CLSM 可控高流动性低强度填料|江阴雨辰互联

2023年7月25日发(作者：)

用建筑垃圾及渣土制备可控性低强度填料（CLSM）的实验研究

摘要：可控性低强度材料（CLSM ）是一种替代级配型传统回填材料，并具有低强度，自流平，自我填充与自密实特性的水泥基质材料，其在欧美地区得到广泛的应用。

随着城市化进程的持续进行，各种房地产拆建工程大量增加，各种建筑垃圾产量也随之大大增加，建筑垃圾资源化利用也得到了人们的普遍重视，本文旨在设计实验研究现阶段不好利用的渣土和烧结砖瓦再生骨料用在CLSM上的可行性及性能影响，如何调整能够适应现阶段的管沟回填，从而可以开拓建筑垃圾的资源化利用途径。

关键词：可控性低强度材料；回填材料；低强度；流动性；建筑垃圾；配合比

一 CLSM概述

1 CLSM定义与分类

1.1CLSM定义

可控性低强度材料（CLSM）是一种具有高流动性，在自重作用下无需或少许振捣下，可自行填充，形成自密实结构的替代传统回填材料的水泥基低强度回填材料，又称为流动性填料、无收缩性填料、流动性砂浆和可孔密度填料（CDF）.其28d无侧限抗压强度不得超过8.3MPa。CLSM 的典型组成为水泥、粗细集料（比如砂或者某些工业固体废弃物）、水和以粉煤灰为代表的其它工业废弃物（包括具有火山灰活性和不具有火山灰活性）。

CLSM 的其它名称有：可控密实填充材料（CDF，controlled density fill）；流动砂浆（flowablemortar）;（flowable fill）：流动填充材料（lean mix backfill）：贫水泥回填材料等等。事实上，可控低强度材料是一系列具有不同用途的低强度材料的总称。例如，强度较高的材料可用于建筑物下的建筑回填，而经掺入泡沫材料的低强度、低密度的可控低强度材料则可以用于隔热回填料。所以对于具体的应用，应当从技术、经济的角度出发，选择CLSM的类型。

可控低强度材料不同于混凝土，也不同于水泥，这种材料不需要养护或者压实，其强度比混凝土低得多，但是可以与压实回填料相当。可控低强度材料不要求有较好的抗冻融性、抗磨蚀、抗化学侵蚀能力。这种材料比土质或者砂粒回填材料贵，但是这种材料比传统的回填材料有许多优越的性能。

1.2 CLSM分类

根据CLSM是否具有可开挖性，将CLSM分为两个大类：可开挖控制性低强度材料与不可开挖控制性低强度材料。Brewer则根据CLSM的具体用途，将CLSM分为如下几类，见表1.

表1 可控性低强度材料（CLSM）分类序号

名称

CLSM-CDF

CLSM-CSF

CLSM-CPB

CLSM-CTF

CLSM-ACF6

CLSM-CPF

CLSM-CDF主要是指用于回填在安装或维修地下管线（自来水、下水道、电信、电力、石油、天燃气等）工程或其他工程中形成切口的可控性低强度材料。在此，CLSM-CDF主要承担掩埋与荷载传递功能，不提供结构性支撑作用。

CLSM-CSF指用于工程建设或维修过程中结构填充的可控性低强度材料，CLSM-CSF除了掩埋覆盖作用外，更主要其承担、传递荷载与支撑结构作用。

CLSM-CPB为用于路面基层的可控性低强度材料。

CLSM-CTF为用于隔热或导热的可控性低强度回填材料。

CLSM-ACF主要是指用于防腐蚀的可控性低强度回填材料。

CLSM-CPF则为符合对回填材料渗透性能要求的可控性低强度回填材料。

上述CLSM分类之间只是相对的，一种CLSM材料可能在一项工程中有多项功能与作用，只是CLSM的某种性能为工程关心之重，其他则次要而已。

2 CLSM 的基本工程性质

2.1 CLSM的拌合工程性质

2.1.1 流动性

CLSM 的流动性是CLSM区别于砂、石等传统回填材料的一个显著特性，正是由于CLSM良好的流动性，使得CLSM具有自我填充、自流平及自我密实的功能特性，不需额外的机械振动夯实，从而可替代传统级回填材料，用于管沟、三背等狭小操作空间的回填工程中，可有效降低因碾压夯实质量不合格而引起的工程质量问题。根据工程需要，通过调整CLSM的材料组合配比，特别是水灰比或水胶比，可有效改变CLSM的流动性能。

