水洗砂中絮凝劑對(duì)混凝土質(zhì)量的影響分析

姚曉陽(yáng)，于飛宇，朱巧勇，曾賢華，熊浩男

（科之杰新材料集團(tuán)浙江有限公司，浙江 蘭溪 321100）

0 引言

近年來(lái)，隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，機(jī)制砂的大規(guī)模使用，使得絮凝劑在水洗機(jī)制砂中的應(yīng)用也得到了飛速的發(fā)展。砂石生產(chǎn)企業(yè)使用絮凝劑是因?yàn)闄C(jī)制砂大多為破碎石砂或山砂，它含有不同種類(lèi)和數(shù)量的泥與粉，需要采用水洗除掉其中大部分的泥與粉，以免影響混凝土的使用。環(huán)保要求洗砂的水需凈化處理，不能亂排放，因絮凝劑能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或者懸浮物顆粒產(chǎn)生絮狀沉淀，從而起到凈化水質(zhì)的作用[1]，因此目前砂石生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用絮凝劑對(duì)洗砂水進(jìn)行凈化、過(guò)濾水質(zhì)，再次回收利用。但砂石生產(chǎn)企業(yè)只考慮了洗砂水的排放符合環(huán)保要求，卻未考慮回收的洗砂水中含有大量的絮凝劑會(huì)帶入機(jī)制砂中，對(duì)混凝土產(chǎn)生不利影響[2]。

目前關(guān)于不同絮凝劑對(duì)混凝土中聚羧酸外加劑適應(yīng)性的影響研究缺乏系統(tǒng)深入的研究成果來(lái)指導(dǎo)工程實(shí)踐應(yīng)用，故本文結(jié)合實(shí)際使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，研究不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)混凝土性能的影響。

1 試驗(yàn)原材料

所用水泥（C）為紅獅 P·O.42.5 水泥；細(xì)砂（S1）：Mx= 1.4～1.8；機(jī)制砂（S2）：Mx=2.4～2.8；小石（G1）：5～10mm；大石（G2）：5～31.5mm。

外加劑選用科之杰新材料集團(tuán)浙江有限公司生產(chǎn)的聚羧酸泵送劑（代號(hào) A）。

本試驗(yàn)選用了某公司生產(chǎn)的 1200 萬(wàn)分子量的陰離子型聚丙烯酰胺（PAM1）、1800 萬(wàn)分子量的陰離子型聚丙烯酰胺（PAM2）、非離子型聚丙烯酰胺（PAM3）、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺（PAM4）和聚合氯化鋁（PAC）。

2 試驗(yàn)方案

2.1 絮凝劑的配制

模擬實(shí)際混凝土生產(chǎn)應(yīng)用，試驗(yàn)前，將一定量的機(jī)制砂倒入攪拌機(jī)中，將配好的相應(yīng)含量的絮凝劑水溶液倒入機(jī)制砂中攪拌均勻，再加入石子、水泥、外加劑等，攪拌均勻，進(jìn)行試驗(yàn)。

含絮凝劑的機(jī)制砂配制：配制絮凝劑含量 0.5‰的水溶液，根據(jù)所用的 1m3混凝土配合比的比例，將25kg、50kg、83.3kg 的 0.5‰ 絮凝劑水溶液分別加入 3個(gè) 650kg 的機(jī)制砂中，攪拌均勻，配制成絮凝劑占機(jī)制砂比為 0.0192‰、0.0384‰、0.0641‰ 的水洗砂。五種絮凝劑都以上述方法配制。

2.2 混凝土試驗(yàn)配合比

試驗(yàn)選用 C30 混凝土配合比，試驗(yàn)用混凝土配合比見(jiàn)表 1。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度影響

結(jié)果見(jiàn)表 2。

表2 不同種類(lèi)絮凝劑水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表 2 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，摻入 0.5‰ 濃度的 5 種絮凝劑，與基準(zhǔn)相比，水泥凈漿流動(dòng)度均不同程度減小，其中 PAM2 對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響最大，其次為PAM1，PAC 對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響最小，PAM3 和PAM4 對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響相當(dāng)。

