探究砂石含泥量對(duì)聚羧酸高性能減水劑的影響

黃 劍，王 鵬

（廣東省南粵交通投資建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得以快速均衡發(fā)展，減水劑是基建混凝土工程不可或缺的重要組成，日漸成為影響混凝土質(zhì)量水平的一項(xiàng)重要因素。

基建工程得以大力發(fā)展，打破了減水劑、水泥、地材（砂石）產(chǎn)業(yè)的均衡發(fā)展，由于生產(chǎn)工藝、地材質(zhì)量以及三者相互間的匹配性能差異，一定程度上制約了混凝土工程的發(fā)展。同時(shí)，也給施工造成一定影響，導(dǎo)致新拌混凝土工程質(zhì)量出現(xiàn)各類通病，如：混凝土出現(xiàn)泌水、收縮性大、假凝（瞬間凝結(jié)，拌合后此現(xiàn)象消失）、強(qiáng)度偏低、坍落度瞬間消失等現(xiàn)象。其中，混凝土坍落度損失過(guò)快現(xiàn)象更為普遍，也是影響混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工和后期質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，砂石含泥量是影響新拌混凝土坍落度和保坍性能的主要原因，也是較為直觀的直接因素。當(dāng)砂石總含泥量大到某種程度時(shí)，減水劑尤其聚羧酸高性能減水劑對(duì)含泥量的吸附性明顯增大，其減水效應(yīng)快速降低且趨于失效，從而導(dǎo)致新拌混凝土的坍落度瞬間損失。因此，有必要通過(guò)試驗(yàn)摸索砂石含泥量與聚羧酸高性能減水劑的減水效應(yīng)的關(guān)系，以便指導(dǎo)混凝土工程。

1 混凝土坍落度損失主要因素

新拌混凝土坍落度損失過(guò)快現(xiàn)象主要可以歸結(jié)為以下幾方面（詳見(jiàn)表1）。

表1 影響新拌混凝土坍落度的主要因素匯總表

a）水泥、水泥比表面積（細(xì)度）、水泥顆粒形式、石膏種類及摻量和形態(tài)、研磨溫度、溶解性、堿含量、C3A含量、摻合料及拌合時(shí)的水泥溫度。

b）集料的影響，如：細(xì)度、含泥量和顆粒形狀。

c）外加劑的影響，如：減水劑、緩凝劑、引氣劑等。

d）施工及環(huán)境方面的影響，如：環(huán)境溫度、水泥用量、施工配合比、施工溫度、外加劑摻加方式、混凝土攪拌及運(yùn)輸方式、混凝土靜動(dòng)態(tài)情況等。

因此，解決新拌混凝土坍損問(wèn)題，要有針對(duì)性地查找原因、進(jìn)行分析，從而著手解決問(wèn)題。

2 含泥量對(duì)混凝土坍落度的影響

從地材（砂石）潔凈程度來(lái)改善混凝土坍落度損失過(guò)快的現(xiàn)象，是最直接、最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法，同時(shí)也是最簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)的方法。通過(guò)對(duì)砂石含泥量不同考究混凝土坍損試驗(yàn)以及結(jié)合長(zhǎng)期的施工現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)砂石含泥量越大混凝土坍損越快，需獲得同等坍落度時(shí)則需更大的用水量，這樣必然會(huì)造成混凝土水灰比增大、混凝土強(qiáng)度快速降低、混凝土收縮性急劇增大、混凝土耐久性不斷降低。

當(dāng)砂石含泥量超過(guò)一定范圍時(shí)，砂石含泥量對(duì)聚羧酸減水劑的吸附作用急劇增加，成為主導(dǎo)作用，直接導(dǎo)致聚羧酸減水劑的減水性能趨于失效的臨界狀態(tài)。此時(shí)，通過(guò)增加聚羧酸減水劑的摻量，會(huì)在一定程度上改善新拌混凝土的坍落度損失，但同時(shí)也將有可能因?yàn)榫埕人釡p水劑摻量過(guò)高導(dǎo)致新拌混凝土出現(xiàn)離析、扒底、產(chǎn)生大量氣泡且氣泡快速增大與消破，致使新拌混凝土坍落度在短時(shí)間內(nèi)降至30～50 mm，甚至坍落度消失，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際需求。

