粘土礦物對混凝土減水劑的影響

陶艷梅，蔣喜明

（1. 中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014；2. 永州市水利水電勘測設計院，湖南 永州 425000）

通過對粘土中蒙脫石、伊利石、高嶺石等各項粘土礦物成分的砂漿流動度以及吸附量進行研究分析，我們發(fā)現(xiàn)，隨著時間的變化，粘土礦物對于混凝土減水劑的影響也會呈現(xiàn)一定的規(guī)律，而研究表明蒙脫石相比較伊利石、高嶺石而言，對于混凝土減水劑的吸附能力最強。本文從分析礦物的晶體結構角度出發(fā)，主要探討粘土礦物成分對混凝土減水劑的影響，并對其吸附的作用機理進行分析。

1 粘土礦物概述

粘土礦物類型多樣，常見的為蒙脫土、高嶺土和伊利石，這三種粘土礦物的化學組成具有較大的差異，其中蒙脫土分子之間的作用力較弱，然而具有較強的吸水性。從顏色來看，高嶺土是白色的，而蒙脫土和伊利石分都是淺黃色。蒙脫土是一種天然的礦物，其中一類是有納米厚度的表面帶有負電的硅鹽酸片層，主要是依靠靜電作用而堆積的一種礦物。蒙脫土的應用十分廣泛，人們通過對蒙脫土的性質進行改變[1]，之后，可以運用有機方法以及無機方法進一步強化蒙脫土本來的性能，從而擴大蒙脫土的應用領域，因此蒙脫土具有良好的發(fā)展前景。伊利石是由白云母等各種礦物經(jīng)過風化以及突變所得，伊利石具有一定的過渡性，可以形成其他粘土礦物，伊利石十分細膩，一般呈現(xiàn)白色，如果不純時也可能呈現(xiàn)綠色以及黃色。高嶺土一般都是沒有光澤的，如果質地純潔時會呈現(xiàn)白色，如果不純時也有可能呈現(xiàn)黃色以及灰色。

2 粘土礦物對混凝土減水劑的影響

1）粘土粉層狀結構的吸附作用

粘土將混凝土減水劑吸附到粘土粉層狀結構中，能夠在一定程度上降低混凝土減水劑的分散性能。在粘土礦物對混凝土減水劑的影響調查分析過程中，我們可以從分子結構這一角度來看，粘土對不同類型且含有梳型側鏈結構的混凝土減水劑具有很大的影響，由于粘土粉中的粘土礦物層間結構能夠匹配混凝土減水劑的側鏈結構，這也會直接使得混凝土減水劑具有一定的化學吸附性，而并非僅僅是依靠電荷吸附在粘土礦物的表面[2]。由于粘土自帶一定的吸附能力，因此可以與吸附能力共同發(fā)揮自身的作用，再加上混凝土減水劑和金屬陽離子，這也是當下粘土吸附混凝土減水劑的原理。

2）粘土對混凝土減水劑的性能影響

粘土的礦物組成以及粘土的結構組成都會直接影響混凝土減水劑塑化性能。通過調查，我們發(fā)現(xiàn)砂漿的流動性也能夠直接反映混凝土減水劑塑化效果，也是十分重要的指標，而粘土的水灰比以及減水劑摻量會直接影響砂漿流動性。各位學者在研究時主要針對從固定水灰比和減水劑摻量、固定水灰比和砂漿流動性這兩個方面進行對比研究。研究表明，通過提高粘土在水粘土砂漿中的比重，能夠進一步弱化砂漿的流動性，進而對流動性產生一定的損失。而如果想要保持砂漿流動性，應當進一步加大混凝土減水劑的整體使用量。馬保國等學者通過調查研究認為粘土的礦物結構能夠在很大程度上影響混凝土減水劑的減水性能，其中，相比較于其他粘土而言，蒙脫土對混凝土減水劑塑化效果影響最大，伊利土最小。

3）粘土粉對混凝土減水劑的分散性能影響

粘土礦物不僅會直接影響混凝土減水劑的分散性能，也對其他混凝土減水劑具有不同程度的影響。通過研究，發(fā)現(xiàn)粘土粉對水粘土漿體流動性具有一定的影響。實驗員選擇3 種不同的高效減水劑，分別是萘系高效減水劑（液體，固含40%）、氨基磺酸鹽減水劑（液體，固含量30%）、混凝土減水劑（液體，固含量20%）[3]，通過研究發(fā)現(xiàn)，如果沒有粘土粉摻入這3 種不同混凝土減水劑影響的水粘土漿體時，所有漿體最初流動性都相對較好。如果在實驗中摻入含砂量為1%～9%的粘土粉時，那么，所有漿體的最初流動性會受到很大程度的影響，所有漿體的流動性都會直接下降，且造成極大的損失。在實驗中，如果摻入粘土量為7%時，那么，在使用了氨基磺酸鹽減水劑的前提下，水粘土漿體流動性能雖然沒有十分明顯的下降，但是相對應的損失會有所增大，而在摻入粘土量為5%時，在使用萘系高效減水劑的前提之下，水粘土漿體完全失去流動性。如果實驗員使用了混凝土減水劑的水粘土漿體，在摻入粘土量為3%時，已經(jīng)徹底失去流動性[4]。

不同的高效混凝土減水劑對摻有粘土粉的水粘土漿體流動性所產生的影響會存在一定的差異，原因主要是粘土粉較為容易吸附混凝土減水劑，反之，我們發(fā)現(xiàn)粘土粉針對萘系高效減水劑以及氨基磺酸鹽高效減水劑的吸附能力卻并不強。相關學者對粘土與混凝土減水劑的相容性進行了一些試驗，通過試驗得出結論，不同的混凝土減水劑敏感程度也并不相同[5]。

4）粘土含量對混凝土減水劑的強度影響

通過文獻調查，發(fā)現(xiàn)粘土對于具有高效減水劑的混凝土強度會有不良影響。通過對此觀點進行研究了解到，通過采用高強混凝土配合比，當聚羧酸減水劑摻量在一定范圍內時，隨著含粘土量的不斷增加，混凝土的強度也會不斷降低。而當含粘土的總量在2%以下時，相應混凝土的強度會基本保持穩(wěn)定；而當含粘土總量在2%以上時，混凝土的強度會快速降低；當含粘土量在3%以下，混凝土的強度受影響較?。欢?%以上時，含粘土量的增加將導致混凝土的強度出現(xiàn)大幅下降[6]。部分或整體的混凝土減水劑被粘土吸附，最終導致混凝土抗壓能力有所減弱，被吸附的娶羧酸減水劑不能夠發(fā)揮真正的作用，因此水粘土漿體的流動性也會受到影響。為了保持混凝土減水劑流動性，實驗人員需要加入額外的水，這也會直接影響水灰比，從而使得抗壓強度也受到影響。與此同時，由于加入的粘土會不斷變多，因此可以被吸附的混凝土減水劑的總量也會有所增多，這也在無形之中增加了用水的需求，最終導致整體抗壓強度受到影響，出現(xiàn)下降現(xiàn)象。

3 結 語

綜上所述，由于泥土中的礦物成分對混凝土減水劑具有一定的吸附作用，因此砂石骨料中的泥土對混凝土減水劑的性能具有一定的抑制作用，最終導致混凝土的拌和物性能變差，混凝土強度降低。