機(jī)制砂絮凝劑對(duì)混凝土性能的影響及應(yīng)對(duì)

曾東

1 前言

隨著我國(guó)建設(shè)項(xiàng)目與日俱增，混凝土用量越來(lái)越大，砂石用量越來(lái)越大。我國(guó)天然砂資源越來(lái)越匱乏;加上國(guó)家對(duì)環(huán)境及資源的保護(hù)，各省市發(fā)明文規(guī)定不允許開采江河砂，并實(shí)行相關(guān)保護(hù)措施，造成砂石供應(yīng)緊張，且河砂價(jià)格不斷上漲。各種含粉含泥高的山砂，尾礦砂也不得不使用，給混凝土質(zhì)量安全帶來(lái)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 在資源有限與環(huán)境保護(hù)雙重因素下，機(jī)制砂和再生骨料代替天然砂成了必然的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)制砂 ?絮凝劑 ?PAM

2機(jī)制砂中絮凝劑殘留分析。

機(jī)制砂俗稱人工砂，巖石經(jīng)除土開采、機(jī)械破碎、篩分而成的，公稱粒徑小于5mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)、風(fēng)化的顆粒。由于各地機(jī)制砂的料源、生產(chǎn)設(shè)備和工藝不盡相同，導(dǎo)致生產(chǎn)出的機(jī)制砂在化學(xué)成分、顆粒形狀、表面結(jié)構(gòu)、顆粒級(jí)配以及石粉含量等性能方面與天然河砂都大不相同。本文主要論述水洗機(jī)制砂絮凝劑含量對(duì)混凝土性能的影響。化學(xué)成分、顆粒形狀、表面結(jié)構(gòu)、顆粒級(jí)配以及石粉含量性能方面對(duì)混凝土的影響，本文不作論述。

目前很多砂石生產(chǎn)企業(yè)，在生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí)，采用的是濕法制砂，將破碎后的機(jī)制砂通過水篩，將機(jī)制砂中含泥含粉濾去，從而使機(jī)制砂含泥含粉達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。由于環(huán)保部門的監(jiān)管，要求砂石生產(chǎn)企業(yè)廢水不得外排，為滿足環(huán)保要求，砂石生產(chǎn)企業(yè)在污水處理時(shí)，通過加入絮凝劑加速機(jī)制砂污水中懸濁物的沉降，快速、有效地將洗砂后的泥塊壓餅處理，污水沉淀處理后懸濁物的沉降，。

目前市面使用的絮凝劑多為無(wú)機(jī)絮凝劑聚氯化鋁（PAC）和陰離子型聚丙烯酰胺（PAM），摻量多為千分之一到千分之三。有時(shí)砂石企業(yè)為了提高產(chǎn)量，加速機(jī)制砂懸濁物的沉降，往往采用增加絮凝劑的用量的方法，絮凝劑用量越高，出廠成品砂中殘留的絮凝劑量也高，再者回收循環(huán)污水，本身含有絮凝劑，經(jīng)多次循環(huán)后，絮凝劑含量也會(huì)提高，雖然有些生產(chǎn)企業(yè)，也通過加清水的方式稀釋降低絮凝劑的含量。但目前無(wú)法用技術(shù)手段來(lái)確定污水中絮凝劑的濃度，只能通過用肉眼觀察回收水表層乳白色物質(zhì)的多少去判斷。也有很多砂石生產(chǎn)企業(yè)通過在出砂口增加一道過清水的工序來(lái)降低絮凝劑含量。但這一工序也存在不足的地方，首先出砂量不能保證是定量的，出水量也不能保證是定量的。從而造成出廠的機(jī)制砂絮凝劑含量不穩(wěn)定。

3絮凝劑對(duì)混凝土拌合物性能造成的不利影響

本文以行業(yè)使用比較多的分子量1800萬(wàn)陰離子型聚丙烯酰胺（PAM）為研究對(duì)象，本地砂石企業(yè)大多使用此類型絮凝劑。筆者通過混凝土試配試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證不同摻量PAM絮凝劑機(jī)制砂對(duì)混凝土拌合物性能造成的不利影響。

機(jī)制砂混凝土配合比計(jì)算、試配、調(diào)整與確定應(yīng)按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55的規(guī)定進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)制砂混凝土配合比計(jì)算、試配、調(diào)整均有詳細(xì)要求。機(jī)制砂配制混凝土的砂率，根據(jù)機(jī)制砂自身細(xì)度模數(shù)、石粉含量，按水膠比及材料的情況經(jīng)試驗(yàn)確定。 本文采用機(jī)制砂跟河砂混合使用。混合砂細(xì)度為2.8。本文通過配制強(qiáng)度等級(jí)為C30 的混凝土。試驗(yàn)用機(jī)制砂分別為聚丙烯酰胺（PAM）含量為0‰，1‰，2‰，3‰，4‰，5‰（PAM在水中的含量）的水溶液浸泡了12小時(shí)后。曬至飽和面干燥的清洗機(jī)制砂。采用同一水膠比，通過調(diào)整外加劑摻量控制水膠比。

