探究砂石含泥量對聚羧酸高性能減水劑的影響

黃 劍，王 鵬

（廣東省南粵交通投資建設有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

國內經濟快速增長，基礎設施建設得以快速均衡發展，減水劑是基建混凝土工程不可或缺的重要組成，日漸成為影響混凝土質量水平的一項重要因素。

基建工程得以大力發展，打破了減水劑、水泥、地材（砂石）產業的均衡發展，由于生產工藝、地材質量以及三者相互間的匹配性能差異，一定程度上制約了混凝土工程的發展。同時，也給施工造成一定影響，導致新拌混凝土工程質量出現各類通病，如：混凝土出現泌水、收縮性大、假凝（瞬間凝結，拌合后此現象消失）、強度偏低、坍落度瞬間消失等現象。其中，混凝土坍落度損失過快現象更為普遍，也是影響混凝土現場施工和后期質量的關鍵因素。

結合現場施工經驗發現，砂石含泥量是影響新拌混凝土坍落度和保坍性能的主要原因，也是較為直觀的直接因素。當砂石總含泥量大到某種程度時，減水劑尤其聚羧酸高性能減水劑對含泥量的吸附性明顯增大，其減水效應快速降低且趨于失效，從而導致新拌混凝土的坍落度瞬間損失。因此，有必要通過試驗摸索砂石含泥量與聚羧酸高性能減水劑的減水效應的關系，以便指導混凝土工程。

1 混凝土坍落度損失主要因素

新拌混凝土坍落度損失過快現象主要可以歸結為以下幾方面（詳見表1）。

表1 影響新拌混凝土坍落度的主要因素匯總表

a）水泥、水泥比表面積（細度）、水泥顆粒形式、石膏種類及摻量和形態、研磨溫度、溶解性、堿含量、C3A含量、摻合料及拌合時的水泥溫度。

b）集料的影響，如：細度、含泥量和顆粒形狀。

c）外加劑的影響，如：減水劑、緩凝劑、引氣劑等。

d）施工及環境方面的影響，如：環境溫度、水泥用量、施工配合比、施工溫度、外加劑摻加方式、混凝土攪拌及運輸方式、混凝土靜動態情況等。

因此，解決新拌混凝土坍損問題，要有針對性地查找原因、進行分析，從而著手解決問題。

2 含泥量對混凝土坍落度的影響

從地材（砂石）潔凈程度來改善混凝土坍落度損失過快的現象，是最直接、最經濟、最有效的方法，同時也是最簡單且容易實現的方法。通過對砂石含泥量不同考究混凝土坍損試驗以及結合長期的施工現場施工經驗，發現砂石含泥量越大混凝土坍損越快，需獲得同等坍落度時則需更大的用水量，這樣必然會造成混凝土水灰比增大、混凝土強度快速降低、混凝土收縮性急劇增大、混凝土耐久性不斷降低。

當砂石含泥量超過一定范圍時，砂石含泥量對聚羧酸減水劑的吸附作用急劇增加，成為主導作用，直接導致聚羧酸減水劑的減水性能趨于失效的臨界狀態。此時，通過增加聚羧酸減水劑的摻量，會在一定程度上改善新拌混凝土的坍落度損失，但同時也將有可能因為聚羧酸減水劑摻量過高導致新拌混凝土出現離析、扒底、產生大量氣泡且氣泡快速增大與消破，致使新拌混凝土坍落度在短時間內降至30～50 mm，甚至坍落度消失，難以滿足現場施工實際需求。

3 試驗檢測分析

首先，通過試驗確定各種原材料的物理、力學、化學性能指標，確定各試驗參數如下。

3.1 河砂

產地：韶關富哥砂場；細度模數：Mx=3.27；表觀密度：ρs=2.636 g/cm3；進場含泥量結果為3.1%，經沖洗干凈后試驗結果為0.0%。

3.2 碎石

產地：韶關膽源石場；級配：5～10 mm、10～20 mm碎石經20%∶80%比例摻配成5～20 mm連續級配碎石；質材：石灰巖質、堅硬；表觀密度：ρs=2.750 g/cm3；進場含泥量結果為1.0%，經沖洗干凈后試驗結果為0.0%。

3.3 減水劑

廠家：山西永紅建材實業有限公司；品牌型號：Yx-JS緩凝型聚羧酸高性能（HPWR-R型）[1]減水劑；減水率：31.9%。

3.4 水質

地下井水，干凈潔凈，符合飲用水標準。

3.5 泥土

來源于紅黏土，干燥細磨過0.075 mm篩。

3.6 水泥

江西贛州海螺P·O 42.5水泥，其性能指標詳見表2。

表2 水泥物理、力學性能指標

3.7 混凝土配合比設計與選定

使用聚羧酸高性能減水劑生產混凝土時，應控制砂石含水量、含泥量和泥塊含量的變化[2]。根據《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ 55—2011）的混凝土配制強度公式fcu,o≥fcu,k+1.645δ，并聯合采用重量法和體積法計算即得選定強度等級為C40的配合比[3]。該C40混凝土配合比組成為C∶S∶G（5～10mm）:G（10～20mm）∶A∶W=440∶678∶230∶912∶4.40∶160；坍落度T實測=180 mm。

其次，在用水量不變的情況下通過調整砂石總含泥量的方式驗證含泥量對聚羧酸高性能減水劑的吸附作用影響，詳見砂石含泥量與混凝土坍損檢測結果對應表（表3）和圖1。

表3 砂石含泥量與混凝土坍損檢測結果對應表[4]

從表3可以看出，砂石含泥量大小對新拌混凝土用水量有顯著影響。在用水量保持不變的情況下，砂石含泥量（即小于0.075 mm顆粒）增大時，新拌混凝土初始坍落度逐漸減小，同時混凝土保坍能力也隨之越來越差。不妨通過使用不同含泥量砂石建立起減水劑的減水率與集料含泥量的關系（見圖1），查找其內在聯系。

由表3數據和圖1所示表明：a）砂石的總含泥量與聚羧酸高性能減水劑的減水率成反比；b）當砂石的總含泥量達到一定程度時，聚羧酸高性能減水劑由于含泥量吸附作用起主導因素導致聚羧酸高性能減水劑趨于失效狀態；c）當砂石的總含泥量固定時，聚羧酸高性能減水劑有固定摻量；d）坍落度在一定程度上受用水飽和度影響，一般情況下混凝土坍落度保坍時間不應小于30 min。

圖1 減水率與集料含泥量關系圖

4 結語

砂石含泥量大小如同高溫環境一樣是直接影響混凝土坍落度損失過快的重要原因之一。把控好砂石含泥量，相當于提高減水劑的減水率作用，間接對能源、資源的節約和環境保護起到重要作用。因此，在實際工程施工中，根據砂石含泥量合理分析、調整聚羧酸高性能減水劑的摻量將起到積極作用。