集料含泥量對(duì)聚羧酸減水劑的影響及處理方法初探

■方 歆，魏 鵬，曾春明 ■江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330001

近年來(lái)，聚羧酸減水劑已得到了普遍應(yīng)用，其高減水率、較高的性價(jià)比、優(yōu)秀的保坍性能、拌合物良好的施工性能，在近年的應(yīng)用過(guò)程中得到了廣泛的認(rèn)可，但在商品混凝土的應(yīng)用中，聚羧酸減水劑對(duì)細(xì)集料中含泥量的敏感性也讓從業(yè)人員頭疼不已，含泥量稍有變化，拌合物的坍落度損失便會(huì)顯著提高，工作性能嚴(yán)重下降，且混凝土后期力學(xué)性能下降。隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，優(yōu)質(zhì)天然砂資源愈發(fā)緊缺，大量高含泥量的砂石被直接用于預(yù)拌混凝土中。開發(fā)抗泥劑的工作，勢(shì)在必行。

國(guó)內(nèi)很多學(xué)者研究了砂中含泥量對(duì)聚羧酸減水劑吸附性的影響，提出了一些解決方案，其解決方案主要為兩個(gè)方向:第一、胺類化合物嵌入聚羧酸分子鏈［1］;第二、開發(fā)小分子的具有被泥優(yōu)先吸附性的抗泥劑［2］。本試驗(yàn)是通過(guò)在不同含泥量的條件下，對(duì)摻加了阻泥劑與未摻加阻泥劑的混凝土從拌合物性能以及力學(xué)性能兩方面進(jìn)行比對(duì)。

1 試驗(yàn)原材料

(1)水泥:萬(wàn)年青牌P.O42.5 水泥，比表面積374.6m2/kg，密度3.03g/cm3，28D 抗壓強(qiáng)度48.6。(2)粉煤灰:九江電廠產(chǎn)Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度11.8%，需水量比101%，燒失量4.1%。(3)磨細(xì)礦渣粉:高安南方建材有限公司產(chǎn)S95 礦粉;(4)細(xì)集料:采用贛江天然砂，經(jīng)水洗處理，含泥量為0%。(5)粗集料:高安產(chǎn)反擊破碎石，粒徑5 -25mm，經(jīng)水洗處理，含泥量為0%。(6)減水劑:某公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑。摻量1.2%時(shí)減水率21%。(7)泥:從商品混凝土攪拌站水洗砂的沉淀池中選取，烘干后研磨成粉末狀。(8)阻泥劑:某公司合成的小分子量阻泥劑。摻量為膠凝材料總量的0.6%。

2 試驗(yàn)思路

根據(jù)JGJ55 設(shè)計(jì)出C30 混凝土配合比，固定材料用量、用水量后分別摻入細(xì)集料質(zhì)量3%、5%、7%的泥，以觀察含泥量遞增對(duì)拌合物性能，力學(xué)性能的影響，之后摻入阻泥劑，與未摻加之前的性能進(jìn)行比較。

3 配合比確定及試驗(yàn)

配合比單方用量見表1。

表1

拌合物性能與力學(xué)性能見表2。

表2

4 分析

4.1 拌合物性能

由表2 可知，隨著含泥量的增加，混凝土拌合物性能逐漸下降，當(dāng)含泥量為3%以內(nèi)時(shí)，混凝土拌合物性能基本不受影響，摻加阻泥劑對(duì)拌合物性能影響可以忽略不計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中無(wú)需摻加，而隨著泥量逐漸增加至5%、7%，拌合物初始坍落度、擴(kuò)展度開始下降，1h 經(jīng)時(shí)坍落度、擴(kuò)展度損失明顯下降，以商品混凝土平均運(yùn)輸時(shí)間40 分鐘計(jì)算，從站內(nèi)拌合出的和易性良好的混凝土，運(yùn)輸?shù)绞┕げ课粶?zhǔn)備澆筑時(shí)，混凝土已難以正常澆筑施工了。

摻加了阻泥劑的混凝土含泥量對(duì)和易性的影響已大為降低，以7%含泥量的混凝土為例，不摻假阻泥劑時(shí)1h 經(jīng)時(shí)坍損75mm，擴(kuò)展度由470mm* 460mm 降低至360mm* 350mm，摻加了阻泥劑后1h 經(jīng)時(shí)坍損下降至35mm，擴(kuò)展度由520mm* 520mm 降低至440mm* 430mm，仍然具有施工性和可泵性。阻泥劑的作用機(jī)理其實(shí)就是因?yàn)榫埕人釡p水劑較長(zhǎng)的側(cè)鏈易被泥土吸附，使得膠凝材料對(duì)聚羧酸的吸附量減少進(jìn)而影響和易性的保持，阻泥劑中的短側(cè)鏈雖然也易被泥土吸附，但其中的磺酸基團(tuán)更易于吸附膠凝材料，且小分子醇也能抑制泥土吸附，故而平衡被打破，朝膠凝材料吸附的方向進(jìn)行。

4.2 力學(xué)性能

由表2、圖1 可知，隨著含泥量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸下降，當(dāng)含泥量為3%以內(nèi)時(shí)，混凝土力學(xué)性能也基本不受影響，摻加阻泥劑對(duì)力學(xué)性能的影響也可以忽略不計(jì)、隨著含泥量逐漸增加至5%、7%，混凝土力學(xué)性能下降明顯，摻加了阻泥劑的混凝土力學(xué)性能也同樣下降明顯，與未摻加的混凝土基本一致。在含泥量對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響方面，阻泥劑并無(wú)貢獻(xiàn)。

含泥量對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響主要在于粘附在骨料周圍降低骨料與砂漿的界面黏結(jié)強(qiáng)度，阻泥劑的使用并不能改變這一情況，從破型試件的破碎面觀察，粗骨料并沒(méi)有破碎，破壞是從水泥基和集料的黏結(jié)界面開始的。

圖1 泥量對(duì)強(qiáng)度的影響

5 總結(jié)

(1)砂含泥量在3%以內(nèi)時(shí)可以不摻加阻泥劑，對(duì)配合比進(jìn)行微調(diào)即可。(2)砂含泥量3%以上的混凝土使用阻泥劑可以有效降低坍落度損失。(3)砂含泥量3%以上時(shí)混凝土強(qiáng)度大幅下降。(4)阻泥劑不能改善泥對(duì)強(qiáng)度的影響，含泥量過(guò)高的砂石還是應(yīng)盡量避免使用，沒(méi)有替換條件時(shí)應(yīng)提高水膠比進(jìn)行配合比驗(yàn)證后謹(jǐn)慎使用，即便如此，混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)依然不可控。

［1］張明等.摻聚羧酸系減水劑混凝土用高含泥量抑制劑的研究［J］.新型建筑材料，2012(11)25 -28.

［2］許國(guó)林等.砂中含泥量對(duì)聚羧酸鹽減水劑性能影響的研究［J］.廣東建材，2010(12):13 -15.