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28d 立方體抗壓強(qiáng)度。

原材料如下

（1）水泥為梅州塔牌水泥，P.O42.5R; 3天強(qiáng)度30.2MPa，28天強(qiáng)度為49.6 MPa。

（2）煤灰為陸豐甲湖灣電廠，Ⅱ 級(jí)灰，細(xì)度 23%，需水量比 100

（3）外加劑為廣東紅墻CSP-11緩凝型高效減水劑，減水率25.6%，含固量為8.01。試配時(shí)采用低濃高摻的方法。

（4）粗砂為陸豐新弘安建材的機(jī)制砂，細(xì)度為3.2，含粉為18.8%（160um及底盤含量）

（5）細(xì)砂為陸豐河砂，細(xì)度為2.1，含粉35.2%（160um及底盤含量）

（6）粗骨料為，普寧高浦石場(chǎng)5-25級(jí)配碎石。

（7）水為公司廠地內(nèi)地下水，符合JGJ63-2006<<混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)>>中混凝土用水水質(zhì)要求。

結(jié)論：隨著PAM 濃度的增加，混凝土外加劑摻量越高，PAM對(duì)外加劑有吸附作用，0‰PAM清洗機(jī)制砂外加劑摻量為膠凝材料的3.0%，1‰清洗機(jī)制砂外加劑摻量為膠凝材料的3.3%，2‰清洗機(jī)制砂外加劑摻量為膠凝材料的3.7%，3‰清洗機(jī)制砂外加劑摻量為膠凝材料的4.7%，4‰清洗機(jī)制砂外加劑摻量為膠凝材料的5.6%，5‰清洗機(jī)制砂外加劑摻量為膠凝材料的6.6%， 當(dāng)PAM含量2‰以下時(shí)，對(duì)外加劑吸附能力較弱。當(dāng)PAM含量2‰以上時(shí)，對(duì)外加劑吸附能力非常強(qiáng);混凝土出機(jī)坍落度急劇下降，90min后的坍落度損失更為嚴(yán)重;在混凝土的抗壓強(qiáng)度方面，PAM的影響并不明顯，反而因?yàn)槌跏继涠鹊慕档停炷恋目箟簭?qiáng)度稍有增長(zhǎng)。

在生產(chǎn)中，PAM含量不能目視，這樣就給我們生產(chǎn)帶來(lái)很多不穩(wěn)定因素。有時(shí)PAM含量高時(shí)，外加劑摻量低，用水量就會(huì)超過單位用水量。從而加快混凝土坍落度損失，混凝土在幾分鐘到十幾分鐘內(nèi)失去流動(dòng)性。到施工現(xiàn)場(chǎng)不具備工作性能，再者財(cái)上單位用水量的增加，改變了混凝土的水膠比，從而影響混凝土強(qiáng)度;有時(shí)PAM含量低時(shí)，外加劑摻量高，造成混凝土離析，泌水。給生產(chǎn)造成極大不便。

4如何預(yù)防絮凝劑PAM水洗機(jī)制砂對(duì)混凝土的影響。

絮凝劑應(yīng)用于洗砂時(shí)間還相對(duì)比較短，砂中殘留的絮凝劑對(duì)混凝土拌合物性能影響，目前尚未有標(biāo)準(zhǔn)方法可以借鑒。很多砼友說(shuō)通過泡水看沉淀速度的方法，來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)。雖然這方法可行，但不能直觀表達(dá)絮凝劑對(duì)混凝土的影響。以下是筆者在使用機(jī)制砂時(shí)，進(jìn)廠檢驗(yàn)的方法。經(jīng)過長(zhǎng)期的試驗(yàn)，已經(jīng)在指導(dǎo)生產(chǎn)。絮凝劑影響混凝土性能的難點(diǎn)在于絮凝劑含量不穩(wěn)定。筆者通過測(cè)定水泥膠砂流動(dòng)度GB-T2419-2005的方法改進(jìn)后，形成機(jī)制砂流動(dòng)度測(cè)定方法.再根據(jù)不同PAM清洗機(jī)制砂混凝土試配來(lái)反證要機(jī)制砂膠砂流動(dòng)度。

