絮凝劑對混凝土施工性能的影響研究

李冬冬

（中交路橋華南工程有限公司，中山 528400）

1 前言

混凝土施工性能是指混凝土在施工過程中所表現出的一系列性能，包括工作性、強度和耐久性等。為了提高混凝土的施工性能，研究人員嘗試通過添加各種外加劑來實現。其中，絮凝劑作為一種常用的混凝土外加劑，能夠有效改善混凝土的流動性和減少水泥用量，從而提高混凝土的施工性能。本文通過理論研究和實際應用，探討絮凝劑對混凝土施工性能的影響。

2 絮凝劑的種類

2.1 凝結型

凝結型絮凝劑主要指那些通過化學反應使懸浮顆粒聚集成較大絮狀物的絮凝劑。這類絮凝劑通常是一些金屬鹽類，如鋁鹽、鐵鹽等。它們在水中溶解后，會與水中的懸浮顆粒發生化學反應，形成絮狀物，從而實現懸浮顆粒的聚集和沉淀。鋁鹽絮凝劑，如明礬，是一種常用的凝結型絮凝劑。在水中，明礬會電離出Al3+離子，這些離子與水中的懸浮顆粒表面發生作用，生成氫氧化鋁絮狀物，從而使懸浮顆粒聚集并沉淀。鐵鹽絮凝劑，如硫酸鐵，同樣可以通過電離出的Fe3+離子與懸浮顆粒表面作用，生成氫氧化鐵絮狀物，實現懸浮顆粒的聚集和沉淀。凝結型絮凝劑具有較高的絮凝效果，適用于處理水質較渾濁、懸浮顆粒較多的水體。然而，由于這類絮凝劑具有較強的電荷和吸附能力，可能會對水質產生一定的負面影響，因此在實際應用中需要根據水質特點和應用場景選擇合適的絮凝劑。

2.2 吸附型

吸附型絮凝劑是指一類通過物理吸附或化學吸附作用使懸浮顆粒聚集形成絮狀物的絮凝劑。這類絮凝劑主要是高分子有機化合物，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鹽、陽離子聚合物等。它們具有較高的分子量和電荷密度，能夠通過吸附、架橋等作用促使顆粒聚集。聚丙烯酰胺絮凝劑是一種典型的吸附型絮凝劑。在水中，聚丙烯酰胺會形成長鏈狀結構，鏈上的活性基團可以與懸浮顆粒表面發生吸附作用，形成穩定的絮狀物。這種絮狀物能夠有效地促進懸浮顆粒的聚集和沉淀。此外，聚丙烯酸鹽和陽離子聚合物等絮凝劑也具有類似的吸附作用原理。吸附型絮凝劑具有較好的絮凝效果，適用于處理水質較清澈、懸浮顆粒較少的水體。與凝結型絮凝劑相比，吸附型絮凝劑對水質的影響較小，但它們的絮凝效果受到水質、顆粒性質和絮凝劑用量等因素的影響，因此需要根據實際情況選擇合適的絮凝劑。

3 絮凝劑對混凝土施工性能的影響

3.1 絮凝劑對混凝土工作性的影響

3.1.1 絮凝劑對混凝土流動性影響

絮凝劑對混凝土流動性具有顯著影響，有機絮凝劑如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鹽，具有良好的分散性能，可以提高混凝土的流動性，減少水泥用量，使混凝土具有更好的工作性。這是因為有機絮凝劑能夠通過吸附和架橋作用，使水泥顆粒和水分子更好地結合，從而提高混凝土的流動性和均勻性。

3.1.2 絮凝劑對混凝土黏度的影響

絮凝劑對混凝土黏度也具有顯著影響，有機絮凝劑如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鹽，在提高混凝土流動性的同時，也會影響混凝土的黏度。當絮凝劑摻量適當時，可以提高混凝土的黏度，使混凝土具有更好的可塑性和保水性，有利于混凝土的施工和成型。然而，如果絮凝劑摻量過高，混凝土的黏度可能會顯著增加，導致混凝土過于黏稠，從而影響混凝土的流動性和工作性。

