究其原因, 主要是采用体积比计量时, 材料组分用量准确性差。因此现场拌制砂浆时, 严格做到按重量比进行计量, 是减少砂浆强度变异性的关键。同时, 因使用经过检定合格的计量器具, 并按规范规定, 水泥重量允许误差为±2%, 砂允许误差为±5%。
1.2.2 砂浆试块的标准化
如果在试块成型和养护上不规范, 将会使现场检测结果与试块的实际强度不一致, 试块失去了本身的意义, 没有代表性, 砂浆强度产生较大离散性。因此需要注意以下四个方面的问题:1) 制作试块应由经过培训的试验人员去做。按照取样方法及标准规定, 施工现场制作的试样应有代表性, 不得随意加大水泥用量或改变水灰比。2) 试模内壁应涂刷隔离剂或粘度较小的机油。机油的涂刷量以手摸有较薄的油层粘附手上, 但不形成流淌为宜, 不应使用废机油。3) 底砖含水率的控制。有关试验结果表明, 以含水率2%的底砖作为标准, 当含水率在5%时, 强度约降低5%;含水率在10%时, 强度降低20%左右;含水率大于15%时, 强度可降低40%～50%。4) 试块养护条件的控制。砂浆试块成型后应在20 ℃±5 ℃条件下停置一昼夜脱模, 气温较低时适当延长脱模时间, 但不应超过两昼夜。脱模后应在温度为20 ℃±3 ℃、相对湿度60%～80% (水泥混合砂浆) 或相对湿度90%以上 (水泥砂浆) 的环境中养护28 d。
2 砌体强度
砌体结构的强度指标, 主要有抗压强度、抗拉强度 (轴心抗拉和弯曲抗拉) 和抗剪强度。这些强度指标在砌体结构设计规范中都有具体规定, 抗压强度取决于块材强度等级和砂浆强度等级, 抗拉强度和抗剪强度只与砂浆强度等级有关。砌体强度尚与砌筑技术密切相关。下面以砌体抗剪强度为例, 对砌筑施工技术有关影响因素加以分析讨论。
2.1 块材湿润程度
由于砌体中的砂浆为约10 mm厚度的薄层, 且上下两面均与块材接触, 如果块材为干燥状态, 必然会很快吸去砂浆中的水分, 这样, 一方面使砂浆因水化作用所需的水分不足而造成砂浆强度降低, 另一方面又使砂浆与块材的粘结减弱, 砌体抗剪强度随之降低。
2.2 铺砌到砌砖的间隔时间
砂浆摊铺到砌体上后, 由于砂浆中水分很快被吸收, 加之水分蒸发使砂浆和易性变差, 如不及时将砖砌上, 将会影响砖与砂浆的粘结, 不能保证砂浆的饱满度, 导致砌体抗剪强度降低。
2.3 砂浆拌和后使用时间的控制
拌和后的砂浆随水泥水化作用的进行, 逐渐失去流动性而凝结硬化。但为保证砌筑施工的可操作性, 而补充一定的水分, 使砂浆保持一定稠度, 这样, 拌和的砂浆随停放时间的增加, 强度将逐渐降低。因此, 在砌筑施工中, 对拌和好的砂浆应尽快使用, 并在施工规范规定的时间内使用完毕, 即水泥砂浆和水泥混合砂浆应分别在3 h和4 h内使用完毕;在气温30℃以上时, 分别在2 h和3 h内使用完毕。如果时间拖得过长将会造成砂浆强度明显降低。
2.4 砌筑技术水平
砌体是通过瓦工砌筑而成的, 砌筑质量直接影响到砌体强度。因此, 瓦工的砌筑水平也很重要。衡量瓦工技术水平的高低, 就是其砌筑的砌体是否灰缝饱满、接缝均匀一致、墙面平整、砂浆与块材粘结良好。为定量得出砌筑技术水平对砌体强度的影响, 有关人员曾作过专门的对比试验。试验是在块材和砂浆完全相同的条件下, 分别由长期从事砌体试件制作的高级技师 (1类) 、技术水平较高的瓦工 (2类) 和技术水平较低的瓦工 (3类) 来砌筑计划试件。通过试验, 得出3类瓦工砌筑的试件的砌体抗剪强度比值 (见表2) 。
从表2可看出, 瓦工砌筑水平的差异对砌体抗剪强度的影响相当明显, 技术水平较差与水平较高的瓦工砌筑的砌体, 抗剪强度相差30%左右, 其影响接近于砂浆强度等级由M10降低到M5的情况。
3 结语
1) 在保证块材强度等级的前提下, 砌体的强度指标绝非仅与砂浆强度等级有关, 还必须考虑施工操作方面的因素。如果对此不予高度重视, 其对砌体强度的影响可能远超砂浆强度的影响, 这一点对砌体抗剪和抗拉强度尤为突出。
2) 减小砂浆强度变异性是降低砂浆试配强度, 节约水泥用量的唯一途径。因此, 施工现场拌制砂浆时, 除严格进行配料计量外, 还应按相关标准的要求, 进行试块制作和养护。
参考文献
[1]GB 50203-2002, 砌体工程施工质量验收规范[S].