3 試驗(yàn)檢測(cè)分析

首先，通過(guò)試驗(yàn)確定各種原材料的物理、力學(xué)、化學(xué)性能指標(biāo)，確定各試驗(yàn)參數(shù)如下。

3.1 河砂

產(chǎn)地：韶關(guān)富哥砂場(chǎng)；細(xì)度模數(shù)：Mx=3.27；表觀密度：ρs=2.636 g/cm3；進(jìn)場(chǎng)含泥量結(jié)果為3.1%，經(jīng)沖洗干凈后試驗(yàn)結(jié)果為0.0%。

3.2 碎石

產(chǎn)地：韶關(guān)膽源石場(chǎng)；級(jí)配：5～10 mm、10～20 mm碎石經(jīng)20%∶80%比例摻配成5～20 mm連續(xù)級(jí)配碎石；質(zhì)材：石灰?guī)r質(zhì)、堅(jiān)硬；表觀密度：ρs=2.750 g/cm3；進(jìn)場(chǎng)含泥量結(jié)果為1.0%，經(jīng)沖洗干凈后試驗(yàn)結(jié)果為0.0%。

3.3 減水劑

廠家：山西永紅建材實(shí)業(yè)有限公司；品牌型號(hào)：Yx-JS緩凝型聚羧酸高性能（HPWR-R型）[1]減水劑；減水率：31.9%。

3.4 水質(zhì)

地下井水，干凈潔凈，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 泥土

來(lái)源于紅黏土，干燥細(xì)磨過(guò)0.075 mm篩。

3.6 水泥

江西贛州海螺P·O 42.5水泥，其性能指標(biāo)詳見(jiàn)表2。

表2 水泥物理、力學(xué)性能指標(biāo)

3.7 混凝土配合比設(shè)計(jì)與選定

使用聚羧酸高性能減水劑生產(chǎn)混凝土?xí)r，應(yīng)控制砂石含水量、含泥量和泥塊含量的變化[2]。根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55—2011）的混凝土配制強(qiáng)度公式fcu,o≥fcu,k+1.645δ，并聯(lián)合采用重量法和體積法計(jì)算即得選定強(qiáng)度等級(jí)為C40的配合比[3]。該C40混凝土配合比組成為C∶S∶G（5～10mm）:G（10～20mm）∶A∶W=440∶678∶230∶912∶4.40∶160；坍落度T實(shí)測(cè)=180 mm。

其次，在用水量不變的情況下通過(guò)調(diào)整砂石總含泥量的方式驗(yàn)證含泥量對(duì)聚羧酸高性能減水劑的吸附作用影響，詳見(jiàn)砂石含泥量與混凝土坍損檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)表（表3）和圖1。

表3 砂石含泥量與混凝土坍損檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)表[4]

從表3可以看出，砂石含泥量大小對(duì)新拌混凝土用水量有顯著影響。在用水量保持不變的情況下，砂石含泥量（即小于0.075 mm顆粒）增大時(shí)，新拌混凝土初始坍落度逐漸減小，同時(shí)混凝土保坍能力也隨之越來(lái)越差。不妨通過(guò)使用不同含泥量砂石建立起減水劑的減水率與集料含泥量的關(guān)系（見(jiàn)圖1），查找其內(nèi)在聯(lián)系。

由表3數(shù)據(jù)和圖1所示表明：a）砂石的總含泥量與聚羧酸高性能減水劑的減水率成反比；b）當(dāng)砂石的總含泥量達(dá)到一定程度時(shí)，聚羧酸高性能減水劑由于含泥量吸附作用起主導(dǎo)因素導(dǎo)致聚羧酸高性能減水劑趨于失效狀態(tài)；c）當(dāng)砂石的總含泥量固定時(shí)，聚羧酸高性能減水劑有固定摻量；d）坍落度在一定程度上受用水飽和度影響，一般情況下混凝土坍落度保坍時(shí)間不應(yīng)小于30 min。

圖1 減水率與集料含泥量關(guān)系圖

4 結(jié)語(yǔ)

砂石含泥量大小如同高溫環(huán)境一樣是直接影響混凝土坍落度損失過(guò)快的重要原因之一。把控好砂石含泥量，相當(dāng)于提高減水劑的減水率作用，間接對(duì)能源、資源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)起到重要作用。因此，在實(shí)際工程施工中，根據(jù)砂石含泥量合理分析、調(diào)整聚羧酸高性能減水劑的摻量將起到積極作用。