目前，CLSM的流动性能评价主要借鉴混凝土的做法，采用坍落与坍落扩展度指标评价CLSM的流动性能。在美国，ASTM制定了专门测试CLSM流动性的试验规程ASTM D6103可控性低强度材料流动性的标准试验方法，根据所测定的坍落扩展，将CLSM流动性分为三级，见表2 CLSM流动性分级表2 CLSM流动性分级

CLSM流动性

低流动性

一般流动性

高流动性

坍落扩展度mm

＜150

150-200

＞200

适用范围

较大空间的管沟、路基等回填工程

一般的回填工程

狭窄操作空间或存在死角等回填工程，但对泌水现象有特殊要求的要验证其适用性

2.1.2 离析与泌水性

CLSM良好的流动性主要借助掺入大量的拌合水，提供水灰比或水胶比获得。拌合物中大量自由水的存在，往往容易导致CLSM拌合物组成材料之间的粘聚力不足以抵抗粗集料下沉，拌合物相互分离，内部组成和结构不均匀的离析现象。同时，往往伴随多余的自由水从拌合物中析出，聚集在表面，泌水现象。这与传统混凝土配比为达到高坍落度而发生离析与泌水的机理基本相同。

为了改善因提高CLSM流动性而产生的离析与泌水现象，常通过添加一定量的掺合料如泡沫剂、氯化钙或适宜的细集料粉煤灰等材料，以增加拌合物组成材料间的凝聚性，降低离析与泌水现象发生的几率，改善CLSM的工作性能。或者通过提高拌合物的含气量，减少拌合物用水量，降低离析与泌水现象的发生，但仍能保持CLSM良好的流动性。

对于CLSM离析的评价，目前为止还没有比较成熟的规范或标准可循。实际中，主要依据实验人员在拌合CLSM的过程中观察拌合物组成材料是否相互分离、内部组成和结构是否发生不均匀等典型离析实验现象，做出定性的判别。

2.1.3 硬化时间

CLSM的硬化时间是指拌合物从塑性状态过渡到硬固状态，并达到一定强度所需的时间。ACI229R要求CLSM硬固状态达到的强度足以支持一个人的荷重。事实上，硬固时间的要求，会随CLSM应用工程目的的不同而有所变化，比如CLSM用于城市道路的管沟回填工程，硬固时间则需考虑路面交通及时恢复以及CLSM硬固状态要能够承受路面结构层及交通荷载等外来荷载。

CLSM的硬化时间一般受以下几种因素影响：

(1)粘结材料的种类以及使用量；

(2)与CLSM相接触的周围土体的渗透性及饱和度；

(3)CLSM流动性；

(4)CLSM材料配合比；

(5)拌合料的环境温度及湿度。

一般情况下，经过3-5h后，CLSM就可以达到理想的硬固状态。如果工程比较紧急，也可通过添加早强剂、速凝剂等外加剂，促进CLSM的硬化时间。

2.1.4 沉陷性

常规CLSM配合比设计时，常常采用高水胶比或水灰比（一般大于1），获得良好的流动性。与此同时，过量的自由水常诱发CLSM在拌合与浇筑塑性状态时发生泌水现象，游离水分被周围介质吸收或丧失，CLSM自密实过程红，各种颗粒在重力作用下进行自我调整，空气排出，体积减小，从而导致CLSM发生沉陷。