[2]GBJ 68, 建筑结构设计统一标准[S].
[3]JGJ 98-2000, 砌筑砂浆配合比设计规程[S].
砂浆外加剂与长龄期强度 篇4
目前建筑市场中砂浆外加剂种类繁多, 在应用中其施工方便性得到砂浆外加剂用户的广泛认同, 同时单位工程的参建方之间对掺加外加剂的砂浆长龄期强度存在争议。通过网络、图书馆查询发现除了生产厂家的产品说明和相关性较弱的标准规范, 没有发现有关解决砂浆外加剂和砂浆立方体长龄期抗压强度的争议有指导性的论述, 针对该状况, 我们对砂浆外加剂的使用效果进行测试。得到如下初步结果。
1检验简况
鉴于砂浆外加剂种类繁多, 难以把有关砂浆长龄期强度的争议通过此次检验就得出具有普遍意义的结论。由此, 本次检验立足于解决具体工地的具体问题, 力求找出施工现场化解具有相似争议的思路。这次检验随机抽取了5个施工现场原材料, 采用现场取材、现场成型试块的方法以贴近工程实际情况;采取统一成型条件和养护条件的方法, 检验时间历经半年, 对涉及3个品牌的外加剂、4个品牌的水泥、2种规格的砂配置的砂浆立方体试件, 进行了龄期为1至4月砂浆立方体抗压强度变化状况的检验。目的在于服务施工阶段的质量管理, 而小型单位工程的砌体工程施工周期以4个月左右具多。通过不同龄期砂浆立方体强度纵横向对比使试验数据具有指导作用。
1.1原材料及试验用配合比
此次试验所用原材料要求具备以下基本条件:水泥和砂要有进场复试报告, 砂浆外加剂应出厂资料齐全。试验配比采用水泥混合砂浆的施工配比中去除石灰膏然后用砂浆外加剂替代, 砂浆外加剂的掺量按照产品合格证书推荐的掺量掺加。水泥、砂的掺量保持不变。
1.2试验条件
中牟宏源建设工程质量检测有限公司自1989年至今在河南省建设厅和郑州市建委的监管下, 技术资料、环境控制、养护条件、现场操作、试验对比、现行规范标准的执行情况等六方面均符合行业管理要求。自1998年至今在河南省质量技术监督局监管下, 计量检定、测试能力和可靠性等条件和能力具备国家有关法律、行政法规规定的要求。标准养护室由恒温恒湿控制仪自动、分体挂壁式空调器和负离子增湿器进行恒温恒湿, 经河南省计量科学研究院检定合格。压力试验机经河南省计量科学研究院检定准予作1级使用。
1.3试验方法及试验结果
为了保障各龄期砂浆立方体抗压强度检验数据的可比性, 确定试验中采取如下措施:所用原材料按照取样方法的要求在施工现场采集;同一试验配合比的砂浆立方体, 采用一次搅拌完成的同批砂浆拌合物由专人制作成型;砂浆立方体由专人负责在标准养护室标准养护并监控养护环境;按照《砂浆力学性能试验方法》JGJ/T70-2009的要求, 由专人用同一仪器进行砂浆立方体不同龄期抗压强度试验。各组砂浆立方体抗压强度值见“各龄期强度统计表”。
2试验结果分析
从本试验数据的强度龄期趋势看 (见图1) , 在用相应检验批的砂浆外加剂、水泥、砂配制的砂浆试块强度试验中, 砂浆立方体抗压强度值在四个月内是随着龄期的增长而增长的。
3应用状况分析
目前, 砂浆在砌筑、抹灰施工中被广泛使用。为砂浆外加剂提供了广阔的应用空间, 通过掺入外加剂改善砂浆的和易性、保水性、抗变形能力, 简化施工操作, 拓展适用范围等。能够显著提高社会效益和经济效益。但在外加剂的使用中一些工程现场对掺加外加剂砂浆的长龄期强度存在争议:其历史原因在于石灰质量不稳定, 导致所配制的砂浆强度低、粘结性差, 影响砌体工程质量, 而且由于石灰粉掺加时粉尘大, 施工现场劳动条件差, 环境污染严重, 不利于文明施工;而前些年, 在用微沫剂替代石灰膏制作水泥混合砂浆的经验表明, 砌体抗压强度较同强度等级的混合砂浆砌筑的砌体的抗压强度降低10%。而争议的现实原因在于应用中由于部分工程的原材料小批量采购而建筑面积相对较小增加了砂浆外加剂管理的成本, 阻碍了对砂浆外加剂应用技术的深入认识, 使争议得不到解决。通过本次试验为相关工程施工解除了一些争议, 面对各不相同的外加剂产品和施工实际, 在使用砂浆外加剂的工程中, 通过加强对以下几个方面的管理可以化解争议, 达到选好材料、用好材料、提高施工质量的目的。
