絮凝劑對C30混凝土和易性和強度的影響

楊貴淞，杜生平，羅小東，吳濤，朱金華

（成都建工賽利混凝土有限公司，成都 610015）

0 前言

絮凝劑的機理主要是帶有正（負）電性的基團和水中帶有負（正）電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近，降低其電勢，使其處于不穩定狀態，并利用其聚合性質使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學方法分離出來。

從 2018 年 1 月起，多部環境法與環境保護方案開始實行，明確要求砂石廠廢水嚴禁外排，須循環利用，故大量砂石廠在污水處理工藝中采用絮凝劑（大多以陰離子分子量為 1200 萬的聚丙烯酰胺絮凝劑為主）去加速污水中懸濁物的沉降，使其能夠快速、有效地將洗砂后的污水沉淀處理進行循環利用。

在前期，為達到效果，砂石廠使用的絮凝劑用量較高，出廠砂中殘留的絮凝劑量很高，對混凝土拌合物性能影響明顯，因各預拌混凝土企業提議，最近砂石廠使用絮凝劑做循環水處理更注重科學使用，精細控制，出廠砂中殘留絮凝劑較少，對混凝土拌合物性能影響有所降低。

張鳴等[1]使用分子量為 600 萬～1000 萬絮凝劑，研究絮凝劑對水泥凈漿的剪切應力與粘度的影響，結果表明，水泥漿體的剪切應力和粘度隨摻量的增加而線性增加；同時張鳴等[2]使用分子量為 600 萬～1000 萬絮凝劑，研究絮凝劑對水泥凈漿流動度的影響，試驗發現水泥凈漿流動度隨著絮凝劑摻量的增加而降低。

混凝土用砂中殘留的絮凝劑對混凝土拌合物性能影響，目前尚沒有文獻研究。故本次試驗將以強度等級為 C30 的混凝土進行試驗，研究絮凝劑對混凝土和易性和強度的影響。

1 原材料

1.1 水泥

使用都江堰拉法基水泥有限公司生產的 P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥，其性能如表1 所示。

表1 水泥的物理力學性能

1.2 粉煤灰

粉煤灰選用成都博磊粉煤灰綜合開發有限公司的 Ⅰ 級粉煤灰，其性能如表2 所示。

表2 粉煤灰的主要指標 %

1.3 磨細礦渣粉

礦粉選用峨眉山宏源資源循環開發有限公司 S75 級礦粉，其性能如表3 所示。

表3 礦粉的主要指標

1.4 泵送劑

選用北京中安遠大科技發展有限公司 ZA-I 型聚羧酸高性能泵送劑，其性能指標見表4。

表4 泵送劑主要性能指標

1.5 絮凝劑

選用某公司生產的聚丙烯酰胺（ PA M ） 陰離子 1200 萬分子量和 800 萬分子量，以及聚氯化鋁（PAC）。

2 試驗方案

選用陰離子 1 2 0 0 萬分子量的聚丙烯酰胺（PAM1）、陰離子分子量為 800 萬的聚丙烯酰胺（PAM2）、聚氯化鋁（PAC）按不同摻量加入 C30 混凝土中進行試驗，配合比如表5 所示。

表5 絮凝劑不同摻量試驗配合比 kg/m3

3 試驗結果與討論

3.1 不同絮凝劑品種的試驗結果

按方案進行試驗，混凝土合易性及強度檢測結果如表6，對比曲線如圖1、2。

表6 不同品種絮凝劑試驗結果

圖1 摻不同種類絮凝劑混凝土工作性能

數據分析可知，加入 PAM1 后混凝土泵送劑用量保持不變，初始和易性變差，3h 和易性與基準相差不大；PAC 的摻入會影響泵送劑的摻量，使混凝土和易性下降，且經時損失大；PAM2 摻量為 0.01‰ 時，泵送劑摻量不變，混凝土和易性稍有下降，當 PAM2 摻量為 0.02‰ 時，會提高泵送劑摻量，混凝土和易性下降，經時損失較大。