3.2 絮凝劑對混凝土強度的影響

3.2.1 絮凝劑對混凝土早期強度的影響

絮凝劑可以促進混凝土凝結和固化，提高混凝土的早期強度和耐久性。這是因為絮凝劑可以改變混凝土中水泥和水的物理和化學性質，使混凝土中的微小顆粒快速結合，形成更大的顆粒，并加速凝固過程。同時，絮凝劑還可以促進水泥水化反應，提高混凝土的早期強度。然而，如果絮凝劑添加過量，可能會導致混凝土早期強度增長過快。

3.2.2 絮凝劑對混凝土長期強度的影響

首先，過量使用絮凝劑會導致混凝土早期強度增長過快，而長期強度難以達到規定要求。這是由于過量絮凝劑加速水泥的早期水化反應，使得混凝土的疏松結構過于緊密，導致混凝土早期具有一定強度，但長期強度會受到損害。

其次，絮凝劑使用過量也容易導致混凝土出現裂縫。這是因為過量絮凝劑使混凝土中的水泥石過于緊密，無法呈現出普通混凝土的可塑性，導致混凝土易于開裂。這些裂縫的出現會影響混凝土的強度和耐久性。

此外，絮凝劑過量使用還會影響混凝土的硬化時間和耐久性。絮凝劑會縮短混凝土的硬化時間，導致混凝土無法充分干燥，影響混凝土的基本性能。同時，過量絮凝劑還會導致混凝土表面疏水性變差、透氣性降低，阻礙其內部水分的排泄，從而影響混凝土的耐久性。

3.3 絮凝劑對混凝土耐久性的影響

3.3.1 絮凝劑對混凝土抗滲性能的影響

首先，絮凝劑可以改善混凝土的內部結構，提高混凝土的密實度和均勻性，從而減少混凝土內部的孔隙和裂縫，降低混凝土的滲透系數。這些內部結構的改善還可以提高混凝土的抗腐蝕性能，減少混凝土受到的化學侵蝕和生物侵蝕。

其次，絮凝劑可以提高混凝土的抗水壓能力。在混凝土中摻入絮凝劑可以使其在水壓力作用下不易被滲透，從而提高混凝土的耐久性和使用壽命。特別是在水工建筑物中，絮凝劑的使用可以顯著提高混凝土的防水性能和耐久性。

另外，絮凝劑還可以提高混凝土的抗氯離子滲透能力。氯離子是常見的腐蝕介質，它可以滲透到混凝土中并導致鋼筋銹蝕和混凝土破壞。通過使用絮凝劑，可以在一定程度上提高混凝土的抗氯離子滲透能力，從而延長混凝土的使用壽命。

3.3.2 絮凝劑對混凝土抗碳化性能的影響

首先，絮凝劑可能對混凝土的碳化過程產生影響。混凝土的碳化是指二氧化碳與混凝土中氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水的過程。這個過程會降低混凝土的堿度，從而影響其耐久性。一些絮凝劑，如某些陰離子型絮凝劑，可能會在混凝土中產生硫酸鹽，這些物質會加速混凝土的碳化過程。然而，一些特殊的絮凝劑，如有機高分子絮凝劑，可能對混凝土的碳化性能有改善作用。

其次，絮凝劑可能會影響混凝土的透氣性，從而影響其抗碳化性能。一些絮凝劑，如某些陰離子型絮凝劑，可能會在混凝土中產生氣泡，增加其透氣性，從而使其更容易受到碳化。而一些特殊的絮凝劑，如有機高分子絮凝劑，可能能夠改善混凝土的密實性，從而降低其透氣性，提高其抗碳化性能。

4 基于改善混凝土施工性能的絮凝劑使用要點

4.1 基于具體情況選用合適的絮凝劑

為了改善混凝土施工性能，需要基于具體情況選用合適的絮凝劑。具體而言，在選用絮凝劑時需要注意如下這些要點：第一，了解混凝土的特性。不同的混凝土具有不同的特性和要求，絮凝劑的效果也會因此而有所不同。在選擇絮凝劑時，需要考慮混凝土的組成、強度等級、所需施工性能等因素。第二，選擇合適的絮凝劑類型。絮凝劑的種類和化學成分會影響其作用效果。根據混凝土的具體情況和施工要求，選擇適合的絮凝劑類型。第三，掌握絮凝劑的用量和添加方式。絮凝劑的用量和添加方式對其效果有很大影響。在添加絮凝劑時，需要按照推薦劑量和適當的添加方式進行操作，以避免浪費或影響混凝土性能。第四，充分攪拌和混合。絮凝劑加入混凝土后，需要充分攪拌和混合，以確保其與混凝土充分融合，發揮出最佳的效果。第五，配合其他添加劑使用。根據需要，可以配合使用其他混凝土添加劑，如減水劑、緩凝劑等，以達到更好的施工性能和耐久性。

