含絮凝劑機制砂對混凝土性能的影響研究

張永生

（廣西北海大都混凝土有限公司，廣西 北海 536000）

0 引言

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展與資源的日益緊缺，同時人們的節(jié)能環(huán)保意識不斷提高，近年來，天然砂開采多地已禁止，機制砂逐漸成為市場主流。因此機制砂在商品混凝土生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用越來越廣泛。機制砂的生產(chǎn)過程中，其中包含一部分的石粉和泥土，通過簡單的過篩無法保證石粉和泥土之間形成分離，機制砂生產(chǎn)企業(yè)為達(dá)到效果，采用絮凝劑加速污水中懸濁物的沉降，使用的絮凝劑用量較高，出廠機制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。由于絮凝劑自身的特點，可以快速的吸收水體當(dāng)中的溶質(zhì)以及懸浮物顆粒物質(zhì)，因此，本文對此進(jìn)行系統(tǒng)的試驗，研究絮凝劑在機砂中殘留量對混凝土性能的影響，以期對預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)使用此類砂起到一定的指導(dǎo)作用，以及對砂石生產(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，減少對混凝土性能的影響。經(jīng)過試驗人員的多次反復(fù)檢測和分析之后，從中可以得出水洗機制砂當(dāng)中絮凝劑的殘留量通常可以達(dá)到0.05‰～0.8‰。

1 工作案例

結(jié)合某商品混凝土公司案例展開分析和研究，在前期使用機制砂生產(chǎn)混凝土，原材料在使用過程中一直保持穩(wěn)定，然后由于機制砂生產(chǎn)單位改變了洗砂工藝，造成混凝土產(chǎn)生坍損過快的問題，對混凝土質(zhì)量造成比較嚴(yán)重的影響。混凝土生產(chǎn)工作完成之后，初始坍落度達(dá)到了200mm，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后（50min）左右，混凝土的坍落度只有120mm，直接影響到整個混凝土澆筑施工質(zhì)量。在現(xiàn)場施工過程中只能通過加減水劑對混凝土進(jìn)行調(diào)整（圖1）。為了有效查找其中的原因，試驗人員對近期所使用的混凝土原材料質(zhì)量情況展開全面檢測，找到含絮凝劑的水洗機制砂對混凝土性能產(chǎn)生影響的具體原因，有效保證混凝土的質(zhì)量。

圖1 減水劑

2 試驗工作方法分析

2.1 試驗原材料準(zhǔn)備

在本次試驗工作過程中，所使用的原材料包含水泥，水泥采用的是廣西金鯉水泥有限公司生產(chǎn)的“南方牌”P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥；礦粉選用的是廣西源盛礦渣綜合利用有限公司生產(chǎn)的S95 級礦粉；粉煤灰選用的是廣西欽州藍(lán)島環(huán)保材料有限公司生產(chǎn)的二級粉煤灰；機制砂選用的是靈山縣三盛礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的機制砂；粗骨料選用的是浦北縣姜花石場生產(chǎn)的碎石，主要包含 10～20mm、20～30mm 兩種規(guī)格。以 6:4 的比例來進(jìn)行混合使用。外加劑使用的是廣西星都建筑科技有限公司生產(chǎn)的XD-Ⅱ緩凝高效減水劑，減水率25%，含固體量為8.0%，絮凝劑使用的是市場上1200萬的陰離子型聚丙烯烷胺。試驗機制砂中含絮凝劑，根據(jù)絮凝劑占機制砂質(zhì)量比值參數(shù)分別為0.05‰、0.1‰、0.3‰、0.5‰、0.8‰，將其劃分成幾個不同的含量大小，并且將絮凝劑直接拌制在事先準(zhǔn)備好的機制砂原材料當(dāng)中，有效模擬機制砂在經(jīng)過水洗處理之后殘留絮凝劑的物質(zhì)狀態(tài)，對機制砂進(jìn)行烘干處理之后，配置C30混凝土來進(jìn)行后續(xù)的試驗工作[1]。

