机制砂石中絮凝剂对混凝土质量的影响

文摘 2024-12-29 07:03 河南

0前言

近年来，环保管控越来越严，天然砂石开采得到控制，机制砂石的使用得到大规模的推广。砂石在破碎的过程中产生的泥与石粉无法分离，影响新拌混凝土质量，所以常常采用水洗的方式处理。环保要求洗砂石的水需净化处理，不能乱排放。因絮凝剂能使水溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀，从而起到净化水质的作用，因此目前砂石生产企业广泛使用絮凝剂来对洗砂水进行净化、过滤水质，再次回收利用。但砂石生产企业只考虑了洗砂石水的排放符合环保要求，却未考虑回收利用的洗砂石水中含有大量的絮凝剂会带到机制砂石中，影响混凝土的质量。

笔者受江苏吴江某混凝土企业邀请解决混凝土坍损过快的问题。混凝土拌好后出机坍落度达到215mm，经过15～20分钟后，坍落度只有100mm，严重影响混凝土浇筑施工，现场只有带减水剂进行再调整。为了查找原因，首先对混凝土企业的原材料进行检测分析。

1混凝土原材料

1.1水泥

试验采用南方水泥厂产的P·O42.5水泥，同时，水泥性能试验结果如表1所示。

1.2矿粉

试验采用张家港某厂生产的矿粉，等级为S95，其矿粉性能技术指标如表2所示。

1.3粉煤灰

试验采用嘉兴电厂的Ⅱ级灰F类，其性能技术指标如表3所示。

1.4外加剂

试验采用聚羧酸减水剂，规格为HQL-2型，含固量18.06%，密度1.045g/cm3，混凝土减水率29.5%。

1.5机制砂

试验用细骨料采用浙江富阳机制砂，其试验结果如表4所示。

1.6碎石

试验用粗骨料采用浙江富阳碎石，规格为5～31.5mm连续级配，含泥量等指标均符合标准要求。其试验结果如表5所示。

2配合比确定

根据原材料的质量情况，经过多轮试验验证，C25混凝土配比及工作性能见表6。

通过对试验结果分析，肯定是原材料自身出了问题。采用排除法，最后锁定在机制砂石上。机制砂石在水洗过程中掺有絮凝剂，导致了混凝土的坍落度损失加快，影响混凝土的质量。为此，对絮凝剂进行研究。

3絮凝剂

目前砂石企业比较普遍使用的几种絮凝剂，分别是1200万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺（PAM1）、分子量1800万的阴离子型聚丙烯酰胺（PAM2）、非离子型聚丙烯酰胺（PAM3）、阳离子型聚丙烯酰胺（PAM4）等。

3.1机制砂中絮凝剂的检测

利用红外光谱仪对絮凝剂和机制砂的冲洗水进行分析，分析结果见图1和图2。

图1为絮凝剂的红外光谱图，3433cm-1、2925cm-1附近为烃基（-C-H）的伸缩振动吸收峰，1634cm-1为羰基（-C=C-CO-O-）的伸缩振动吸收峰，1110cm-1为醚键（-C-O-C）的伸缩振动吸收峰，判断该絮凝剂为含有羰基、醚基的有机物。图2为机制砂洗后水烘干红外光谱图，可以看出，图2与图1比较相似，出峰位置基本吻合，表明机制砂的冲洗水中含有该类絮凝剂。

3.2絮凝剂的原理与作用

由于矿产资源开采，浮选在选矿中所占的地位越来越重要，它能通过聚丙烯酰胺等絮凝剂灵活有效的将矿物按照相关的标准加以分开，使资源得到综合利用。它的原理是使细粒的有用矿物絮凝成较大颗粒，脱脉出脉石细泥后再浮去粗粒脉石。载体浮选是用粒度适于浮选的矿粒作载体，使微细矿粒粘附于载体表面并随之上浮分选；浮选用絮凝剂对调节矿物的可浮性，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度等方面都起着决定性的作用。聚丙烯酰胺是一种高聚物，可分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子四大类。

3.3机制砂石中絮凝剂的含量

机制砂石在水洗过程中粘有絮凝剂，无法完全处理干净，而企业没有考虑到微量的絮凝剂能影响混凝土的工作性能。我们通过多次试验与检测，目前使用的机制砂中絮凝剂的含量在0.2.0‰～0.8.0‰之间，视企业处理时絮凝剂量的控制程度。