1) 按施工需要选择外加剂, 按规范要求验收外加剂。在砂浆中掺用的有机塑化剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等产品很多, 但同种产品的性能存在差异, 为保证施工质量, 应对这些外加剂进行检验和试配符合要求后再使用;对引气型外加剂、有机塑化剂, 尚应有针对砌体强度的型式检验, 根据其结果确定是否适用。
2) 取有代表性原材料试配, 并随原材料性状变动调整。砌筑砂浆应通过试配确定配合比, 若在外加剂和掺量均相同的情况下, 气候差异、集料差异、水质差异、掺合料差异及掺加方法等方面的变化则应用结果会有差别, 有可能引起对外加剂成分的调配和掺量的调整。而外加剂还存在与水泥相容性、适应性问题, 当砌筑砂浆的组成材料有变更时, 其配合比应重新确定。
3) 根据外加剂的特性、状态调整搅拌工艺。为使物料充分拌合, 保证砂浆拌合质量。搅拌时, 粉状增塑剂掺入水泥中, 液体或膏状增塑剂掺入拌合水中。先将干物料干拌至基本均匀, 再加入拌合水至均匀。对不同砂浆品种分别按要求确定搅拌时间。砌筑砂浆的搅拌时间自投料完算起, 应符合下列规定:水泥砂浆和水泥混合砂浆不得少于120s;水泥粉煤灰砂浆和掺用外加剂的砂浆不得少于180s;掺用有机塑化剂的砂浆, 应为210s或按产品说明书的技术要求。
4) 按照外加剂的特性确定试件保养措施。养护条件对于砂浆强度的增长有重要影响, 对不同砂浆品种分别确定不同的养护方案, 保证砂浆强度的正常增长。因为不同砂浆品种的标准养护要求不同:如砂浆试块应放入温度为 (20±2) ℃, 相对湿度为90%以上的标准养护室中养护, 混合砂浆、湿拌砂浆试件上面应覆盖, 防止有水滴在试件上。
5) 《砌体结构工程施工质量验收规范》GB50203-2011中要求各组分材料应采用质量计量, 水泥及各种外加剂配料的允许偏差为±2%;砂、粉煤灰、石灰膏等配料的允许偏差为±5%。
6) 如果在小型单位工程中使用砂浆外加剂, 要解决原材料小批量采购和建筑面积的不匹配造成的管理成本增加问题, 依照现有标准要求按照谁使用谁拌制的方法施工, 难以降低砂浆外加剂质量的管理成本, 建议有条件的地方对砂浆进行集中拌制供应, 可有效降低建筑面积对砂浆外加剂采购批量的敏感度。
通过这次试验解决了具体工地的具体问题, 消除了对掺有本地市场中常见外加剂的相关工程部位砂浆抗压强度变化趋势的争议;为存在类似争议的施工质量管理提出了解决思路。
参考文献
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再生砂浆强度 篇5
关键词：再生细骨料,防水砂浆,表面改性,微观结构,抗渗压力
将建筑垃圾中的废弃混凝土、废弃砂浆经破碎、清洗、分级等工艺制得再生骨料, 用于替代天然骨料制备再生混凝土、再生胶砂[1,2], 可有效利用建筑垃圾。建筑废弃混凝土、砂浆经机械破碎后制得的再生骨料表面粗糙, 增大了再生胶砂的摩擦阻力, 提高了再生胶砂保水性和粘聚性, 但是造成砂浆的和易性差, 搅拌困难[3,4]。由于再生骨料的孔隙、裂缝较多, 其吸水率较大, 使得再生胶砂的力学性能、抗渗性能较差[5,6]。由此来看, 对再生骨料进行改性, 降低再生骨料的吸水率, 提高水泥砂浆的性能, 对实现建筑垃圾的再生资源化, 减轻环境负荷具有重大意义。
国内外学者对再生骨料的研究主要集中在再生混凝土方面, 针对再生粗骨料对天然砂石的不同取代率, 不同搅拌、改性方式, 不同水灰比等进行研究, 再生粗骨料可以配制高标号的混凝土[7]。然而废弃混凝土经破碎后, 再生细骨料约占总重量的一半, 现今我国的建筑砂浆等主要利用的仍是天然河砂, 对再生细骨料应用于建筑砂浆的研究相对较少[8]。本文主要通过对再生细骨料进行化学浆液改性, 研究不同的改性方法对再生胶砂性能的影响。
1 试验
1.1 试验原材料
水泥采用山水集团有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥, 符合GB175-2007标准要求, 其物理力学性能如表1所示;矿渣微粉, 购自济南市化工市场, 符合GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求;水泥、矿渣微粉的主要化学成分和物理性能如表2所示。再生细骨料由某混凝土公司提供来源相同的建筑废弃混凝土, 经机械破碎制得, 符合GB/T 25176-2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》标准要求, 细度模数2.86, Ⅱ区级配见图1, 主要物理性能指标如表3所示。水玻璃, 模数2.7, 工业纯, 购于济南市化工市场。减水剂为萘系减水剂。实验用水为普通自来水。
