絮凝劑在機(jī)砂中的殘留量對(duì)混凝土性能的影響

符惠玲 仲以林 韋朝丹 鄧煥友

（廣東瑞安科技實(shí)業(yè)有限公司）

0 前言

近幾年，隨著建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，砂石緊張，且質(zhì)量越來(lái)越差，含泥含粉高的各類(lèi)山砂、機(jī)砂也不得已使用。由于環(huán)保部門(mén)的嚴(yán)厲監(jiān)管，明確要求砂石生產(chǎn)企業(yè)廢水不得外排，故大量砂石生產(chǎn)企業(yè)在污水處理工藝中采用絮凝劑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(jìn)行循環(huán)利用。

砂石生產(chǎn)企業(yè)為達(dá)到效果，使用的絮凝劑用量較高，出廠砂中殘留的絮凝劑量很高，對(duì)混凝土拌合物性能造成不利影響。但由于絮凝劑應(yīng)用于洗砂時(shí)間還相對(duì)短，砂中殘留的絮凝劑對(duì)混凝土拌合物性能影響，目前尚未有文獻(xiàn)研究。因此，本文對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)，研究絮凝劑在機(jī)砂中殘留量對(duì)混凝土性能的影響，以期對(duì)攪拌站使用此類(lèi)砂起到一定的指導(dǎo)作用，以及對(duì)砂石生產(chǎn)企業(yè)提出合理使用絮凝劑的建議，做到科學(xué)使用，精細(xì)控制，減少對(duì)混凝土性能的影響。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥：粵秀P·II42.5R；

煤灰：恒益II 級(jí)灰，活性指數(shù)75%；

礦粉：首鋼S95 礦粉；

砂：機(jī)砂，含泥量3%；

石：連續(xù)級(jí)配的1～2 石，產(chǎn)地肇慶；

外加劑：自產(chǎn)的聚羧酸減水劑，復(fù)配濃度8%；

絮凝劑：市售分子量為1200 萬(wàn)的陰離子型聚丙烯酰胺（PAM）及聚氯化鋁（PAC）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 砂的顆粒級(jí)配測(cè)定

為了更接近砂石企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，本文并非簡(jiǎn)單地在砂中摻入絮凝劑，而是將絮凝劑按不同比例溶解后，對(duì)機(jī)砂進(jìn)行清洗，并按GB/T 14684－2011《建筑用砂》相關(guān)方法進(jìn)行篩分，觀察顆粒級(jí)配差異。

1.2.2 新拌混凝土性能

將絮凝劑按不同比例溶解，用于清洗機(jī)砂，然后參考攪拌站所用砂的一般含水量，將機(jī)砂含水率控制在6%～7%左右使用，根據(jù)GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，測(cè)試混凝土的坍落度/擴(kuò)展度及其經(jīng)時(shí)損失變化，觀察工作性能和保坍性能。混凝土配合比如表1。

表1 C25 泵送混凝土配合比(單位：kg/m3)

1.2.3 混凝土力學(xué)性能

混凝土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至不同齡期，根據(jù)GB/T 50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試混凝土的7d、28d 立方體抗壓強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 用絮凝劑清洗對(duì)機(jī)砂級(jí)配的影響

將絮凝劑PAM 分別按0%、0.005%、0.01%、0.02%、0.03%、0.05%幾個(gè)濃度進(jìn)行溶解，并分別用于清洗機(jī)砂，烘干后分別測(cè)定顆粒級(jí)配如表2。

從表2 中可看出，同原機(jī)砂相比，清洗以后，含泥粉量均有一定程度減少，砂中粗顆粒比例相對(duì)提高，細(xì)度模數(shù)都有所增大；隨著絮凝劑用量提高，細(xì)度模數(shù)隨之略有所增大，絮凝劑用量提高至0.02%后，砂細(xì)度模數(shù)基本穩(wěn)定；且在清洗過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)絮凝劑用量提高到0.03%以后，清洗難度加大，砂易結(jié)團(tuán)，需要輔助攪拌更長(zhǎng)時(shí)間才能清洗得更干凈一些，究其原因，主要是隨著絮凝劑用量加大，水的增稠作用加大，機(jī)砂顆粒不易分散，絮凝劑粒子與粘土等膠體粒子短時(shí)間未能充分接觸形成絮凝體沉降下來(lái)，降低了清洗效率。因此，從對(duì)機(jī)砂的清洗效果看，PAM 用量應(yīng)控制在0.02%以?xún)?nèi)較適宜。