3.4混凝土试验配合比

试验选用C25混凝土配合比，试验前，将絮凝剂与砂搅拌均匀再进行混凝土试验，试验用混凝土配合比见表7。

4水泥净浆与混凝土试验结果与对比

对不同种类絮凝剂对水泥净浆流动度的影响和不同种类、不同浓度絮凝剂对混凝土性能的影响进行了试验对比，结果如表8、表9所示。

4.1不同种类絮凝剂对水泥净浆流动度的影响

从表8的试验数据可知，掺入0.5‰浓度的4种絮凝剂，与基准相比，水泥净浆流动度均不同程度减小，其中PAM2对水泥净浆流动度的影响最大，PAM1对水泥净浆流动度的影响最小，PAM3和PAM4对水泥净浆流动度的影响都比PAM1大。

4.2不同种类絮凝剂对混凝土流动性的影响

不同种类不同浓度的絮凝剂对混凝土坍落度和扩展度的影响，初始坍落度、1h坍落度和初始扩展度、1h扩展度柱状分析图如图3、图4。

通过表9和图3、图4可看出，外加剂掺量保持不变，絮凝剂加入后混凝土初始流动度均有一定程度的降低。试验结果如下：（1）掺入不同浓度的PAM1混凝土初始流动度和1h流动度均小于基准混凝土，且随着PAM1浓度增大，混凝土1h流动度损失也越大；当浓度为1.0‰时，1h混凝土已无流动性；（2）掺入不同浓度的PAM2，与基准混凝土相比，混凝土初始坍落度和1h坍落度略有减小，但混凝土初始扩展度和1h扩展度均减小，但不同浓度影响相差不大；（3）掺入不同浓度PAM3，与基准混凝土相比，混凝土初始坍落度和1h坍落度基本相当，初始扩展度和1h扩展度均减小；（4）PAM4浓度越高，初始扩展度越小，1h扩展度损失越大。

4.3不同种类絮凝剂对混凝土抗压强度的影响

不同种类不同浓度絮凝剂对混凝土抗压强度的影响。7d和28d抗压强度柱状分析图如图5。

通过表9和图5试验数据分析得出，加入不同种类不同浓度的絮凝剂，混凝土抗压强度呈现以下规律：

（1）加入PAM1混凝土7d和28d抗压强度与基准混凝土相比，均在试验误差范围内，并无明显差异；（2）加入PAM2、PAM3、PAM4后，混凝土7d和28d抗压强度均有所降低，且浓度越大，抗压强度降低越明显。三种絮凝剂在浓度为1.0‰，7d抗压强度分别降低了3.0MPa、2.5MPa、2.9MPa，28d抗压强度分别降低了4.3MPa、4.2MPa、4.8MPa。试验证明絮凝剂浓度越高，对混凝土强度影响越大。

5结论

通过与水泥净浆流动度、混凝土坍损与扩展度、混凝土7d、28d的强度试验，砂石絮凝剂在混凝土中运用，对混凝土质量还是有很大影响，很多企业利用提高减水剂掺量来控制，效果并不明显。尤其是聚羧酸外加剂，混凝土的流动性差，坍损大，抗压强度影响大；对于萘系与脂肪族减水剂而言，影响相对要小。从试验中可以总结为以下几点：

（1）无论加入何种絮凝剂，水洗砂石中的絮凝剂对掺聚羧酸减水剂的混凝土质量会造成一定程度的影响，且絮凝剂浓度越高，不利的影响越大。

（2）1800万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺对水泥净浆流动度影响最大。

（3）1200万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺对掺聚羧酸减水剂的混凝土流动性影响最大；且浓度越高，对聚羧酸减水剂掺量的影响越大。

（4）1800万分子的阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺对混凝土抗压强度有一定影响，且浓度越高，强度降低越多。

（5）加强与机制砂石企业的沟通，1200万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺对掺聚羧酸减水剂的混凝土流动性影响最大，1800万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺对水泥净浆流动度影响最大，应避免使用该产品。

（6）降低絮凝剂的浓度，浓度不大于0.5‰，在拌制混凝土时应该增加水泥用量与减水剂掺量来保证混凝土的工作性与强度，切不可在现场随意加水来改变工作性能。

砼话

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