加入 PAM1 后混凝土強度有所提高，當其摻量為 0.02‰ 時，28d 強度較基準提高 3.2MPa；當 PAC 摻量低于 0.01‰ 時，其 28d 強度與不摻絮凝劑混凝土強度相當，當高于 0.01‰ 時，會使混凝土強度降低；PAM2 摻入會影響混凝土強度，使混凝土強度降低，PAM2 摻量為 0.01‰ 時，其 28d 強度比不摻絮凝劑混凝土強度低 4.3MPa，PAM2 摻量為 0.02‰ 時，其 28d 強度比不摻絮凝劑混凝土強度低 8.6MPa。

圖2 摻不同種類絮凝劑混凝土強度

3.2 絮凝劑不同摻量的試驗結果

按方案進行試驗，混凝土和易性及強度檢測結果如表7，對比曲線如圖3、4。

表7 不同摻量 PAM1 試驗結果

數據分析可知，絮凝劑作用在混凝土中，當絮凝劑摻量低于 0.02‰（與砂的比例）時，泵送劑摻量不會發生變化，同時能夠提高混凝土的粘聚性；當絮凝劑摻量高于 0.02%（與砂的比例）時，泵送劑摻量會隨絮凝劑摻量的增加而增大，初始坍落度與擴展度會隨著絮凝劑摻量的增加而降低，且混凝土粘聚性不佳。絮凝劑摻量越大，混凝土 3h 坍落度與擴展度經時損失越大。

絮凝劑摻量在 0.02‰、0.03‰、0.05‰ 時，混凝土 28d 強度比不摻絮凝劑的混凝土強度高，摻量在 0.03‰ 時，混凝土 28d 強度最高，為 40.8MPa，比不摻絮凝劑的混凝土 28d 強度高 3.7MPa；當絮凝劑摻量高于 0.1‰ 時，混凝土 28d 強度呈下降的趨勢。

圖3 PAM1 不同摻量混凝土工作性能

圖4 PAM1 不同摻量混凝土強度

4 分析與討論

低摻量的絮凝劑能夠提升混凝土的強度，造成這一現象的原因主要是在混凝土中摻入低濃度的聚丙烯酰胺后，聚丙烯酰胺中的酰胺基團會在堿性條件下發生水解反應，導致酰胺基團分解為羧基和氨基兩種官能團，其中氨基的引入在一定程度上會促進水泥的水化反應，提高混凝土早期和后期強度。而且適當的引入聚丙烯酰胺，其本身還能夠起到一定的保水作用，能夠較好地解決混凝土泌漿和泌水現象，提高混凝土和易性，但引入的聚丙烯酰胺濃度不易過大，因為如果聚丙烯酰胺摻入量過大，此時其本身具有極強的保水作用，會將大量自由水鎖住，導致混凝土中的用水量不夠，混凝土一方面損失會加快，另一方面沒有足夠的水供水泥水化反應，會直接導致混凝土強度受到較大的影響。

5 結論

（1）絮凝劑會影響外泵送劑量以及混凝土的和易性，絮凝劑摻量越大對泵送劑摻量及混凝土和易性的影響越嚴重。

（2）低摻量的絮凝劑能夠提高混凝土的粘聚性及強度。

（3）當陰離子分子量為 1200 萬的聚丙烯酰胺摻量小于砂摻量的 0.02‰ 時，不會影響泵送劑摻量及混凝土和易性，3h 經時損失正常，還會改善混凝土和易性；低摻量的絮凝劑還能夠提高混凝土強度。

（4）當陰離子分子量為 1200 萬的聚丙烯酰胺摻量高于 0.02‰ 時，泵送劑摻量會隨著其摻量的升高而增大，混凝土的和易性會隨著其摻量的升高而下降。

（5）陰離子分子量為 800 萬的聚丙烯酰胺摻入會影響泵送劑摻量及混凝土和易性。