2.2 檢測工作方法分析

在本次試驗檢測工作過程中，基于混凝土的相關(guān)性規(guī)程要求和標(biāo)準(zhǔn)展開混凝土試驗檢測分析工作，主要是檢查混凝土的坍落度以及擴展度大小，同時有效觀察混凝土的工作性能以及保坍性能情況，混凝土試驗樣本在20±2℃的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)到7d、28d，根據(jù)混凝土的相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對混凝土試塊進(jìn)行檢測，主要包含7d 和28d 的立方體抗壓強度檢測。本次試驗檢測工作當(dāng)中，試驗配合比標(biāo)號為C30，坍落度大小為200mm。強度為30～39，混凝土抗壓強度隨著絮凝劑含量的增加而降低。

2.3 試驗過程分析

基于混凝土原材料的實際質(zhì)量情況相關(guān)檢測，工作人員經(jīng)過反復(fù)多次的實驗和論證之后，對最終的試驗工作結(jié)果進(jìn)行了深入分析，同時使用排除法最后將其鎖定在機制砂方面，對機制砂展開現(xiàn)場調(diào)查和分析工作，主要是了解到機制砂改變的洗砂工藝，并且通過原有的單純清水洗砂方法，變化成在清水當(dāng)中摻有絮凝劑洗砂工作完成之后，一定量的絮凝劑殘留在機制砂當(dāng)中，造成后續(xù)混凝土坍落度損失明顯，直接影響到混凝土的性能和穩(wěn)定性。對此，試驗人員針對機制砂中絮凝劑不同含量拌制混凝土性能情況展開了進(jìn)一步研究和分析[2]。

2.4 機制砂中絮凝劑不同含量對混凝土性能所產(chǎn)生的影響

在試驗工作過程中，針對5 種絮凝劑含量的機制砂對混凝土的坍落度以及擴展度影響情況進(jìn)行分析，并且通過相關(guān)信息數(shù)據(jù)分析可以看出，在外加劑摻量不變的情況下，使用不同含量絮凝劑的機制砂，混凝土的初始坍落度均有著不同程度的下降，試驗工作結(jié)果如下：①機制砂中絮凝劑含量小于0.1‰，混凝土初始坍落度和1h 之后坍落度，均比基準(zhǔn)混凝土的坍落度小，同時隨著機制砂中絮凝劑含量的不斷上漲，初始坍落度會進(jìn)一步減小，1h 坍落度損失量也會進(jìn)一步加大。②機制砂中絮凝劑含量超過0.3‰，混凝土的初始易性良好、略微黏稠，1h 之后的混凝土坍落度已經(jīng)不符合施工要求。③當(dāng)機制砂中絮凝劑含量超過0.5‰的情況下，和基準(zhǔn)的混凝土進(jìn)行對比初始的狀態(tài)下降非常明顯，經(jīng)過1h 之后，混凝土已經(jīng)不存在明顯的流動性，達(dá)不到設(shè)計要求。④當(dāng)機制砂中絮凝劑的含量達(dá)到0.8‰的情況下，混凝土主要表現(xiàn)為黏性較大，沒有明顯坍落度，因此無法施工[3]。如圖2、圖3 所示。