大部分的沉陷现象发生于浇筑阶段，其沉陷的程度需视被释放出的游离水含量多寡而定，在高含水量的配比中，其沉陷量每米约可达1.04mm-2.08mm，若使用较低含水量来拌合，会有较少的沉陷甚至不产生沉陷。沉陷量的测定一般与泌水式样同时进行。

2.2 硬化CLSM工程性质

2.2.1 强度特性

评价CLSM强度特性的指标很多，在此仅对目前研究较为深入的CLSM无侧限抗压强度进行阐述。无侧限抗压强度是表征CLSM强度的重要指标，一般抗压强度在0.35MPa-0.70MPa的CLSM与具有优良夯实性能土壤的抗压强度相当。硬化后的CLSM材料28d无侧限抗压强度不得超过8.3MPa的材料。目前，国内外研发使用的CLSM，其抗压强度大部分不超过2.1MPa，主要以便CLSM易被开挖。

美国专门编制了CLSM无侧限抗压强度测试标准试验方法ASTM D4832，该规范除建议使用直径150mm、高度300mm之圆柱试体进行，同时，特别强调由于CLSM的抗压强度低，所以一定要注意实验仪器的精度对实验测试结果的影响。此外，爱进行CLSM材料的抗压试验时，其加载速率应小于0.008MPa/s，远小于一般混凝土无侧限抗压强度的加载速率。

2.2.2 开挖性

具有易开挖性是CLSM区别于传统混凝土材料的显著特性。研究人员常用无侧限抗压强度指标表征CLSM开挖的难易程度。研究认为CLSM无侧限抗压强度低于0.35MPa时，仅需以人工方式可完成再开挖；抗压强度介于0.7MPa-1.4MPa可使用小型挖土机完成开挖。

俄亥俄州1996年提出利用开挖模量来评价CLMS的开挖性能。开挖模量为CLMS材料30d的无侧限抗压强度与现场CLSM干密度的函数，公式如下。如果开挖模量不大于1，表示CLSM可开挖，其值愈小，表征CLSM越易开挖。

RE=W1.5×104×C0.5/105≤1.0

式中 RE——为开挖模量Removalility Modulus的简写；

W——为CLSM干密度，单位lb/ft3

C——为30dCLSM无侧限抗压强度，lb/in2

2.2.3渗透性

一般而言，常规CLSM的渗透系数约在10-4cm/s——10-5cm/s，与一般粉细砂、粉质粘土渗透系数相当。CLSM渗透系数随粘结材料的减少而增加，细集料含量的增加而降低，降低到10-7cm/s。CLSM渗透系数一般利用测试土的渗透实验方法进行测定，并根据其渗透系数的大小选择常水头或变水头渗透实验。

2.2.4 大量利用工业废弃物

在许多国家，如何处理由各行各业产生的工业废物材料是一个严重的问题。工业化造成了工业废弃物和副产物的逐渐增加，为了适应迅速增长的世界人口，原材料和汽油的需求量也在逐渐增加。这又明显以产生废弃物的形式带来许多的环境问题，同时提高了水体资源、大气资源和土壤资源污染的可能性。废物的安全处理成本高，而且缺少合理设计的处理场地，在处理这样的废弃物的同时能够不对环境造成不利影响。因此，近年来已有研究关于研发利用废弃物材料和工业副产物的有效方法，使其有害影响达到最小甚至消除。建筑工业是安全利用废弃物的拥有美好前景的领域。众所周知，在30 多年前，诸如利用粉煤灰、硅灰、煤粉燃灰、粒状高炉矿渣等工业副产物部分代替水泥提高混凝土结构的耐久性，增强新拌混凝土（例如工作性、泌水率）和硬化混凝土（例如强度）性能。

另一个应用就是将这种材料作为可控低强度材料加以有效再利用。CLSM 是一种由水泥、砂、水和粉煤灰为典型组分组成的料浆。砂和水泥是CLSM 的主要组分；用废弃物材料代替水泥或者天然砂是有吸引力、有受益的再利用选择。

