水洗砂中絮凝剂对混凝土质量的影响分析

姚晓阳，于飞宇，朱巧勇，曾贤华，熊浩男

（科之杰新材料集团浙江有限公司，浙江 兰溪 321100）

0 引言

近年来，随着建筑业的蓬勃发展，机制砂的大规模使用，使得絮凝剂在水洗机制砂中的应用也得到了飞速的发展。砂石生产企业使用絮凝剂是因为机制砂大多为破碎石砂或山砂，它含有不同种类和数量的泥与粉，需要采用水洗除掉其中大部分的泥与粉，以免影响混凝土的使用。环保要求洗砂的水需净化处理，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[1]，因此目前砂石生产企业广泛使用絮凝剂对洗砂水进行净化、过滤水质，再次回收利用。但砂石生产企业只考虑了洗砂水的排放符合环保要求，却未考虑回收的洗砂水中含有大量的絮凝剂会带入机制砂中，对混凝土产生不利影响[2]。

目前关于不同絮凝剂对混凝土中聚羧酸外加剂适应性的影响研究缺乏系统深入的研究成果来指导工程实践应用，故本文结合实际使用过程中遇到的问题，研究不同种类絮凝剂对混凝土性能的影响。

1 试验原材料

所用水泥（C）为红狮 P·O.42.5 水泥；细砂（S1）：Mx= 1.4～1.8；机制砂（S2）：Mx=2.4～2.8；小石（G1）：5～10mm；大石（G2）：5～31.5mm。

外加剂选用科之杰新材料集团浙江有限公司生产的聚羧酸泵送剂（代号 A）。

本试验选用了某公司生产的 1200 万分子量的阴离子型聚丙烯酰胺（PAM1）、1800 万分子量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）和聚合氯化铝（PAC）。

2 试验方案

2.1 絮凝剂的配制

模拟实际混凝土生产应用，试验前，将一定量的机制砂倒入搅拌机中，将配好的相应含量的絮凝剂水溶液倒入机制砂中搅拌均匀，再加入石子、水泥、外加剂等，搅拌均匀，进行试验。

含絮凝剂的机制砂配制：配制絮凝剂含量 0.5‰的水溶液，根据所用的 1m3混凝土配合比的比例，将25kg、50kg、83.3kg 的 0.5‰ 絮凝剂水溶液分别加入 3个 650kg 的机制砂中，搅拌均匀，配制成絮凝剂占机制砂比为 0.0192‰、0.0384‰、0.0641‰ 的水洗砂。五种絮凝剂都以上述方法配制。

2.2 混凝土试验配合比

试验选用 C30 混凝土配合比，试验用混凝土配合比见表 1。

3 试验结果与讨论

3.1 不同种类絮凝剂对水泥净浆流动度影响

结果见表 2。

表2 不同种类絮凝剂水泥净浆流动度试验结果

从表 2 的试验数据可知，掺入 0.5‰ 浓度的 5 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，其次为PAM1，PAC 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相当。

3.2 不同种类絮凝剂对混凝土性能的影响

本文对不同种类絮凝剂对混凝土工作性能和力学性能的影响进行了试验研究，试验结果如表 3 和图 1～3所示。

由表 3 试验结果可知，混凝土掺入絮凝剂后，流动性都有不同程度的降低，抗压强度也受到了一定影响，且絮凝剂浓度越大，影响越大。由于本次试验所用絮凝剂都为长链高分子化合物，通过吸附在水泥颗粒上达到絮凝效果，加入聚羧酸减水剂后，聚羧酸减水剂与絮凝剂产生竞争吸附行为，导致聚羧酸减水剂作用下降，从而影响混凝土质量；絮凝剂又有很强的保水作用，导致参与水化的水分减少，影响混凝土的工作性能和抗压强度。

表3 不同种类不同浓度絮凝剂混凝土性能试验结果

图1、图 2 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。PAM1对混凝土的初始流动性和 1h 流动度损失影响最大，PAM1 混凝土初始流动度和 1h 流动度均小于基准 1 混凝土，且 PAM1 浓度增大，混凝土初始流动性和 1h 流动度损失也越大；浓度为 1.0‰ 时，1h 混凝土已无流动性；PAC 和 PAM2 对混凝土的流动度影响较大，初始流动性均比基准 2 混凝土较小，且浓度增大，初始流动性均呈先增大后减小趋势；PAM4 影响较小，浓度增大时，初始流动性随着减小，1h 流动度损失与基准相当；PAM3 对混凝土流动性和 1h 流动度损失影响最小，与基准 3 混凝土状态相当。

图1 不同种类絮凝剂对混凝土坍落度的影响

图2 不同种类絮凝剂对混凝土扩展度的影响

图3 不同种类絮凝剂对混凝土抗压强度的影响

如图3所示，加入 PAM1 或 PAC 后，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；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，强度降低越明显。表明絮凝剂浓度较高时，对混凝土强度影响较大。

3.3 不同种类絮凝剂对外加剂掺量的影响

本文研究了不同种类絮凝剂对外加剂掺量的影响，试验结果如表 4 所示。

表4 不同种类絮凝剂对外加剂掺量的影响试验结果

由表 7 数据可知，在 PAM1 浓度 0.5‰ 时，需要将外加剂掺量从 8.05kg/m3（2.3%）提高到 10.15kg/m3（2.9%），才能达到与基准混凝土相当的流动性和强度；PAC、PAM2、PAM3 和 PAM4 浓度为 0.5‰ 时，需将外加剂掺量从 8.05kg/m3（2.3%）提高到 8.75kg/m3（2.5%），才能达到与基准混凝土相当的流动性和强度。由此可知，对外加剂掺量影响最大的是 PAM1。

4 结论

本文研究了不同种类不同浓度絮凝剂对掺聚羧酸减水剂混凝土的工作性能、抗压强度及外加剂掺量的影响，从以上研究结果，可以得出以下结论：

（1）水洗砂中的絮凝剂对掺聚羧酸减水剂的混凝土质量均会造成一定程度的影响，且絮凝剂浓度越高，对混凝土性能的影响越大。

（2）1200 万分子量阴离子型聚丙烯酰胺对混凝土的流动性、流动保持性和减水剂掺量影响最大，且浓度越高影响越大。

（3）非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小，但对混凝土的 7d 和 28d 抗压强度有一定影响，使用时需控制浓度，不得超过0.5‰，聚合氯化铝对掺聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度影响最小，对混凝土抗压强度影响最小，但掺入聚合氯化铝对混凝土工作性能有一定影响。