1.2 试验方法与测试手段
1.2.1 再生细骨料改性
采用矿渣浆液和水玻璃溶液浸泡再生细骨料对其进行改性。据前期实验结果, 矿渣、水玻璃的浓度应分别控制在20%、10%以内。具体改性方法为, 分别配制一定质量浓度的矿渣浆液、水玻璃溶液, 将再生细骨料分别置于其中浸泡24 h, 取出风干后制得试样B2~B3;将再生细骨料试样B2在水玻璃溶液中浸泡24 h, 取出风干后, 制得试样B4, 试验配比如表4所示。
1.2.2 水泥砂浆试样的配比与制备
水泥砂浆试样配比包括基准水泥砂浆试样H0、未改性再生细骨料水泥砂浆试样H1、改性再生细骨料水泥砂浆试样H2~H4, 如表5所示。实验固定灰砂比为1:3, 水灰比为0.52, 减水剂掺量为2.0 wt%。砂浆搅拌参照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》标准进行, 在尺寸为40 mm×40 mm×160 mm砂浆三联模中成型试样, 并在标准条件下养护至规定龄期。
1.2.3 再生细骨料吸水率与水泥砂浆性能测试
再生细骨料吸水率试验方法参照GB/T14684-2011《建筑用砂》标准进行。水泥砂浆试样力学性能测试参照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》标准进行, 试样先进行抗折强度试验, 折断后每截再进行抗压强度试验。水泥砂浆稠度、吸水率、抗渗性能测试均参照JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行。再生胶砂试样标准养护28 d, 烘干至恒重, 置于水槽中, 48 h后测其吸水率。砂浆抗渗性能测试用砂浆渗透仪, 以每组6个试样, 从0.2 MPa开始加压, 恒压2 h后增至0.3 MPa, 以后每隔1 h增加0.1 MPa的步骤进行抗渗性能试验。
1.2.4 再生细骨料微观形貌观察与分析
改性前后的再生细骨料试样, 取断面中心骨料与水泥石共存部分制成约1 cm3的薄片状试样在无水乙醇中浸泡1 h后晾干, 放入干燥箱烘干至恒重, 喷金镀膜处理后, 采用QUANTA FEG 250型扫描电子显微镜观察样品的微观形貌。
2 结果与讨论
2.1 改性前后再生细骨料的性能
2.1.1 再生细骨料吸水率
不同骨料的饱和面干吸水率, 如图2所示。由图2看出再生细骨料的吸水率明显高于天然河砂。与未改性再生细骨料试样B1相比, 采用矿渣浆液和水玻璃溶液对再生细骨料改性后其吸水率明显下降, 复合改性再生细骨料试样B4的吸水率为2.8%, 较未改性的试样降低了73.6%。
2.1.2 再生细骨料改性机理分析
改性前、后的再生细骨料微观形貌扫描电镜图片, 如图3所示。未改性再生细骨料试样B1如图3 (a) , 由图看出其表面存在较大的微裂纹, 孔隙较多, 结构疏松。水玻璃溶液改性再生细骨料试样B3如图3 (b) , 由图看出水玻璃固化生成的凝胶能够在其表面形成一层粘结膜, 使表面结构致密[9]。矿渣和水玻璃复合改性再生细骨料试样B4如图3 (c) , 其首先经适当浓度的矿渣浆液改性, 由于矿渣微粉水化产物能够对微裂纹、孔隙等缺陷形成有效填充, 骨料结构致密[10];进而用水玻璃溶液进行改性, 水玻璃不但能够进一步激发矿渣微粉的火山灰活性, 促进水化产物生成[11], 同时对微裂纹、孔隙等缺陷进一步填充并在骨料表面包裹一层水玻璃粘结膜, 减缓了微裂纹的应力扩展。因此, 矿渣和水玻璃复合改性再生细骨料改善了其吸水率高的缺点, 提高了再生骨料致密度。
2.2 改性前后再生胶砂稠度
再生胶砂稠度值, 如图4所示。由图4看出, 未改性再生胶砂稠度值明显低于天然河砂水泥砂浆。与未改性再生胶砂试样H1相比, 采用矿渣浆液和水玻璃溶液对再生细骨料改性后其稠度值明显提高, 复合改性再生胶砂H4的稠度为61 mm, 较未改性的试样提高了27.1%。