CLSM 能够利用的工业废弃物主要包括：粉煤灰、水泥窑灰、沥青混凝土尾砂、燃煤底灰以及采石场尾砂、水泥旁道灰、焚化炉灰、铜矿渣、矿山酸性排渣、改性的水库污泥、废旧铸造模砂、以及循环利用的玻璃等等。

一般来说，由于这些工业废弃物含有大量的极细颗粒或者强度较低的性能特点，是不适合用于工业建设中。大多数国际标准在混凝土应用中限制细颗粒（颗粒能够通过200 号筛0.075mm）在碎砂的16%（前欧洲12620：2000）或7%（ASTM C33）。CLSM 也称为流动填充材料，可以作为一种较好的方法大掺量利用细颗粒材料，同时又不会削弱CLSM 的性能。

3 CLSM的应用

CLSM既不是混凝土，也不是水泥土，但是却具有类似两者的性质。它是由普通水泥、水、细集料、粉煤灰，有时也有添加剂组成的流动性拌合物。其粘滞性如同泥浆或灌浆，灌注后数小时便足以承受交通荷载而不致沉陷。事实上，可控性低强度材料为一系列具有不同用途的低强度材料的统称。例如，强度较高的材料可用于建筑物下的建筑回填，而经掺入泡沫材料的低强度、低密度的可控低强度材料则可以用于隔热回填料。所以对于具体的应用，应当从技术、经济的角度出发，选择CLSM的类型。

CLSM含有许多与混凝土相同的组分，只是投配比例不同而已。故而可用生产混凝土的拌合设备拌制，并用现有的混凝土车送至现场。

CLSM可取代土壤用作构筑物的填充料或回填土。它具有流动性，无需压实。市政工程中的管沟开挖回填或者公路工程中的三背（桥台背、涵台背、挡墙背）回填，往往由于施工操作空间狭小，传统回填材料（土质填料、级配砂石填料等）与结构物界面存在死角，导致碾压夯实质量难以保证，常常诱发工程病害发生。现有路面、房屋或其他构筑物下面的洞穴；狭窄的沟槽；废弃的涵洞、隧道、贮罐墙体和污水管道等地下构筑物；遇到这些情况，使用CLSM是很理想的。

美国的公共工程公司常指定CLSM取代土壤来填充管线的周围，以保证管体受力均匀无空穴。并可免除压实作业中因工人操作疏忽而损伤管体的事故。如果某些公共工程管线的维护、修理条件实属必要，则CLSM的抗压强度一定在0.69MPa以下。在这种强度时，使用反铲和其他挖掘设备开挖是不困难的。

CLSM也可用于路面的铺筑和养护。在路面底下，CLSM是一种强度高、性能稳定的基层。用作路面修补的填充材料，灌注后3小时即可承受荷载。当然这将取决于所用的配比、施工的气候条件、沟槽深度。倘若不能马上作路面，可将CLSM铺至道路面层的高度，作为临时路面来承受车辆载荷。使用高标号早强混凝土做面层，不到8小时便可放行。

在实际应用中，一般要求CLSM材料无侧限抗压强度不超过2.1MPa。当CLSM材料28d无侧限抗压强度在0.3MPa-1.1MPa，有利于将来开挖，不需要动用大型的机械设备，小型开挖机械即可，当强度小于0.3MPa时，人工即可开挖，节约能源，降低工程成本；28d无侧限抗压强度大于1.1MPa时，则不利于将来开挖。

4 CLSM 的优点

（1）能够有效而且大量利用各种工业废弃物，相对于商品混凝土搅拌站和水泥厂来说，CLSM 对于粉煤灰等工业废弃物的质量要求相对低得多，但是用量却要大得多；

（2）流动性好，具有类似于自流平的特性，尤其适用于要求密实度较高的回填工程中，对于狭窄、难以接触到的地方也能够施工；

（3）简单易得，原材料来源广泛，水泥品质要求较低，在原材料准备好之后可以在现有的混凝土搅拌站搅拌生产并运输至指定地点；

（4）使用范围广泛，比如：开放式涵洞、露天矿山、衬里、桥梁底下施工、涵箱的内部和周围、排水渠或者排水管的内部或者周围以及其它具体的回填应用等等，但CLSM的应用不仅仅局限于此。

