絮凝劑對(duì)C30混凝土和易性和強(qiáng)度的影響

楊貴淞，杜生平，羅小東，吳濤，朱金華

（成都建工賽利混凝土有限公司，成都 610015）

0 前言

絮凝劑的機(jī)理主要是帶有正（負(fù)）電性的基團(tuán)和水中帶有負(fù)（正）電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近，降低其電勢(shì)，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學(xué)方法分離出來。

從 2018 年 1 月起，多部環(huán)境法與環(huán)境保護(hù)方案開始實(shí)行，明確要求砂石廠廢水嚴(yán)禁外排，須循環(huán)利用，故大量砂石廠在污水處理工藝中采用絮凝劑（大多以陰離子分子量為 1200 萬的聚丙烯酰胺絮凝劑為主）去加速污水中懸濁物的沉降，使其能夠快速、有效地將洗砂后的污水沉淀處理進(jìn)行循環(huán)利用。

在前期，為達(dá)到效果，砂石廠使用的絮凝劑用量較高，出廠砂中殘留的絮凝劑量很高，對(duì)混凝土拌合物性能影響明顯，因各預(yù)拌混凝土企業(yè)提議，最近砂石廠使用絮凝劑做循環(huán)水處理更注重科學(xué)使用，精細(xì)控制，出廠砂中殘留絮凝劑較少，對(duì)混凝土拌合物性能影響有所降低。

張鳴等[1]使用分子量為 600 萬～1000 萬絮凝劑，研究絮凝劑對(duì)水泥凈漿的剪切應(yīng)力與粘度的影響，結(jié)果表明，水泥漿體的剪切應(yīng)力和粘度隨摻量的增加而線性增加；同時(shí)張鳴等[2]使用分子量為 600 萬～1000 萬絮凝劑，研究絮凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水泥凈漿流動(dòng)度隨著絮凝劑摻量的增加而降低。

混凝土用砂中殘留的絮凝劑對(duì)混凝土拌合物性能影響，目前尚沒有文獻(xiàn)研究。故本次試驗(yàn)將以強(qiáng)度等級(jí)為 C30 的混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，研究絮凝劑對(duì)混凝土和易性和強(qiáng)度的影響。

1 原材料

1.1 水泥

使用都江堰拉法基水泥有限公司生產(chǎn)的 P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥，其性能如表1 所示。

表1 水泥的物理力學(xué)性能

1.2 粉煤灰

粉煤灰選用成都博磊粉煤灰綜合開發(fā)有限公司的 Ⅰ 級(jí)粉煤灰，其性能如表2 所示。

表2 粉煤灰的主要指標(biāo) %

1.3 磨細(xì)礦渣粉

礦粉選用峨眉山宏源資源循環(huán)開發(fā)有限公司 S75 級(jí)礦粉，其性能如表3 所示。

表3 礦粉的主要指標(biāo)

1.4 泵送劑

選用北京中安遠(yuǎn)大科技發(fā)展有限公司 ZA-I 型聚羧酸高性能泵送劑，其性能指標(biāo)見表4。

表4 泵送劑主要性能指標(biāo)

1.5 絮凝劑

選用某公司生產(chǎn)的聚丙烯酰胺（ PA M ） 陰離子 1200 萬分子量和 800 萬分子量，以及聚氯化鋁（PAC）。

2 試驗(yàn)方案

選用陰離子 1 2 0 0 萬分子量的聚丙烯酰胺（PAM1）、陰離子分子量為 800 萬的聚丙烯酰胺（PAM2）、聚氯化鋁（PAC）按不同摻量加入 C30 混凝土中進(jìn)行試驗(yàn)，配合比如表5 所示。

表5 絮凝劑不同摻量試驗(yàn)配合比 kg/m3

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 不同絮凝劑品種的試驗(yàn)結(jié)果

按方案進(jìn)行試驗(yàn)，混凝土合易性及強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果如表6，對(duì)比曲線如圖1、2。

表6 不同品種絮凝劑試驗(yàn)結(jié)果

圖1 摻不同種類絮凝劑混凝土工作性能

數(shù)據(jù)分析可知，加入 PAM1 后混凝土泵送劑用量保持不變，初始和易性變差，3h 和易性與基準(zhǔn)相差不大；PAC 的摻入會(huì)影響泵送劑的摻量，使混凝土和易性下降，且經(jīng)時(shí)損失大；PAM2 摻量為 0.01‰ 時(shí)，泵送劑摻量不變，混凝土和易性稍有下降，當(dāng) PAM2 摻量為 0.02‰ 時(shí)，會(huì)提高泵送劑摻量，混凝土和易性下降，經(jīng)時(shí)損失較大。

