水洗砂中絮凝劑對混凝土質量的影響分析

姚曉陽，于飛宇，朱巧勇，曾賢華，熊浩男

（科之杰新材料集團浙江有限公司，浙江 蘭溪 321100）

0 引言

近年來，隨著建筑業的蓬勃發展，機制砂的大規模使用，使得絮凝劑在水洗機制砂中的應用也得到了飛速的發展。砂石生產企業使用絮凝劑是因為機制砂大多為破碎石砂或山砂，它含有不同種類和數量的泥與粉，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、膠體或者懸浮物顆粒產生絮狀沉淀，從而起到凈化水質的作用[1]，因此目前砂石生產企業廣泛使用絮凝劑對洗砂水進行凈化、過濾水質，再次回收利用。但砂石生產企業只考慮了洗砂水的排放符合環保要求，卻未考慮回收的洗砂水中含有大量的絮凝劑會帶入機制砂中，對混凝土產生不利影響[2]。

目前關于不同絮凝劑對混凝土中聚羧酸外加劑適應性的影響研究缺乏系統深入的研究成果來指導工程實踐應用，故本文結合實際使用過程中遇到的問題，研究不同種類絮凝劑對混凝土性能的影響。

1 試驗原材料

所用水泥（C）為紅獅 P·O.42.5 水泥；細砂（S1）：Mx= 1.4～1.8；機制砂（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浙江有限公司生產的聚羧酸泵送劑（代號 A）。

本試驗選用了某公司生產的 1200 萬分子量的陰離子型聚丙烯酰胺（PAM1）、1800 萬分子量的陰離子型聚丙烯酰胺（PAM2）、非離子型聚丙烯酰胺（PAM3）、陽離子型聚丙烯酰胺（PAM4）和聚合氯化鋁（PAC）。

2 試驗方案

2.1 絮凝劑的配制

模擬實際混凝土生產應用，試驗前，將一定量的機制砂倒入攪拌機中，將配好的相應含量的絮凝劑水溶液倒入機制砂中攪拌均勻，再加入石子、水泥、外加劑等，攪拌均勻，進行試驗。

含絮凝劑的機制砂配制：配制絮凝劑含量 0.5‰的水溶液，根據所用的 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 650kg 的機制砂中，攪拌均勻，配制成絮凝劑占機制砂比為 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 混凝土試驗配合比

試驗選用 C30 混凝土配合比，試驗用混凝土配合比見表 1。

3 試驗結果與討論

3.1 不同種類絮凝劑對水泥凈漿流動度影響

結果見表 2。

表2 不同種類絮凝劑水泥凈漿流動度試驗結果

從表 2 的試驗數據可知，摻入 0.5‰ 濃度的 5 種絮凝劑，與基準相比，水泥凈漿流動度均不同程度減小，其中 PAM2 對水泥凈漿流動度的影響最大，其次為PAM1，PAC 對水泥凈漿流動度的影響最小，PAM3 和PAM4 對水泥凈漿流動度的影響相當。

3.2 不同種類絮凝劑對混凝土性能的影響

本文對不同種類絮凝劑對混凝土工作性能和力學性能的影響進行了試驗研究，試驗結果如表 3 和圖 1～3所示。

由表 3 試驗結果可知，混凝土摻入絮凝劑后，流動性都有不同程度的降低，抗壓強度也受到了一定影響，且絮凝劑濃度越大，影響越大。由于本次試驗所用絮凝劑都為長鏈高分子化合物，通過吸附在水泥顆粒上達到絮凝效果，加入聚羧酸減水劑后，聚羧酸減水劑與絮凝劑產生競爭吸附行為，導致聚羧酸減水劑作用下降，從而影響混凝土質量；絮凝劑又有很強的保水作用，導致參與水化的水分減少，影響混凝土的工作性能和抗壓強度。

表3 不同種類不同濃度絮凝劑混凝土性能試驗結果

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度均有一定程度的降低。PAM1對混凝土的初始流動性和 1h 流動度損失影響最大，PAM1 混凝土初始流動度和 1h 流動度均小于基準 1 混凝土，且 PAM1 濃度增大，混凝土初始流動性和 1h 流動度損失也越大；濃度為 1.0‰ 時，1h 混凝土已無流動性；PAC 和 PAM2 對混凝土的流動度影響較大，初始流動性均比基準 2 混凝土較小，且濃度增大，初始流動性均呈先增大后減小趨勢；PAM4 影響較小，濃度增大時，初始流動性隨著減小，1h 流動度損失與基準相當；PAM3 對混凝土流動性和 1h 流動度損失影響最小，與基準 3 混凝土狀態相當。

圖1 不同種類絮凝劑對混凝土坍落度的影響

圖2 不同種類絮凝劑對混凝土擴展度的影響

圖3 不同種類絮凝劑對混凝土抗壓強度的影響

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

3.3 不同種類絮凝劑對外加劑摻量的影響

本文研究了不同種類絮凝劑對外加劑摻量的影響，試驗結果如表 4 所示。

表4 不同種類絮凝劑對外加劑摻量的影響試驗結果

由表 7 數據可知，在 PAM1 濃度 0.5‰ 時，需要將外加劑摻量從 8.05kg/m3（2.3%）提高到 10.15kg/m3（2.9%），才能達到與基準混凝土相當的流動性和強度；PAC、PAM2、PAM3 和 PAM4 濃度為 0.5‰ 時，需將外加劑摻量從 8.05kg/m3（2.3%）提高到 8.75kg/m3（2.5%），才能達到與基準混凝土相當的流動性和強度。由此可知，對外加劑摻量影響最大的是 PAM1。

4 結論

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

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

（2）1200 萬分子量陰離子型聚丙烯酰胺對混凝土的流動性、流動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摻聚羧酸減水劑的混凝土流動性影響最小，但對混凝土的 7d 和 28d 抗壓強度有一定影響，使用時需控制濃度，不得超過0.5‰，聚合氯化鋁對摻聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動度影響最小，對混凝土抗壓強度影響最小，但摻入聚合氯化鋁對混凝土工作性能有一定影響。