2.3 改性前后再生胶砂吸水率
再生胶砂的吸水率, 如图5所示。由图5看出, 未改性再生胶砂吸水率明显低于天然河砂水泥砂浆。与未改性再生胶砂试样B1相比, 采用矿渣浆液和水玻璃溶液对再生细骨料改性后, 再生胶砂其吸水率降低, 复合改性再生胶砂H4的吸水率为8.0%, 较未改性的试样降低了35.5%。
2.3 改性前后再生胶砂力学性能
再生胶砂试样的抗折强度 (σF) 、抗压强度 (σC) 以及相应的28 d压折比 (σC/σF) , 如表6所示。由表6看出再生细骨料经改性后, 再生胶砂的力学性能得到了提高, 采用矿渣和水玻璃复合改性的再生细骨料对其力学性能的增强效果较明显。与未改性试样H1相比, H4的28 d抗折强度提高26.8%, 抗压强度提高25.3%。另外, 试样H4的28 d压折比较H0降低了7.6%, 说明矿渣和水玻璃复合改性再生细骨料有助于降低水泥砂浆的脆性, 提高其柔韧性。
2.4 改性前后再生胶砂抗渗性能
再生胶砂试样的渗透压力, 如图6所示。由图6看出再生细骨料经改性后, 再生胶砂的抗渗性能得到提高, 采用矿渣和水玻璃复合改性的再生细骨料对其抗渗性能的增强效果明显。与未改性试样H1相比, 采用矿渣浆液和水玻璃溶液对再生细骨料改性后, 再生胶砂其抗渗透压力提高, 复合改性再生胶砂H4的抗渗透压力为1.75 MPa, 较未改性试样提高了75.0%。
3 结论
采用20wt%矿渣浆液、10wt%水玻璃溶液对再生细骨料复合改性时效果最佳。矿渣和水玻璃复合改性后, 再生细骨料试样的吸水率为2.8%, 较未改性试样降低73.6%。与未改性试样相比, 复合改性再生胶砂试样其吸水率降低了35.5%, 相同水灰比时砂浆稠度提高了27.1%, 再生胶砂试样其28 d抗折、抗压强度分别提高了26.8%、25.3%, 抗渗透压力提高了75%。
矿渣和水玻璃复合改性后, 改性物质的水化产物有效填充于再生细骨料表面微裂纹、孔隙中, 且再生细骨料表面包裹水玻璃粘结膜, 降低了其吸水率, 提高了其致密度, 使得再生胶砂中再生细骨料—水泥石其界面结合性能增强, 进而提高了水泥砂浆的力学性能和防水抗渗性能。
参考文献
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再生砂浆强度 篇6
尺寸效应是岩石、水泥砂浆和混凝土等准脆性材料的固有特征,上述材料的断裂参数不但依赖于材料的自身性质,而且与试件尺寸有关[1,2]。 在钢纤维复合材料中,尺寸效应主要由纤维之间的桥连作用以及纤维与基体间的界面黏结参数来表征[3]。 相比于普通混凝土或水泥砂浆,钢纤维的掺入提高了材料的延性,其名义强度受试件尺寸变化的影响程度有所降低,相关研究在超高强钢纤维混凝土和高延性的ECC试件抗弯强度的尺寸效应上得出了相同的结论[4,5]。 为了更详尽地描述钢纤维对弯曲性能尺寸效应的影响规律, Nguyen DL等人对钢纤维混凝土进行了四点弯曲试验研究,对比了在两种钢纤维类型与不同配比下弯曲性能随试件尺寸变化的规律[6]。
虽然有关钢纤维复合材料的尺寸效应的研究一直在进行,但钢纤维分布形式对其弯曲强度尺寸效应的影响尚不明朗[7,8,9,10,11]。 鉴于钢纤维的定向分布带来的性能优势[12],本文在掌握了定向钢纤维水泥基复合材料制备方法的基础上[13,14],对水泥砂浆 、乱向钢纤维增强水泥砂浆以及定向钢纤维增强水泥砂浆的弯曲强度进行了试验研究,建立了用以预测弯曲强度随试件尺寸变化关系的计算式,可为工程设计提供试验依据与理论基础。
1试验概况
1.1试验材料
水泥:P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。
砂:标准砂,细度模数2.6。
减水剂:聚羧酸型减水剂,减水率18%,掺量为水泥用量的1%。
水:普通自来水。
钢纤维:圆直型钢纤维,体积率统一取0.9%,具体参数见表1。
水灰比取0.32,以水泥用量为基准的配合比如表2。
1.2试验设计