（5）CLSM 消耗了大量的废弃物，但不会对环境造成二次污染和潜在的污染；

（6）CLSM 便于施工、节省了操作时间（8m3 的回填材料只需要3 分钟的工作时间），减少了人工投入，抗压强度可控、就地施工成本低，使得CLSM 要优于传统的回填方法。Landwermeyer 和Rice[14]提出这种材料是经济的、节约劳力的、并且不会由于变化的空气湿度而引起不良的影响。

5 需要注意的几个问题

5.1 浸出危险

CLSM是高浸出性材料，并且应用于例如填充、废渣填埋场的衬里材料，所以应该研究它们对环境可能造成的影响。组成粉煤灰的细颗粒含有可浸出的重金属，因此Carlson、Adriano和Ferreira[15]等把粉煤灰定义为有毒废弃物。有关CLSM应用的主要环境问题是某些组分可能会浸出渗入地下水中，达到一定的浓度会对人身健康造成潜在危害。

5.2 二次回填困难

CLSM的强度若高于周围的土壤，势必给二次回填带来困难。CLSM的28抗压强度通常不大于8MPa，从技术要求的角度出发，要求严格将CLSM的强度控制在较低的水平，在许多流动回填中，有些回填材料的28天强度低至0.7MPa，但是CLSM的强度值远远大于大多数天然土壤，这导致回填部分的强度高于周围土壤。如果CLSM中含有火山灰活性的组分，在后期如果要进行二次回填，强度值太高可能会造成问题。所以当有必要进行二次回填的时候其365天的抗压强度要求低至1.16-2.80MPa。

二国外CLSM的配比和组成

1 CLSM组成

通常，CLSM由水泥、水、粉煤灰和细集料组成。但是可以通过大量掺加各种工业废渣等原料而改变配比。各组分对CLSM性能影响如下：

水——水的用量大，CLSM易于流动，自行固结流平。因此加水量取决于流动性和强度的需要。增大水固比，可提高CLSM的流动性而降低其抗压强度。

水泥——与混凝土相同，虽然水泥含量比其在混凝土中的含量要低得多。水泥与水形成会将粘结力细集料和粉煤灰，经充分水解后产生了非沉淀性的硬化物。一般来讲，水泥用量越大，其抗压强度越大。

粉煤灰——基本作用是增加CLSM的流动性。同时，对其强度亦稍有提高。并降低了其泌水、收缩、渗透性能。

细集料——集料提高CLSM的密度，而降低其流动性。只要材料非膨胀性或非活性，均可采用。

包括减水剂、超增塑剂、促凝剂在内的大多数混凝土添加剂均可用于CLSM。一般情况下，使用添加剂是不经济的，考虑投加，仅是为解决灌注的困难。加气剂可提高CLSM的流动性，但却减少了其密度。含气量超过6%，会致使CLSM离析、与混凝土相似，CLSM经胶结和凝硬作用，其强度得以提高。虽然耐久性不及混凝土，但是这并非是其不足之处。CLSM仅是用做取代压实的土壤和粒料，不必考虑其抗冻融、抗磨耗和抗化学物质的侵蚀。埋在地下，即使受到损害，也可像回填的粒料一样承受荷载。

虽然CLSM组成材料与一般混凝土类似，但对原材料的技术要求，却远没有混凝土般严格。目前国外还没有专门针对CLSM材料技术要求的规范或标准。一方面基于CLSM是一种相对比较新型的材料，兴起于20世纪90年代，至今发展也不过20年左右，业界对CLSM尚缺乏充分的认识和深入的了解；另一方面是CLSM常可回收利用工业生产中的废弃物或建筑垃圾，比如火力发电过程中产生的固体废弃物粉煤灰、底灰、弃之无用的煤矸石、铸造砂、碎玻璃、寂寥筛分残渣、破碎混凝土等工业废弃物和建筑垃圾。材料的多样性及材料组成与性能的多变性使得制定统一的CLSM材料技术要求规范或标准不太现实。