圖2 機制砂中絮凝劑不同含量混凝土坍落度損失

圖3 機制砂中絮凝劑不同含量混凝土擴展度損失

2.5 機制砂中絮凝劑不同含量對混凝土強度產(chǎn)生的影響

在本次試驗工作過程中，針對機制砂中絮凝劑不同含量，對混凝土成型之后的抗壓強度大小所產(chǎn)生的影響進(jìn)行對比和分析，主要對比7d 和28d 混凝土試塊的抗壓強度情況，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析可以得出，在外加劑摻量不變的情況下，使用不同絮凝劑含量的機制砂拌制混凝土的實際抗壓強度，主要表現(xiàn)為機制砂中絮凝劑含量不超過0.05‰，混凝土在達(dá)到7d 和28d 之后，混凝土的抗壓強度和基準(zhǔn)混凝土之間進(jìn)行對比，均保持在混凝土標(biāo)準(zhǔn)的配合比工作范圍之內(nèi)，當(dāng)機制砂中絮凝劑含量達(dá)到0.8‰，7d、28d 之后混凝土試件的抗壓強度分別下降了6～8MPa。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析可以得出外加劑的摻量不變條件下，當(dāng)機制砂中絮凝劑的含量超過0.5‰時，隨著機制砂中絮凝劑的含量不再增長混凝土的強度下降越明顯[4]。機制砂中絮凝劑不同含量混凝土強度變化如圖4 所示。

圖4 機制砂中絮凝劑不同含量混凝土強度變化

2.6 增加外加劑的摻量和機制砂中絮凝劑不同含量試驗工作結(jié)果分析

通過調(diào)整外加劑的摻量，控制混凝土的初始坍落度不變的條件下，針對機制砂中不同絮凝劑含量進(jìn)行混凝土試配，對混凝土的各項性能進(jìn)行檢測。通過調(diào)整外加劑的摻量，保證混凝土的初始坍落度和擴展度保持相同，經(jīng)試驗數(shù)據(jù)分析可以得出以下3 種結(jié)論。

（1）增加外加劑的摻量，絮凝劑含量不同的機制砂混凝土1h 坍落度，和1h 擴展度都得到了明顯的提升，但是在0.8‰的濃度條件下，1h 的混凝土坍落度損失量相對比較嚴(yán)重，無法滿足混凝土的施工要求。

（2）由于絮凝劑自身具有較強的增稠作用，可以實現(xiàn)在短時間范圍內(nèi)達(dá)到混凝土的初始性能要求，但是所增加的外加劑與釋放部分的自由水，會隨著時間的不斷推移直接被絮凝劑鎖住，會造成混凝土的粘性提升，同時混凝土的坍落度失去速度加快造，對整個混凝土的施工造成一定的影響[5]。

（3）增加外加劑的摻量，可以有效提升混凝土的各個方面性能，保證混凝土的強度達(dá)到設(shè)計要求，但是在機制砂中絮凝劑的含量達(dá)到0.8‰之后，混凝土28d 強度無法滿足結(jié)構(gòu)要求，則說明隨著機制砂中絮凝劑的含量不斷增長，只是單純的提升外加劑摻量，無法解決混凝土強度降低的問題[6]。增加外劑摻量混凝土各項指標(biāo)如表1 所示。

表1 增加外劑摻量混凝土各項指標(biāo)

3 結(jié)語

針對機制砂中絮凝劑不同含量，混凝土的坍落度、混凝土的擴展度以及混凝土強度試驗工作之后可以得出，機制砂中殘留有絮凝劑，會對混凝土的工作性能造成不同程度的干擾和影響。經(jīng)過試驗分析之后可以總結(jié)出以下3 點結(jié)論：①預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過程中，機制砂含有一定量的絮凝劑成分，會對混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量造成不同程度的干擾和影響。②當(dāng)機制砂中絮凝劑的含量超過0.5‰的情況下，不能隨意使用單一的方法調(diào)整控制混凝土狀態(tài)，為滿足工程的施工需求，必須要經(jīng)過科學(xué)的試驗和分析之后找到其中問題所在，對不同問題采取針對性的解決措施來加以控制，有效保證混凝土結(jié)構(gòu)的施工。③混凝土生產(chǎn)單位需要全面加強和制砂單位之間的日常溝通和質(zhì)量巡視工作，方便試驗人員全面了解制砂原材料質(zhì)量情況、制砂工藝情況以及材料質(zhì)量情況等，已經(jīng)達(dá)到混凝土生產(chǎn)質(zhì)量要求的制砂單位，需要進(jìn)一步改進(jìn)制砂工藝標(biāo)準(zhǔn)，充分滿足混凝土的使用質(zhì)量要求，保證工程的整體建設(shè)質(zhì)量。