试件分为水泥砂浆、乱向钢纤维增强水泥砂浆和定向钢纤维增强水泥砂浆三种类型,每组3个试件。 由于试件高度是影响断裂过程区的主要因素[15], 因此,每一组试件均设计为高宽相等,净跨S与高度D的比值为4,缝高比为0.4,试件的具体尺寸如表3所示。 为了直观、方便地表示试验数据,在试验过程中试件统一采用 “钢纤维分布方式+试件高度尺寸”的标注方式。W、L、D分别表示未掺钢纤维、乱向钢纤维与定向钢纤维分布。 如:L-80表示高度为80mm的乱向钢纤维增强水泥砂浆试件。
试验在SUNS2000伺服万能试验机上进行,加载方式如图1所示。 试验中,通过荷载传感器记录瞬时荷载P。 加载过程采用位移控制, 加载速率为0.2mm/min。
2试验结果及分析
2.1试验结果
各组试件的试验结果如表4所示。 由表4可以看出,相比于乱向钢纤维增强水泥砂浆,同一尺寸下,定向钢纤维的分布形式进一步提高了试件的峰值荷载,说明定向分布的钢纤维在拉应力方向上的利用率要远高于乱向分布的钢纤维。
2.2理论分析方法
Bazant基于能量释放理论所提出的尺寸效应律公式如下:
式中:
σN———名义强度,MPa;
D———试件的特征尺寸 (三点弯曲试验取试件高度),mm;
ft′———材料的抗拉强度,MPa;
B———无量纲常数;
D /D0———脆性数 , 与结构的形状和尺寸无关 , D /D0的值越大,材料的脆性特征越明显[2]。
带切口的三点弯曲梁名义弯曲强度可由下式计算:
式中:
S———试件净跨;
Pu———试件的峰值荷载;
W———试件的宽度。
由于测量材料的拉伸强度对机器刚度要求很高,且结果精确程度较低,本文将Bft′统一为待定系数。 将试验数据代入式(2),通过线性回归即可求出Bft′与D0。 检查线性回归中的试验点是否接近直线, 若不是,则说明试验有误。
2.3弯曲强度的尺度律
各组试件的名义弯曲强度随试件尺寸变化的规律如图2所示。 由图2可以看出,水泥砂浆和乱向钢纤维增强水泥砂浆的弯曲强度均随试件尺寸的增大而减小,并且这种减小的趋势逐步降低。 对于定向钢纤维增强水泥砂浆而言,在试件高度大于60mm后,其弯曲强度稳定在大约为7MPa的一条水平线上。 从钢纤维的增强作用分析,当基体中的钢纤维定向后, 在拉应力方向上钢纤维数量增多,增强效果得到显著提升,基体断裂后,纤维的桥连作用仍然存在,其弯曲强度较前者而言稳定在一条相对平缓的水平线上,表明在该尺度范围内,试件弯曲强度没有随尺寸的增大而显著降低。
将试验数据带入Bazant尺度律模型中,并线性回归成Y=AX+C的形式, 以求得模型参数Bft′、D0, 其结果及尺度律模型的相关参数如图3所示。 由图3可以看出 ,掺入钢纤维后 ,材料的脆性明显降低 , 这一点可以从回归曲线的斜率上看出, 斜率越大, 材料的脆性也越大。 当水泥基体中的钢纤维定向后,材料的脆性进一步减小,回归曲线基本稳定在1/σ2=0.7~0.8的水平线上 , 进一步验证了定向钢纤维增强水泥砂浆的弯曲强度受试件尺寸的影响程度不明显。 将各组试件的尺度律以Y=logσN,X=log D绘出尺寸效应的对数图(图4),用以预测大尺寸试件的弯曲强度。 由图4可以发现,当试件尺寸进一步扩大时,水泥砂浆与乱向钢纤维增强水泥砂浆的弯曲强 度有明显 的递减 , 当试件特 征尺寸达 到400mm, 即log D=2.6时 , 依照尺寸效应模型计算式得出的 理论名义 强度分别 为0.173MPa和0.308MPa, 相比40mm高度试件的名义强度分别降低了44.7%和42.3%。 而定向钢纤维增强水泥砂浆在400mm高度试件 中的理论 名义强度 为1.032MPa, 与40mm高度试件相比仅降低了9.1%。 由此可以认为,定向钢纤维增强水泥砂浆的延性较高,其脆性特征在该尺度内不明显。
为了定量反映钢纤维分布形式对材料脆性的影响程度,将各组试件的特征尺寸D与模型参数D0的比值列于表5。 由Bazant尺度律理论可知,当D/ D0<0.1时 ,材料可以认为是延性的 ;随着D/D0的增大,材料的脆性特征逐渐体现出来,当D/D0>10时 , 材料被认为是脆性的[2,7]。 可以看出,水泥砂浆的脆性特征明显, 并且这种特征在试件高度为40mm时就已体现出来。 钢纤维的掺入有效降低了脆性数,但在试件高度达到210mm时, 其脆性数依然超过10 (D/D0=10.23)。 钢纤维定向后,进一步降低了脆性数的增长趋势,在试验尺寸内近乎体现出趋于延性材料的特征,当试件高度达到400mm时,其脆性数仅为1.06。