2 CLSM配比

常规CLSM配比由水、水泥、粉煤灰、细集料组成。随着对CLSM研究的深入，CLSM配比材料范围不断扩大，特别是许多工业废弃物（粉煤灰、水泥窑灰、沥青混凝土尾砂、燃煤底灰以及采石场尾砂、水泥道旁灰、焚化炉慧、铜矿渣、矿山酸性排渣、改性的水库污泥、废旧的铸造模砂以及循环利用的玻璃等等）在CLSM中得到了大量的应用。目前，还没有被大家广泛认可的比较成熟的CLSM混合料配合比设计方法。随和对CLSM研究的不断深入，CLSM混合材料组成已经不局限与混凝土类似的材料组成范围内，许多混凝土不可利用的工业废弃物现已成功应用于CLSM，CLSM的配比材料组成范围扩大。下表为美国不同机构或组织推荐的CLSM材料组成配合比。

表3 FHWA建议CLSM配合比

CLSM类型

范围值

典型值

范围值

典型值

范围值

典型值

范围值

典型值

粉煤灰kg/m3

119-297

178

949-1542

1234

275

砂kg/m3

1483-1780

1542

1500

1200-1500

水泥kg/m3

30-119

47-74

30-60

水kg/m3

198-494

297

222-371

247

165

130-300

含气量%

0.5-4.0

1-5

15-35

表4美国各州混凝土协会CLSM推荐配合比

机构

水泥kg/m3

29.5

奥亥俄州预拌混凝土协会

59.0

29.5

41.3

密执安州预拌混凝土协会

密执安州预拌混凝土59.0

59.0

35.4

水kg/m3

295.1

247.9

442.6

280.3

飞灰kg/m3

147.5

295.1

531.1

1180.3

171.1

砂kg/m3

1717.4

1682.0

1864.9

1534.4

1239.3

1634.8 协会

112.1

165.2

271.5

259.7

344.7

177.0

1581.6

1563.9

1534.4

爱荷华州预拌混凝土协会

59.0

表5 美国各州有关CLSM推荐配合比

美国各州

水泥kg/m3

亚拉巴马州

110

116

307

佛罗里达州

乔治亚州

南卡罗来纳州

44-89

火山灰质材料kg/m3

198

339

89-358

356

细集料kg/m3

1696

1586

245

1483

水kg/m3

302

297

290

202

272

含气量%

5-35

15-35

5-15

注：a：试拌方式进行确认

表6 台湾CLSM与一般混凝土材料组成及配比

原料

水泥等胶结料kg/m3

火山灰材料kg/m3

拌合水kg/m3

水胶比

粗集料kg/m3

细粒料kg/m3

液态掺合料

常规CLSM

100-200

50-100

180-220

通常大于1，依配比实验结果而定

200-400

1280-400

速凝剂、发泡剂

一般混凝土

250-450

0-100

180-220

0.4-0.55

700-1100

700-1000

减水剂、强塑积

此外，CLSM对于组成材料的技术要求，没有一般混凝土要求的严格。在一般混凝土中，对粗集料的坚固性、耐磨性、粒径分布、有机物含量等均有严格的限制，但CLSM对集料的要求并无特殊限制，废弃砖石、炉渣、铸造砂等再生粒料，皆可作为CLSM的理想原料。三研究建筑垃圾渣土制备CLSM的实验研究

1 主要研究内容

（1）国内外利用建筑渣土制备可控低强材料的研究很少，尤其在我国利用建筑渣土制备可控低强材料的研究还需系统和深入；

（2）大流动度、自流平是 CLSM 材料的最显著的优势和特点，故需水量、流动度、凝结时间、无侧限抗压强度等是表征 CLSM 材料性能的重要指标；

（3）美国各州混凝土协会虽然大多提出了CLSM 的推荐配合比，但是现有研究并未建立起材料特性与 CLSM 性能之间的对应关系，没有提出配合比的计算公式。基于以上三点，进行本实验的研究，希望为大规模利用建筑渣土制备 CLSM 提供理论依据和应用参考，拓宽建筑垃圾资源化利用的范围，助推建筑垃圾资源化进程和建筑业的可持续的发展。

