李啟強(qiáng)，張海波，馬龍華，金龍

（河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作454100）

0 引言

隨著塑料制品工業(yè)的飛速發(fā)展，大量塑料制品被廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年，我國塑料消費(fèi)總量達(dá)5 194.4萬t，居世界第二位；同年，國內(nèi)廢棄塑料回收量約900萬t，回收率約22%。在塑料制品工業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí),由于塑料制品使用周期短，分解速度慢,生物降解差，因而許多廢棄塑料成為城市固體垃圾，造成嚴(yán)重的“白色污染”。如此大量的廢舊塑料危害環(huán)境，必須要進(jìn)行回收再利用。國外處理回收廢棄塑料的主要方法是丟棄、掩埋、焚燒或者運(yùn)往他國。廢棄塑料的回收利用受到越來越廣泛的關(guān)注，將其破碎成顆?；蚍勰┲苯訐饺肫渌牧现?，是廢棄塑料回收再利用的最佳選擇。利用塑料廢棄物來制備水泥砂漿、混凝土是可行的，Marzoukoy等將廢棄PET瓶破碎成顆粒后按照不同體積替代率將其加入混凝土中，結(jié)果表明，再生塑料的顆粒粒徑、替代率對(duì)混凝土性能有重要影響。

本文將廢舊塑料薄膜按照不同形狀和取代量加入水泥砂漿中，對(duì)其流動(dòng)性及力學(xué)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并分析取代量、形狀等因素對(duì)水泥砂漿性能的影響，為廢舊塑料薄膜在水泥砂漿中的有效利用提供基礎(chǔ),為綠色處理尋找新的途徑。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥為焦作堅(jiān)固水泥有限公司生產(chǎn)的42.5級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥；砂子采用建筑用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，表觀密度2.62×103 kg/m3；水為自來水；減水劑為焦作協(xié)力建材生產(chǎn)的“萘系”高效減水劑；塑料薄膜骨料由廢舊購物袋剪切而成,一種為邊長1 cm左右的方形薄膜（圖1）,一種為1 cm×5 cm左右的長條形薄膜（圖2）。

圖1 1 cm x1 cm方形薄膜

圖2 1 cm x5 cm長條形薄膜

1.2 試樣制備

為了研究塑料薄膜骨料形狀和摻量對(duì)砂漿性能的影響，以塑料薄膜骨料等重量取代砂漿中的砂子，按表1所示的配合比進(jìn)行拌制，在40 mm× 40 mm×160 mm的鋼模中成型，在20℃、相對(duì)濕度為95%條件下養(yǎng)護(hù)1 d后脫模，放入20℃水中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28 d，取出進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。由于塑料薄膜的質(zhì)量較輕，所以本試驗(yàn)所選的取代比例分別為0.2%，0.5%，1%。

1.3 試驗(yàn)方法

新拌砂漿按GB/T 2419-2005進(jìn)行跳桌流動(dòng)度測試；養(yǎng)護(hù)到齡期的砂漿試樣采用WDW-20電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試試樣抗折強(qiáng)度；TYE-300B型壓力試驗(yàn)機(jī)測試折斷試樣的抗壓強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 試樣流動(dòng)度

新拌砂漿流動(dòng)度測試結(jié)果如圖3所示，可以看出，隨塑料薄膜取代量的增加，砂漿的流動(dòng)度呈下降趨勢(shì)，在0～0.2%時(shí)，流動(dòng)度迅速下降，其后流動(dòng)度下降較為緩和。方形薄膜骨料在取代量為0.5%時(shí)，砂漿難以流動(dòng)；長條形薄膜骨料在取代量為1%時(shí)，砂漿難以流動(dòng)，此時(shí)減水劑對(duì)其流動(dòng)度沒有改善作用；在取代量為1%時(shí)，砂漿和易性較差,成型困難。

圖3 塑料薄膜骨料取代量與流動(dòng)度的關(guān)系

塑料薄膜骨料摻入砂漿中，嚴(yán)重影響了砂漿的流動(dòng)性，展開的塑料片阻礙了砂漿中自由水的運(yùn)動(dòng)，對(duì)砂漿和易性影響很大，較低摻量下會(huì)使砂漿松散，難以成型。