3结论
(1)钢纤维的掺入使材料的延性有所提高 ,但其弯曲强度的尺寸效应依然存在。
(2)钢纤维定向后 ,在拉应力方向上的增强效率得到提升,使材料的延性进一步提高,试验尺度内没有明显的脆性断裂特征,其弯曲强度的尺寸效应不明显。
再生砂浆强度 篇7
随着我国城市化进程的发展, 每年约产生15亿t建筑垃圾, 而在建筑垃圾再生处理过程中不可避免的会产生大量细粉[1]。若不对其加以研究利用, 不仅浪费资源, 还会给生态环境造成巨大的危害。
建筑垃圾再生细粉具有孔隙率高、含水率低, 表面粗糙, 比表面积大, 与水泥的粘结较好, 含有少量的活性成分等特点[2]。胶粉聚苯颗粒复合保温材料保温隔热性能好、导热系数低、粘接力强、抗压强度高、不易开裂空鼓、耐冻融、干燥收缩率及浸水线性变形率小[3], 且聚苯颗粒保温砂浆与其他保温材料相比总体造价较低, 能满足国家相关节能规范要求, 特别适用于建筑造型复杂节点处理难度大的各种外墙保温工程。从建筑垃圾再生细粉和保温材料的特点及发展前景看, 可以将建筑垃圾再生细粉应用于聚苯颗粒保温砂浆中。
本文以不同粒径、掺量再生细粉来替代保温砂浆中的灰钙粉或水泥, 研究其对胶粉聚苯颗粒保温砂浆的表观密度、立方体抗压强度、软化系数、导热系数等性能的影响。
2 原材料及试验方案
2.1 原材料
(1) 水泥:北京金隅P.O42.5水泥, 水泥性能见表1。
(2) 建筑垃圾再生细粉:三种粒级, 其最大粒径分别是:0.3mm、0.15mm、0.075mm。其主要化学成分见表2。
(3) 硅灰:Ⅱ级硅灰, 平均粒径为0.16μm, 比表面积为24m2/g。
(4) 聚苯颗粒:聚苯乙烯颗粒简称EPS;粒径2.2~5mm, 平均粒径3.8mm, 表观密度12.45kg/m3, 其导热系数≤0.032W/ (m·K) 。
(5) 纤维素醚:三星化学公司MECELLOSE羟丙基甲基纤维素醚。
(6) 可分散乳胶粉:瓦克公司VINNAPAS RE5010N。
(7) 其它。
2.2 试验方法
干表观密度测量参照《无机硬质绝热制品试验方法》GB/T5486.2008;砂浆抗压强度测量参照《水泥胶砂检验方法 (ISO法) 》 (GB/T 17671.1999) ;软化系数试验根据《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统材料》 (JG T158.2013) 的规定执行;导热系数测量根据《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定—防护热板法》GB/T10294.2008进行。
2.3 基础配合比
砂浆基础材料用量见表3。3种建筑垃圾再生细粉取代水泥的比例分别为10%、20%、30%;取代灰钙粉的比例分别为20%、40%、60%。
3 试验结果与分析
3.1 再生细粉替代灰钙粉对砂浆性能影响的结果与分析
(1) 试验结果。再生细粉替代灰钙粉的聚苯颗粒保温砂浆配合比及试验结果见表4。
2结果分析
再生细粉替代灰钙粉对砂浆干表观密度、28d抗压强度、软化系数性能的影响分析见图1~3。
由图1可知, 整体来看, 当再生细粉颗粒替代灰钙粉时, 砂浆的干表观密度比不加细粉的砂浆的干表观密度低;当再生细粉的粒径为0.075mm时, 砂浆的干表观密度最小, 其最小值为208.6kg/m3。综合不同粒径、掺量而言, 表观密度值变化明显, 其中最大值为270.6kg/m3, 最小值为208.6kg/m3相差较大。
由表4、图2可知, 掺入再生细粉砂浆的28d抗压强度基本上都小于未掺入再生细粉的砂浆28d抗压强度。由此可见, 再生细粉在砂浆中的密实填充作用的效应要小于其吸水作用的效应。当再生细粉掺量为20%时, 随着细粉最大粒径的降低, 砂浆的28d抗压强度呈现出升高的趋势。这主要是由于, 再生细粉颗粒越细, 其表面吸附的浆体层越厚, 导致其强度越高。当再生细粉掺量大于20%时, 砂浆的28d抗压强度变化幅度不大, 均在0.240MPa左右, 这主要由于, 再生细粉掺量较大时, 其吸水率明显升高, 导致水泥水化用水量降低、砂浆强度降低, 所以即使改变再生细粉的最大粒径, 对砂浆的28d强度仍无明显作用。