本实验选取水泥、粉煤灰、砖混再生细骨料和水为基本组分，加入一定量的建筑渣土，制备 CLSM。考虑到建筑渣土加入后有可能对 CLSM 的工作性、凝结和硬化性、耐久性和变形性能产生不同程度的影响，所以有必要针对该问题进行相应的研究，探讨其各个性能的变化规律。研究从以下几个方面展开：

（1）CLSM 工作性能研究

工作性能主要研究了流动度和泌水率。分析粉煤灰、再生骨料和渣土等对流动度和泌水率的影响。

（2）CLSM 凝结和硬化性能研究

本文主要研究了抗压强度和凝结时间两个指标。研究渣土的掺量对抗压强度的影响、减水剂对抗压强度的影响和砖混再生骨料的掺量对抗压强度的影响。对凝结时间，主要研究了再生骨料的掺量和水泥的掺量对该性能的影响。

（3）CLSM 耐久性和变形性能研究

对硬化 CLSM 的耐久性主要研究了冻融循环和干湿循环两方面，研究了CLSM 的耐久性受各因素的影响规律。为了研究 CLSM 变形性能，分别研究了早期收缩、自然干燥收缩和沉陷三个方面。

2 试验用原材料及试验方法

2.1 试验用原材料

(1) 水泥

本实验所用水泥为P.O325普通硅酸盐水泥，其主要物理力学性能指标如表 2-1 所示，化学成分见表 2-2 所示。

表2.1水泥性能指标

标稠用水量/ml

凝结时间/min

抗折强度/MPa

抗压强度/MPa

安定性 145

初凝

终凝

28d

合格

表2.2水泥的化学成分

Na2O MgO Al2O3 SiO3 P2O5 SO3 Cl K2O CaO TiO2 MnO Fe2O3

其它

(2) 粉煤灰

本试验所用的粉煤灰由某电厂生产，主要性能指标如表 2-3 所示，化学成分如表

2-4 所示。

表2.3粉煤灰主要性能指标

类别

标准一级灰

实测值

细度（45μm，筛余量，%

≤12.0

表2.4粉煤灰的化学成分%

Na2O

MgO

Al2O3

SiO3

P2O5

SO3

K2O

CaO

TiO2

MnO

Fe2O3

其它

需水量比%

≤95

烧失量%

≤5.0

(3) 砖混再生细集料

本研究所用的再生骨料来源于产业园自己生产的建筑垃圾砖混再生骨料。对该砖混再生骨料进行进行了筛分，取0.075mm -4.75mm作为细集料代替常规试验用砂。用四分法取样实验用细集料，进行筛分，计算细度模数和分析级配状况。

表2.5砖混再生细集料的筛分实验结果

筛孔尺寸mm

4.75

建筑垃圾再生细集料

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

筛底

总计

筛余量g

分计筛余%

累计筛余%

过滤百分比%

(4) 建筑渣土

后文简称“渣土”。本研究所使用的渣土来自于西霍屯拆建过程中及破碎后的部分粉料混合，由于渣土中含有一定量的水分，在这些水分的作用下土颗粒之间会产生凝聚现象，若不经处理直接用其制备 CLSM 可能会引起拌和质量不均，而对CLSM 的性能造成一定的影响。因此在使用前首先用烘箱烘干24 小时，待其质量恒定，认为渣土处于干燥状态，然后过 4.75mm 筛。渣土的物理性能见表 2-6，化学成分如表 2-7

