探究砂石含泥量对聚羧酸高性能减水剂的影响

黄 剑，王 鹏

（广东省南粤交通投资建设有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

国内经济快速增长，基础设施建设得以快速均衡发展，减水剂是基建混凝土工程不可或缺的重要组成，日渐成为影响混凝土质量水平的一项重要因素。

基建工程得以大力发展，打破了减水剂、水泥、地材（砂石）产业的均衡发展，由于生产工艺、地材质量以及三者相互间的匹配性能差异，一定程度上制约了混凝土工程的发展。同时，也给施工造成一定影响，导致新拌混凝土工程质量出现各类通病，如：混凝土出现泌水、收缩性大、假凝（瞬间凝结，拌合后此现象消失）、强度偏低、坍落度瞬间消失等现象。其中，混凝土坍落度损失过快现象更为普遍，也是影响混凝土现场施工和后期质量的关键因素。

结合现场施工经验发现，砂石含泥量是影响新拌混凝土坍落度和保坍性能的主要原因，也是较为直观的直接因素。当砂石总含泥量大到某种程度时，减水剂尤其聚羧酸高性能减水剂对含泥量的吸附性明显增大，其减水效应快速降低且趋于失效，从而导致新拌混凝土的坍落度瞬间损失。因此，有必要通过试验摸索砂石含泥量与聚羧酸高性能减水剂的减水效应的关系，以便指导混凝土工程。

1 混凝土坍落度损失主要因素

新拌混凝土坍落度损失过快现象主要可以归结为以下几方面（详见表1）。

表1 影响新拌混凝土坍落度的主要因素汇总表

a）水泥、水泥比表面积（细度）、水泥颗粒形式、石膏种类及掺量和形态、研磨温度、溶解性、碱含量、C3A含量、掺合料及拌合时的水泥温度。

b）集料的影响，如：细度、含泥量和颗粒形状。

c）外加剂的影响，如：减水剂、缓凝剂、引气剂等。

d）施工及环境方面的影响，如：环境温度、水泥用量、施工配合比、施工温度、外加剂掺加方式、混凝土搅拌及运输方式、混凝土静动态情况等。

因此，解决新拌混凝土坍损问题，要有针对性地查找原因、进行分析，从而着手解决问题。

2 含泥量对混凝土坍落度的影响

从地材（砂石）洁净程度来改善混凝土坍落度损失过快的现象，是最直接、最经济、最有效的方法，同时也是最简单且容易实现的方法。通过对砂石含泥量不同考究混凝土坍损试验以及结合长期的施工现场施工经验，发现砂石含泥量越大混凝土坍损越快，需获得同等坍落度时则需更大的用水量，这样必然会造成混凝土水灰比增大、混凝土强度快速降低、混凝土收缩性急剧增大、混凝土耐久性不断降低。

当砂石含泥量超过一定范围时，砂石含泥量对聚羧酸减水剂的吸附作用急剧增加，成为主导作用，直接导致聚羧酸减水剂的减水性能趋于失效的临界状态。此时，通过增加聚羧酸减水剂的掺量，会在一定程度上改善新拌混凝土的坍落度损失，但同时也将有可能因为聚羧酸减水剂掺量过高导致新拌混凝土出现离析、扒底、产生大量气泡且气泡快速增大与消破，致使新拌混凝土坍落度在短时间内降至30～50 mm，甚至坍落度消失，难以满足现场施工实际需求。

3 试验检测分析

首先，通过试验确定各种原材料的物理、力学、化学性能指标，确定各试验参数如下。

3.1 河砂

产地：韶关富哥砂场；细度模数：Mx=3.27；表观密度：ρs=2.636 g/cm3；进场含泥量结果为3.1%，经冲洗干净后试验结果为0.0%。

3.2 碎石

产地：韶关胆源石场；级配：5～10 mm、10～20 mm碎石经20%∶80%比例掺配成5～20 mm连续级配碎石；质材：石灰岩质、坚硬；表观密度：ρs=2.750 g/cm3；进场含泥量结果为1.0%，经冲洗干净后试验结果为0.0%。

3.3 减水剂

厂家：山西永红建材实业有限公司；品牌型号：Yx-JS缓凝型聚羧酸高性能（HPWR-R型）[1]减水剂；减水率：31.9%。

3.4 水质

地下井水，干净洁净，符合饮用水标准。

3.5 泥土

来源于红黏土，干燥细磨过0.075 mm筛。

3.6 水泥

江西赣州海螺P·O 42.5水泥，其性能指标详见表2。

表2 水泥物理、力学性能指标

3.7 混凝土配合比设计与选定

使用聚羧酸高性能减水剂生产混凝土时，应控制砂石含水量、含泥量和泥块含量的变化[2]。根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011）的混凝土配制强度公式fcu,o≥fcu,k+1.645δ，并联合采用重量法和体积法计算即得选定强度等级为C40的配合比[3]。该C40混凝土配合比组成为C∶S∶G（5～10mm）:G（10～20mm）∶A∶W=440∶678∶230∶912∶4.40∶160；坍落度T实测=180 mm。

其次，在用水量不变的情况下通过调整砂石总含泥量的方式验证含泥量对聚羧酸高性能减水剂的吸附作用影响，详见砂石含泥量与混凝土坍损检测结果对应表（表3）和图1。

表3 砂石含泥量与混凝土坍损检测结果对应表[4]

从表3可以看出，砂石含泥量大小对新拌混凝土用水量有显著影响。在用水量保持不变的情况下，砂石含泥量（即小于0.075 mm颗粒）增大时，新拌混凝土初始坍落度逐渐减小，同时混凝土保坍能力也随之越来越差。不妨通过使用不同含泥量砂石建立起减水剂的减水率与集料含泥量的关系（见图1），查找其内在联系。

由表3数据和图1所示表明：a）砂石的总含泥量与聚羧酸高性能减水剂的减水率成反比；b）当砂石的总含泥量达到一定程度时，聚羧酸高性能减水剂由于含泥量吸附作用起主导因素导致聚羧酸高性能减水剂趋于失效状态；c）当砂石的总含泥量固定时，聚羧酸高性能减水剂有固定掺量；d）坍落度在一定程度上受用水饱和度影响，一般情况下混凝土坍落度保坍时间不应小于30 min。

图1 减水率与集料含泥量关系图

4 结语

砂石含泥量大小如同高温环境一样是直接影响混凝土坍落度损失过快的重要原因之一。把控好砂石含泥量，相当于提高减水剂的减水率作用，间接对能源、资源的节约和环境保护起到重要作用。因此，在实际工程施工中，根据砂石含泥量合理分析、调整聚羧酸高性能减水剂的掺量将起到积极作用。