加入 PAM1 后混凝土強(qiáng)度有所提高，當(dāng)其摻量為 0.02‰ 時(shí)，28d 強(qiáng)度較基準(zhǔn)提高 3.2MPa；當(dāng) PAC 摻量低于 0.01‰ 時(shí)，其 28d 強(qiáng)度與不摻絮凝劑混凝土強(qiáng)度相當(dāng)，當(dāng)高于 0.01‰ 時(shí)，會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低；PAM2 摻入會(huì)影響混凝土強(qiáng)度，使混凝土強(qiáng)度降低，PAM2 摻量為 0.01‰ 時(shí)，其 28d 強(qiáng)度比不摻絮凝劑混凝土強(qiáng)度低 4.3MPa，PAM2 摻量為 0.02‰ 時(shí)，其 28d 強(qiáng)度比不摻絮凝劑混凝土強(qiáng)度低 8.6MPa。

圖2 摻不同種類絮凝劑混凝土強(qiáng)度

3.2 絮凝劑不同摻量的試驗(yàn)結(jié)果

按方案進(jìn)行試驗(yàn)，混凝土和易性及強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果如表7，對(duì)比曲線如圖3、4。

表7 不同摻量 PAM1 試驗(yàn)結(jié)果

數(shù)據(jù)分析可知，絮凝劑作用在混凝土中，當(dāng)絮凝劑摻量低于 0.02‰（與砂的比例）時(shí)，泵送劑摻量不會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)能夠提高混凝土的粘聚性；當(dāng)絮凝劑摻量高于 0.02%（與砂的比例）時(shí)，泵送劑摻量會(huì)隨絮凝劑摻量的增加而增大，初始坍落度與擴(kuò)展度會(huì)隨著絮凝劑摻量的增加而降低，且混凝土粘聚性不佳。絮凝劑摻量越大，混凝土 3h 坍落度與擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失越大。

絮凝劑摻量在 0.02‰、0.03‰、0.05‰ 時(shí)，混凝土 28d 強(qiáng)度比不摻絮凝劑的混凝土強(qiáng)度高，摻量在 0.03‰ 時(shí)，混凝土 28d 強(qiáng)度最高，為 40.8MPa，比不摻絮凝劑的混凝土 28d 強(qiáng)度高 3.7MPa；當(dāng)絮凝劑摻量高于 0.1‰ 時(shí)，混凝土 28d 強(qiáng)度呈下降的趨勢(shì)。

圖3 PAM1 不同摻量混凝土工作性能

圖4 PAM1 不同摻量混凝土強(qiáng)度

4 分析與討論

低摻量的絮凝劑能夠提升混凝土的強(qiáng)度，造成這一現(xiàn)象的原因主要是在混凝土中摻入低濃度的聚丙烯酰胺后，聚丙烯酰胺中的酰胺基團(tuán)會(huì)在堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)，導(dǎo)致酰胺基團(tuán)分解為羧基和氨基兩種官能團(tuán)，其中氨基的引入在一定程度上會(huì)促進(jìn)水泥的水化反應(yīng)，提高混凝土早期和后期強(qiáng)度。而且適當(dāng)?shù)囊刖郾０?，其本身還能夠起到一定的保水作用，能夠較好地解決混凝土泌漿和泌水現(xiàn)象，提高混凝土和易性，但引入的聚丙烯酰胺濃度不易過大，因?yàn)槿绻郾０窊饺肓窟^大，此時(shí)其本身具有極強(qiáng)的保水作用，會(huì)將大量自由水鎖住，導(dǎo)致混凝土中的用水量不夠，混凝土一方面損失會(huì)加快，另一方面沒有足夠的水供水泥水化反應(yīng)，會(huì)直接導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度受到較大的影響。

5 結(jié)論

（1）絮凝劑會(huì)影響外泵送劑量以及混凝土的和易性，絮凝劑摻量越大對(duì)泵送劑摻量及混凝土和易性的影響越嚴(yán)重。

（2）低摻量的絮凝劑能夠提高混凝土的粘聚性及強(qiáng)度。

（3）當(dāng)陰離子分子量為 1200 萬的聚丙烯酰胺摻量小于砂摻量的 0.02‰ 時(shí)，不會(huì)影響泵送劑摻量及混凝土和易性，3h 經(jīng)時(shí)損失正常，還會(huì)改善混凝土和易性；低摻量的絮凝劑還能夠提高混凝土強(qiáng)度。

（4）當(dāng)陰離子分子量為 1200 萬的聚丙烯酰胺摻量高于 0.02‰ 時(shí)，泵送劑摻量會(huì)隨著其摻量的升高而增大，混凝土的和易性會(huì)隨著其摻量的升高而下降。

（5）陰離子分子量為 800 萬的聚丙烯酰胺摻入會(huì)影響泵送劑摻量及混凝土和易性。