所示。

表2.6建筑渣土的物理性能

性能指标

测试值

液限%

塑限%

塑性指数%

比重

细粒含量%（200＃）

表2.7建筑渣土的化学成分%

Na2O

MgO

Al2O3

SiO3

P2O5

SO3

K2O

CaO

TiO2

MnO

Fe2O3

其它

(5) 水

水是制备CLSM的主要原材料之一，它的存在可以使水泥水化形成强度，同时也对CLSM 的工作性有重要的影响。本实验所用的水为自来水。

(6) 外加剂

为了减少 CLSM 的用水量，试验使用了外加剂。本课题使用的外加剂为聚羧酸系减水剂和萘系减水剂。所用的聚羧酸减水剂规格为：Sika®Viscocrete®3301MK，减水率为：30%左右，固含量为：50%；所用的萘系减水剂规格为：FDN-C，减水率为：18-28%。

2.2 试验方法

(1) CLSM 拌和方法

对于 CLSM 而言，由于配料中渣土的存在，使得 CLSM 拌和物在拌和的过程中容易产生渣土颗粒间凝聚成泥团而难以搅拌均匀，从而影响 CLSM 的匀质性，为了避免这种不良现象的产生，经过前期多次尝试，本试验的最终加料顺序及搅拌时间控制如下：

实验前，检查所用搅拌机是否运行正常，润湿搅拌叶片及搅拌锅。首先，按照试验配合比称取所需的各种原材料，将渣土和水倒入搅拌机中，静置5 分钟，以使渣土充分接触水并且逐渐融入水中，然后开启搅拌机，搅拌渣土和水的混合物 5 分钟，这样更有利于形成搅拌均匀的“泥浆”，之后将再生细集料、粉煤灰倒入搅拌机中搅拌 3 分钟，最后加入水泥和减水剂，再拌和 5 分钟，倒出准备成型。渣土和水的静置时长和搅拌时长可以根据浆体的均匀状态适当的延长或缩短。

(2) CLSM 流动度试验

本文按照 ASTM D-6103(Test Method for Flow Consistency of Controlled Low

StrengthMaterial)的规程来检测流动性。标准规定将上下开口的 75×150mm 的塑料圆柱模放置在一个平坦的不吸收的表面，用新拌 CLSM 浆体将塑料筒填满然后将其迅速提起，让浆体在平面上自由的扩散。当浆体停止流动，在两个正交的方向测量所形成的圆饼状浆体的直径。将其直径的平均值定义为该材料的流动度。本研究该实验所使用的仪器主要有标准水泥胶砂搅拌机；上下开口的 75mm

×150mm 的圆柱模；50cm×50cm 玻璃平板；最小刻度为毫米的卷尺。详见图2-3 。

(3) CLSM 泌水性试验

本研究参照了 JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土实验规程》中混凝土的泌水率实验测试方法，设计了 CLSM 的泌水率实验。主要实验设备有：标准水泥胶砂搅拌机；试样筒：透明塑料制成的带底无盖圆筒，试样筒的内径与高均应大于集料最大粒径的 5 倍，试样筒顶面与地面应平行并与圆柱体的轴垂直；台秤；量筒；潮湿的抹布。详见图 2-5。本实验需测量 CLSM 拌合物拌合后2 小时后的泌水率，本文所测泌水率均为拌合后两个小时的泌水率。

具体实验方法为：

① 用湿布润湿试样筒内壁后立刻称量并记录试样筒的质量m2。将搅拌好的CLSM拌合物装入试样筒内，无需振捣，记录试样筒和试样总质量m1。

② 以水泥的加入时间点作为搅拌的计时起点，搅拌5min后作为泌水率测试的计时起点。从计时开始后60min内，每隔10min吸取1次试样表面泌出的水。60min后，每隔20min 吸1次水。每次吸水前 2min，将一片 15mm厚的垫块垫入筒底一侧使其倾斜，吸水后平稳的复原。吸出的水放入量筒内，记录最终的泌水总量，精确至1mL。

③ 吸取CLSM拌合物表面泌出的水份的过程中，要保证试样筒不受振动且处于水平状态，吸完水后要做好密封工作，室温应保持在20±2℃。

泌水率应按公式（1-1）计算： M=(

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