2.2 試樣抗折強(qiáng)度

塑料薄膜骨料對(duì)砂漿抗折強(qiáng)度影響測試結(jié)果如圖4所示，隨著塑料薄膜骨料取代量的增加，抗折強(qiáng)度呈降低趨勢(shì)。當(dāng)取代量為0.2%時(shí)，長條形薄膜骨料砂漿試樣與空白試樣相比抗折強(qiáng)度降低了32%；方形薄膜骨料砂漿試樣抗折強(qiáng)度降低了26%，隨后長條形薄膜骨料在較高摻量（0.5%、1%）時(shí)，砂漿抗折強(qiáng)度變化不大，甚至有所增加。

塑料薄膜骨料與水泥基體間彈性模量的巨大差異和薄弱的界面結(jié)合會(huì)使砂漿強(qiáng)度大幅降低。對(duì)于塑料骨料，由于其嚴(yán)重影響砂漿成型性能，展開的塑料骨料影響了水泥砂子之間的相互粘接，塑料骨料自身在砂漿抗折過程中易于斷裂，所以塑料骨料在低摻量下便會(huì)使砂漿抗折強(qiáng)度大幅度降低。塑料自身具有一定的塑性，在砂漿抗折破壞過程中可以吸收裂紋尖端的能量而阻止裂紋的擴(kuò)展，所以當(dāng)摻量較高時(shí)砂漿抗折強(qiáng)度變化不大。

表1 配置砂漿各種成分的用量

圖4 塑料薄膜骨料取代量與抗折強(qiáng)度的關(guān)系

2.3 試樣抗壓強(qiáng)度

塑料薄膜骨料對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度影響測試結(jié)果如圖5所示，隨著塑料薄膜骨料取代量的增加，試塊抗壓強(qiáng)度均迅速下降。特別是方形薄膜骨料試塊，降低幅度較大。在取代量為0.2%時(shí)，其試樣與空白試樣相比抗壓強(qiáng)度降低了26.2%；在取代量為1%時(shí)，試樣抗壓強(qiáng)度降低了41.1%。從圖5可以看出，塑料薄膜取代量與抗壓強(qiáng)度存在著線性關(guān)系。對(duì)于方形試樣，其回歸公式為式1，相關(guān)系數(shù)為0.9763；對(duì)于長條形試樣，其回歸公式為式2，相關(guān)系數(shù)為0.998；線性關(guān)系都比較顯著。

圖5 塑料薄膜骨料取代量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

2.4 試樣的韌性指數(shù)

混凝土抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的比值稱為混凝土的韌性指數(shù)，用來表示混凝土在破壞時(shí)吸收能量的大小。砂漿的韌性指數(shù)隨塑料骨料摻量變化規(guī)律如圖6所示，隨塑料薄膜骨料摻量的增加，方形薄膜骨料試樣韌性增加；長條形薄膜骨料試樣在摻量為0.2%時(shí)，韌性指數(shù)下降，隨后試樣韌性增加。砂漿為脆性材料，破壞時(shí)裂縫擴(kuò)展迅速，沒有能阻止裂紋擴(kuò)散的因素所在；長條形薄膜骨料在摻量為0.2%時(shí)，影響了砂漿的界面結(jié)合，試樣韌性下降，隨著摻量的增加，自身具有一定的塑性，塑料薄膜骨料在裂紋擴(kuò)展過程中發(fā)生了較大變形，吸收了部分能量從而阻止裂紋的擴(kuò)展，從而改善了砂漿的韌性。

圖6 塑料薄膜骨料取代量與韌性指數(shù)的關(guān)系

3 結(jié)論

（1）隨著塑料薄膜骨料取代量的增加，方形薄膜骨料砂漿試樣和長條形薄膜骨料砂漿試樣的流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度都呈下降趨勢(shì)。

（2）塑料薄膜骨料取代量在0～0.2%區(qū)間內(nèi)，兩試樣抗折強(qiáng)度大幅度降低，隨后方形薄膜骨料砂漿試樣的抗折強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)；長條形薄膜骨料砂漿試樣抗折強(qiáng)度變化不大，甚至有所增加。

（3）隨著塑料薄膜骨料摻量的增加，方形薄膜骨料砂漿試樣韌性增加；長條形薄膜骨料砂漿試樣在摻量為0.2%時(shí)，韌性指數(shù)下降，隨后試樣韌性增加。

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