試驗(yàn)儀器：水泥膠砂攪拌機(jī)，水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定儀（跳桌），截錐試模，搗棒，游標(biāo)卡尺，小刀，電子天平（感量1克，量程不小于1000克），恒溫干燥箱。

試驗(yàn)方法：先用ISO標(biāo)準(zhǔn)砂做基準(zhǔn)。塔牌水泥350克. 機(jī)制砂（炒干后放置常溫） 750克，地下水108克;紅墻外加劑12.5克，按照以下用量水泥（P.O42.5R塔牌水泥）350克. ISO標(biāo)準(zhǔn)砂750克，地下水108克;外加劑（廣東紅墻CSP-11緩凝型高效減水劑）12.5克制備水泥膠砂。將制作好的膠砂分兩次裝入截錐試模內(nèi)，第一次裝至截錐試模高度約三分之二處，用小刀在相互垂直兩個(gè)方向各刮5次。用搗棒由邊緣至中心均勻搗壓15次;隨后裝第二層膠砂，裝出高出試模20mm，用小刀在相互垂直兩個(gè)方向各刮5次。用搗棒由邊緣至中心均勻搗壓10次;搗壓完成后，將模套取出，傾斜小刀，從中間向邊緣分兩次以近水平角度抹去高出試模的膠砂。抹去跳桌上的膠砂，垂直提起截試模，啟動(dòng)跳桌，以每秒鐘一次的頻率在25秒內(nèi)完成25次跳動(dòng)。用游標(biāo)卡尺測(cè)量流動(dòng)度，垂直方向二次測(cè)量取平均值（精確至5 mm）;試驗(yàn)用水洗機(jī)制砂炒干后放置常溫，用上述方法制作機(jī)制砂水泥砂漿，完成流動(dòng)度測(cè)定。用機(jī)制砂流動(dòng)度值/ISO標(biāo)準(zhǔn)砂流動(dòng)值。用百分比來(lái)確定收貨標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)PAM含量2‰以上時(shí)，此試驗(yàn)制作不出膠砂，膠砂吸水嚴(yán)重。膠砂為干燥狀態(tài)。當(dāng)PAM含量2‰以上的清洗機(jī)制砂，采取的退貨處理。以下筆者試驗(yàn)所用清洗機(jī)制砂PAM含量2‰以下。混凝土試配為強(qiáng)度等級(jí)C30。試配用量如表一。且出機(jī)狀態(tài)良好，90min無(wú)坍落度損失，或者坍落度損失很小。筆者試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表

結(jié)論：試配外加劑摻量越高，流動(dòng)度越低。清洗機(jī)制砂PAM含量越高;ISO標(biāo)準(zhǔn)砂不含PAM，流動(dòng)度越大;機(jī)制砂含泥3.0以下時(shí)，影響混凝土性能的主要是PAM含量。機(jī)制砂材質(zhì)也影響機(jī)制砂中PAM含量，風(fēng)化石比較多的機(jī)制砂，PAM含量也高，流動(dòng)度也低本試驗(yàn)采取提高外加劑摻量，降低用水量，放大機(jī)制砂絮凝劑對(duì)外加劑吸附作用;驗(yàn)證此方法的合理性。能直觀的反映機(jī)制砂質(zhì)量狀態(tài)。膠砂流動(dòng)比大于85%時(shí)，為合格，反之為不合格。

使用此方法進(jìn)行機(jī)制砂入廠質(zhì)量控制后。對(duì)進(jìn)廠機(jī)制進(jìn)行來(lái)嚴(yán)格的管控，加強(qiáng)原材料入場(chǎng)檢測(cè)，不合格原材料堅(jiān)決退貨。）嚴(yán)格執(zhí)行先檢后用原則，未經(jīng)檢測(cè)的原材料嚴(yán)禁用于生產(chǎn)。加大檢測(cè)力度，增加檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法和抽檢頻次。組織技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)和提高技術(shù)水平。

5結(jié)束語(yǔ)

機(jī)制砂應(yīng)用單位技術(shù)人員應(yīng)和機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)溝通，了解清楚使用絮凝劑的種類和用量，進(jìn)行針對(duì)性試驗(yàn)。加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，確保混凝土質(zhì)量。作為水洗機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)合理利用絮凝劑，掌握不同絮凝劑作用機(jī)理及對(duì)混凝土質(zhì)量性能的影響。加強(qiáng)產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)，從源頭上控制，建立科學(xué)快速的檢測(cè)方法，保證機(jī)制砂的出廠質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

《普通混凝土用砂 石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52-2006

《普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2000

《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)守方法》GB/T2419-2005

《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50081-2002

《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2016