4.2 嚴格控制絮凝劑的用量

為了改善混凝土施工性能，確實需要嚴格控制絮凝劑的用量。具體需要注意以下幾點：第一，根據具體情況選擇合適的絮凝劑類型和用量范圍。第二，在添加絮凝劑時，需要按照推薦劑量進行操作，避免浪費或影響混凝土性能。第三，在不同施工階段和不同環境條件下，需要適當調整絮凝劑的用量。第四，在使用過程中，需要關注環境因素和混凝土的變化情況，及時調整絮凝劑的用量。只有嚴格控制絮凝劑的用量，才能充分發揮其改善混凝土施工性能的作用，并保證混凝土的性能和耐久性。

4.3 使用前進行試驗

為了改善混凝土施工性能，確實需要在使用絮凝劑前進行試驗。比如，需確定最佳用量。不同水體和懸浮物可能需要不同類型的絮凝劑和不同的用量。在使用絮凝劑前，需要進行試驗，以確定最佳用量，確保最佳的絮凝效果。同時，也要了解絮凝劑的效果。不同的絮凝劑具有不同的作用效果。在使用絮凝劑前，需要進行試驗，以了解其作用效果，并選擇最合適的絮凝劑。而且，還需掌握投藥方式。投藥方式包括慢速投藥、中速投藥和快速投藥等。不同的投藥方式可能會影響絮凝效果。在使用絮凝劑前，需要進行試驗，以了解最佳投藥方式。另外，還要調節pH 值，pH 值對絮凝效果有很大的影響。在使用絮凝劑前，需要進行試驗，以確定最佳的pH 值范圍。除了這些，還要確定加藥頻次。加藥頻次需要根據水處理的嚴重程度進行決定。在使用絮凝劑前，需要進行試驗，以確定最佳的加藥頻次。

以廣州市從化至黃埔高速公路項目為例，為驗證絮凝劑對混凝土性能的影響，試驗室進行了PAC 不同摻量的比對試驗。試驗結果見表1。

表1 PAC 不同摻量的比對試驗

4.4 加強對坍落度、浮灰的檢測

為了改善混凝土施工性能，需要加強對坍落度、浮灰的檢測。可以采用坍落度測量儀等工具進行測量，坍落度應當符合施工要求和規范。如果不符合要求，需要調整絮凝劑的用量和其他混凝土配合比參數。而對浮灰進行檢測之時，需要采用吸塵器等工具進行清理，避免浮灰對施工性能產生影響。通過這些檢測手段，可以了解混凝土的性能情況，以及絮凝劑對混凝土性能的影響程度，從而為優化混凝土施工方案提供重要參考。

4.5 使用后及時清理混凝土攪拌設備

在混凝土施工中使用絮凝劑之后，需要及時清理混凝土攪拌設備。在清理的過程中，也需要遵循如下幾點原則和方法：第一，使用后立即清理。在每次使用混凝土攪拌設備后，應立即進行清理。這包括將設備中的混凝土殘渣和絮凝劑清除干凈，確保設備沒有殘留物。第二，清理混凝土攪拌設備應使用正確的方法。例如，可以使用水沖洗設備內部，或者使用軟刷子清刷設備表面。避免使用過于激烈的清潔方法，以免損壞設備或影響其性能。第三，定期檢查和維護。應定期檢查混凝土攪拌設備的狀態，確保其正常運轉。此外，定期維護設備可以延長其使用壽命，提高設備的可靠性和穩定性。第四，培訓操作人員。操作混凝土攪拌設備的工人或技術人員應接受相關培訓，了解如何正確使用和清理設備。這樣可以避免設備損壞和保證混凝土施工的性能和質量。

5 結論

絮凝劑對混凝土施工的不同性能有著不同的影響，使用絮凝劑可以有效地改善混凝土的施工性能，減少混凝土的坍落度和浮灰。在混凝土施工中，應根據具體情況選擇合適的絮凝劑，嚴格控制用量，使用前做好試驗，使用后及時清理混凝土攪拌設備，而且要做好檢測工作，以免影響混凝土的強度或出現早期龜裂。