2.2 機(jī)砂中殘留絮凝劑對(duì)混凝土工作性能的影響

為了探究不同種類(lèi)絮凝劑清洗機(jī)砂對(duì)混凝土工作性能的影響，本文采用無(wú)機(jī)絮凝劑聚氯化鋁（PAC）和陰離子型聚丙烯酰胺（PAM）進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，分別按0%、0.005%、0.01%和0.02%溶解對(duì)機(jī)砂進(jìn)行清洗。另外，探究不同的絮凝劑用量清洗機(jī)砂對(duì)混凝土性能的影響，因此在PAM 基礎(chǔ)上多增加0.03%及0.05%兩個(gè)濃度。機(jī)砂清洗后，參考攪拌站用砂的含水量，將機(jī)砂含水率控制在6%～7%左右進(jìn)行使用。所用減水劑為我公司抗泥型聚羧酸減水劑，復(fù)配濃度為8%。混凝土配合比見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，同未洗機(jī)砂相比，清水洗或是摻加較小比例絮凝劑清洗的機(jī)砂，混凝土的流動(dòng)性和保坍性能相對(duì)較好，主要是由于清洗后，機(jī)砂中的粘土顆粒在絮凝劑膠體物質(zhì)或電解質(zhì)的作用下，中和顆粒表面電荷，降低了顆粒之間的排斥力，使顆粒結(jié)合在一起，當(dāng)顆粒聚集達(dá)到一定程度時(shí)形成絮凝體從水中分離出來(lái)。機(jī)砂中粘土顆粒減少后，亦減少了對(duì)減水劑的吸附，因此對(duì)混凝土的擴(kuò)展度和保坍性能均起到一定改善作用；另外由于絮凝劑有增稠作用，對(duì)混凝土包裹性方面也有良好的影響，而純水洗機(jī)砂由于洗掉了粘土，同時(shí)也將細(xì)粉洗掉一些，且未有絮凝劑的增稠作用，因此擴(kuò)展度會(huì)相對(duì)更大，但包裹性則相對(duì)差些。隨著洗砂用的絮凝劑用量加大，即機(jī)砂中殘留的絮凝劑量越來(lái)越高，增稠作用越來(lái)越大，會(huì)將混凝土中大量自由水鎖住，導(dǎo)致?lián)搅考靶杷考哟螅险承源螅瑢?duì)混凝土工作性能造成不良影響，因此，在使用絮凝劑洗砂時(shí)應(yīng)控制好用量，才能得到良好的效果。另外，不同絮凝劑其適宜范圍稍有差異，從表2、表3 數(shù)據(jù)看，PAC 用量應(yīng)控制在0.01%以下，PAM 應(yīng)控制在0.02%以下，對(duì)混凝土工作性能影響才較小。

表2 機(jī)砂顆粒級(jí)配

表3 機(jī)砂中殘留絮凝劑的混凝土工作性能

2.3 機(jī)砂中殘留絮凝劑對(duì)硬化混凝土力學(xué)性能的影響

從圖1 可知，清水洗的機(jī)砂混凝土強(qiáng)度略高于未洗機(jī)砂；當(dāng)PAC 用量在0.01%以下時(shí)，混凝土的7d 及28d強(qiáng)度同清水洗差異不大，而PAC 用量提高到0.02%時(shí)，強(qiáng)度略有降低。PAM 用量在0.005%～0.02%時(shí)，混凝土強(qiáng)度較好，同清水洗的強(qiáng)度差異不大，甚至略有提高，但是隨著PAM 用量加大，強(qiáng)度隨之降低，且濃度越高，降低越明顯，主要是因?yàn)镻AM 作為絮凝劑，本身具有較強(qiáng)的增稠保水作用，用量加大后會(huì)將大量自由水鎖住，導(dǎo)致混凝土用水量相對(duì)提高，混凝土強(qiáng)度受到較大的影響。

圖1 機(jī)砂中殘留絮凝劑對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

3 結(jié)論及建議

⑴摻絮凝劑清洗機(jī)砂對(duì)機(jī)砂的顆粒級(jí)配有一定影響，主要是清洗后粘土顆粒等細(xì)顆粒比例降低，同原機(jī)砂相比，其細(xì)度模數(shù)會(huì)相對(duì)加大。

⑵摻絮凝劑清洗機(jī)砂，機(jī)砂中殘留的絮凝劑會(huì)對(duì)混凝土的性能造成影響。當(dāng)絮凝劑較低摻量時(shí)，相比于未洗機(jī)砂，對(duì)混凝土的工作性能會(huì)起到一定改善作用，且對(duì)強(qiáng)度影響不大。但隨著絮凝劑用量提高，混凝土料粘性會(huì)加大，對(duì)混凝土的流動(dòng)性及保坍性能會(huì)產(chǎn)生不良影響，抗壓強(qiáng)度也會(huì)降低，且絮凝劑濃度越高，降低越明顯。

⑶摻絮凝劑清洗機(jī)砂，不同種類(lèi)的絮凝劑適用范圍不同，PAC 用量控制在0.01%以下，PAM 控制在0.02%以下，對(duì)混凝土各方面性能影響較小。

⑷針對(duì)以上研究成果，建議砂石生產(chǎn)企業(yè)在清洗機(jī)砂時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制絮凝劑的用量，科學(xué)合理地進(jìn)行使用，力求將絮凝劑殘留量對(duì)機(jī)砂及對(duì)混凝土的不良影響降到最低。