絮凝劑在機砂中的殘留量對混凝土性能的影響

符惠玲 仲以林 韋朝丹 鄧煥友

（廣東瑞安科技實業有限公司）

0 前言

近幾年，隨著建筑業蓬勃發展，砂石緊張，且質量越來越差，含泥含粉高的各類山砂、機砂也不得已使用。由于環保部門的嚴厲監管，明確要求砂石生產企業廢水不得外排，故大量砂石生產企業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行循環利用。

砂石生產企業為達到效果，使用的絮凝劑用量較高，出廠砂中殘留的絮凝劑量很高，對混凝土拌合物性能造成不利影響。但由于絮凝劑應用于洗砂時間還相對短，砂中殘留的絮凝劑對混凝土拌合物性能影響，目前尚未有文獻研究。因此，本文對此進行系統的試驗，研究絮凝劑在機砂中殘留量對混凝土性能的影響，以期對攪拌站使用此類砂起到一定的指導作用，以及對砂石生產企業提出合理使用絮凝劑的建議，做到科學使用，精細控制，減少對混凝土性能的影響。

1 原材料與試驗方法

1.1 試驗原材料

水泥：粵秀P·II42.5R；

煤灰：恒益II 級灰，活性指數75%；

礦粉：首鋼S95 礦粉；

砂：機砂，含泥量3%；

石：連續級配的1～2 石，產地肇慶；

外加劑：自產的聚羧酸減水劑，復配濃度8%；

絮凝劑：市售分子量為1200 萬的陰離子型聚丙烯酰胺（PAM）及聚氯化鋁（PAC）。

1.2 試驗方法

1.2.1 砂的顆粒級配測定

為了更接近砂石企業實際生產情況，本文并非簡單地在砂中摻入絮凝劑，而是將絮凝劑按不同比例溶解后，對機砂進行清洗，并按GB/T 14684－2011《建筑用砂》相關方法進行篩分，觀察顆粒級配差異。

1.2.2 新拌混凝土性能

將絮凝劑按不同比例溶解，用于清洗機砂，然后參考攪拌站所用砂的一般含水量，將機砂含水率控制在6%～7%左右使用，根據GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行混凝土試驗，測試混凝土的坍落度/擴展度及其經時損失變化，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 混凝土力學性能

混凝土試塊在標準養護室養護至不同齡期，根據GB/T 50081－2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》測試混凝土的7d、28d 立方體抗壓強度。

2 結果與討論

2.1 用絮凝劑清洗對機砂級配的影響

將絮凝劑PAM 分別按0%、0.005%、0.01%、0.02%、0.03%、0.05%幾個濃度進行溶解，并分別用于清洗機砂，烘干后分別測定顆粒級配如表2。

從表2 中可看出，同原機砂相比，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提高，細度模數都有所增大；隨著絮凝劑用量提高，細度模數隨之略有所增大，絮凝劑用量提高至0.02%后，砂細度模數基本穩定；且在清洗過程中發現，當絮凝劑用量提高到0.03%以后，清洗難度加大，砂易結團，需要輔助攪拌更長時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，機砂顆粒不易分散，絮凝劑粒子與粘土等膠體粒子短時間未能充分接觸形成絮凝體沉降下來，降低了清洗效率。因此，從對機砂的清洗效果看，PAM 用量應控制在0.02%以內較適宜。

2.2 機砂中殘留絮凝劑對混凝土工作性能的影響

為了探究不同種類絮凝劑清洗機砂對混凝土工作性能的影響，本文采用無機絮凝劑聚氯化鋁（PAC）和陰離子型聚丙烯酰胺（PAM）進行試驗對比，分別按0%、0.005%、0.01%和0.02%溶解對機砂進行清洗。另外，探究不同的絮凝劑用量清洗機砂對混凝土性能的影響，因此在PAM 基礎上多增加0.03%及0.05%兩個濃度。機砂清洗后，參考攪拌站用砂的含水量，將機砂含水率控制在6%～7%左右進行使用。所用減水劑為我公司抗泥型聚羧酸減水劑，復配濃度為8%。混凝土配合比見表1，試驗結果見表3。

從表3 的試驗數據可以看出，同未洗機砂相比，清水洗或是摻加較小比例絮凝劑清洗的機砂，混凝土的流動性和保坍性能相對較好，主要是由于清洗后，機砂中的粘土顆粒在絮凝劑膠體物質或電解質的作用下，中和顆粒表面電荷，降低了顆粒之間的排斥力，使顆粒結合在一起，當顆粒聚集達到一定程度時形成絮凝體從水中分離出來。機砂中粘土顆粒減少后，亦減少了對減水劑的吸附，因此對混凝土的擴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，對混凝土包裹性方面也有良好的影響，而純水洗機砂由于洗掉了粘土，同時也將細粉洗掉一些，且未有絮凝劑的增稠作用，因此擴展度會相對更大，但包裹性則相對差些。隨著洗砂用的絮凝劑用量加大，即機砂中殘留的絮凝劑量越來越高，增稠作用越來越大，會將混凝土中大量自由水鎖住，導致摻量及需水量加大，料粘性大，對混凝土工作性能造成不良影響，因此，在使用絮凝劑洗砂時應控制好用量，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 數據看，PAC 用量應控制在0.01%以下，PAM 應控制在0.02%以下，對混凝土工作性能影響才較小。

表2 機砂顆粒級配

表3 機砂中殘留絮凝劑的混凝土工作性能

2.3 機砂中殘留絮凝劑對硬化混凝土力學性能的影響

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

圖1 機砂中殘留絮凝劑對混凝土力學性能的影響

3 結論及建議

⑴摻絮凝劑清洗機砂對機砂的顆粒級配有一定影響，主要是清洗后粘土顆粒等細顆粒比例降低，同原機砂相比，其細度模數會相對加大。

⑵摻絮凝劑清洗機砂，機砂中殘留的絮凝劑會對混凝土的性能造成影響。當絮凝劑較低摻量時，相比于未洗機砂，對混凝土的工作性能會起到一定改善作用，且對強度影響不大。但隨著絮凝劑用量提高，混凝土料粘性會加大，對混凝土的流動性及保坍性能會產生不良影響，抗壓強度也會降低，且絮凝劑濃度越高，降低越明顯。

⑶摻絮凝劑清洗機砂，不同種類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，對混凝土各方面性能影響較小。

⑷針對以上研究成果，建議砂石生產企業在清洗機砂時，應嚴格控制絮凝劑的用量，科學合理地進行使用，力求將絮凝劑殘留量對機砂及對混凝土的不良影響降到最低。