由图3可知, 当建筑垃圾再生细粉掺量不变的情况下, 随着再生细粉最大粒径的减小, 砂浆的软化系数呈现降低的趋势。这主要是由于随着再生细粉最大粒径的降低, 细粉空隙中外表面孔隙增多, 而内部孔隙减小。而再生细粉主要是通过外部孔隙进行吸水, 所以再生细粉最大粒径越小, 其吸水作用越明显, 导致其吸水后砂浆软化系数值逐渐降低。
3.2 再生细粉替代水泥对砂浆性能影响的结果与分析
(1) 试验结果。再生细粉替代水泥的聚苯颗粒保温砂浆配合比及试验结果见表5。
(2) 结果分析。再生细粉替代水泥对砂浆干表观密度、28d抗压强度、软化系数性能的影响分析见图4~6。
由图4可知, 当建筑垃圾再生细粉掺量为10%时, 随着建筑垃圾再生细粉最大粒径的降低, 砂浆的干表观密度呈现出升高的趋势;当建筑垃圾再生细粉掺量为20%、30%时, 随着建筑垃圾再生细粉最大粒径的降低, 砂浆的干表观密度呈现出先升高再降低的趋势。总体来看, 干表观密度值相差不大。这主要由于当再生细粉掺量较低时, 随着细粉最大粒径的降低, 再生细粉的可填充区域增多, 导致砂浆的密实度升高;当再生细粉掺量较高时, 砂浆内部填充区域已被一部分再生细粉填满, 另一部分再生细粉分布于孔隙之外, 反而会破坏砂浆粉料颗粒级配, 降低砂浆的表观密度。
由上图可知, 对于相同掺量建筑垃圾再生细粉, 其最大粒径为0.075mm砂浆的抗压强度最大;而随着再生细粉掺量的增加, 砂浆的28d抗压强度明显降低。这主要是由于:一方面颗粒越细, 其表面吸收的浆体层越厚, 导致砂浆强度增大;另一方面, 随着再生细粉取代率的提高, 水泥用量减少, 直接降低了砂浆的强度;最后, 随着再生细粉掺量的增加, 砂浆吸水率增加, 而用水量不变, 导致水泥水化用水量降低, 从而使砂浆强度降低。
由图6可知, 当建筑垃圾再生细粉最大粒径不变时, 随着再生细粉掺量的增加, 砂浆的软化系数逐渐增大。这主要是由于再生细粉的吸水率有限, 导致其强度的降低存在下限值, 当再生细粉掺量较大时, 由于胶凝材料用量较少, 产生的水化产物很少, 在其吸水前抗压强度已很低, 与之相比吸水后抗压强度降低空间较小, 所以反而导致其软化系数变大。
3.3 建筑垃圾再生细粉保温砂浆导热系数试验结果
聚苯颗粒保温砂浆导热系数试验结果见表6。
由表6可知, 砂浆的导热系数随着砂浆容重的增大而逐渐增加, 且都满足保温砂浆导热系数标准 (保温砂浆导热系数≤0.060W/ (m·K) ) 的要求。
3结论
(1) 再生细粉替代灰钙粉时, 当细粉最大粒径为0.075mm时砂浆干表观密度最小;细粉的掺入降低了砂浆的抗压强度, 但改变细粉的粒径和掺量对砂浆抗压强度无明显影响;而对于砂浆的软化系数来说, 再生细粉粒径越小, 其软化系数越小。所以建筑垃圾掺入可以优化聚苯颗粒保温砂浆的内部孔隙, 在不提高砂浆干表观密度情况下, 改善砂浆的保温性能。
(2) 再生细粉替代水泥时, 当掺量为20%时, 砂浆干表观密度较大;随着再生细粉掺量的增加, 砂浆28d抗压强度逐渐下降, 而软化系数呈现增大的趋势, 0.15mm再生细粉掺入时, 砂浆的整体效果比其他组要好, 有利于砂浆保温性能的发挥。
(3) 总体来看, 将建筑垃圾再生细粉应用于聚苯颗粒保温砂浆中, 可以满足保温砂浆标准 (抗压强度≥0.2MPa, 软化系数>0.5, 导热系数≤0.060W/ (m·K) ) 的要求。
摘要：本文研究不同粒径、掺量的建筑垃圾再生细粉对聚苯颗粒保温砂浆性能的影响。试验结果表明:再生细粉替代灰钙粉, 细粉最大粒径为0.075mm时砂浆干表观密度最小, 改变细粉粒径和掺量对砂浆的抗压强度无明显影响, 但粒径越小砂浆软化系数越小;再生细粉替代水泥时, 砂浆干表观密度值较低, 对于不同细粉粒径, 随着掺量的增加, 28d抗压强度逐渐降低, 而软化系数逐渐增大。
关键词：建筑垃圾,再生细粉,聚苯颗粒,保温砂浆
参考文献
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