3.2 不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)混凝土性能的影響

本文對(duì)不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果如表 3 和圖 1～3所示。

由表 3 試驗(yàn)結(jié)果可知，混凝土摻入絮凝劑后，流動(dòng)性都有不同程度的降低，抗壓強(qiáng)度也受到了一定影響，且絮凝劑濃度越大，影響越大。由于本次試驗(yàn)所用絮凝劑都為長(zhǎng)鏈高分子化合物，通過(guò)吸附在水泥顆粒上達(dá)到絮凝效果，加入聚羧酸減水劑后，聚羧酸減水劑與絮凝劑產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附行為，導(dǎo)致聚羧酸減水劑作用下降，從而影響混凝土質(zhì)量；絮凝劑又有很強(qiáng)的保水作用，導(dǎo)致參與水化的水分減少，影響混凝土的工作性能和抗壓強(qiáng)度。

表3 不同種類(lèi)不同濃度絮凝劑混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

圖1、圖 2 可看出，外加劑摻量保持不變，絮凝劑加入后混凝土初始流動(dòng)度均有一定程度的降低。PAM1對(duì)混凝土的初始流動(dòng)性和 1h 流動(dòng)度損失影響最大，PAM1 混凝土初始流動(dòng)度和 1h 流動(dòng)度均小于基準(zhǔn) 1 混凝土，且 PAM1 濃度增大，混凝土初始流動(dòng)性和 1h 流動(dòng)度損失也越大；濃度為 1.0‰ 時(shí)，1h 混凝土已無(wú)流動(dòng)性；PAC 和 PAM2 對(duì)混凝土的流動(dòng)度影響較大，初始流動(dòng)性均比基準(zhǔn) 2 混凝土較小，且濃度增大，初始流動(dòng)性均呈先增大后減小趨勢(shì)；PAM4 影響較小，濃度增大時(shí)，初始流動(dòng)性隨著減小，1h 流動(dòng)度損失與基準(zhǔn)相當(dāng)；PAM3 對(duì)混凝土流動(dòng)性和 1h 流動(dòng)度損失影響最小，與基準(zhǔn) 3 混凝土狀態(tài)相當(dāng)。

圖1 不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)混凝土坍落度的影響

圖2 不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)混凝土擴(kuò)展度的影響

圖3 不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

如圖3所示，加入 PAM1 或 PAC 后，混凝土 7d 和28d 抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相比，均在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，并無(wú)明顯差異；加入 PAM2、PAM3、PAM4 后，混凝土 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度均有所降低，且濃度越大，強(qiáng)度降低越明顯。表明絮凝劑濃度較高時(shí)，對(duì)混凝土強(qiáng)度影響較大。

3.3 不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)外加劑摻量的影響

本文研究了不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)外加劑摻量的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所示。

表4 不同種類(lèi)絮凝劑對(duì)外加劑摻量的影響試驗(yàn)結(jié)果

由表 7 數(shù)據(jù)可知，在 PAM1 濃度 0.5‰ 時(shí)，需要將外加劑摻量從 8.05kg/m3（2.3%）提高到 10.15kg/m3（2.9%），才能達(dá)到與基準(zhǔn)混凝土相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性和強(qiáng)度；PAC、PAM2、PAM3 和 PAM4 濃度為 0.5‰ 時(shí)，需將外加劑摻量從 8.05kg/m3（2.3%）提高到 8.75kg/m3（2.5%），才能達(dá)到與基準(zhǔn)混凝土相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性和強(qiáng)度。由此可知，對(duì)外加劑摻量影響最大的是 PAM1。

4 結(jié)論

本文研究了不同種類(lèi)不同濃度絮凝劑對(duì)摻聚羧酸減水劑混凝土的工作性能、抗壓強(qiáng)度及外加劑摻量的影響，從以上研究結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

（1）水洗砂中的絮凝劑對(duì)摻聚羧酸減水劑的混凝土質(zhì)量均會(huì)造成一定程度的影響，且絮凝劑濃度越高，對(duì)混凝土性能的影響越大。

（2）1200 萬(wàn)分子量陰離子型聚丙烯酰胺對(duì)混凝土的流動(dòng)性、流動(dòng)保持性和減水劑摻量影響最大，且濃度越高影響越大。

（3）非離子型聚丙烯酰胺對(duì)摻聚羧酸減水劑的混凝土流動(dòng)性影響最小，但對(duì)混凝土的 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度有一定影響，使用時(shí)需控制濃度，不得超過(guò)0.5‰，聚合氯化鋁對(duì)摻聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度影響最小，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響最小，但摻入聚合氯化鋁對(duì)混凝土工作性能有一定影響。