含絮凝劑機(jī)制砂對(duì)混凝土性能的影響研究

張永生

（廣西北海大都混凝土有限公司，廣西 北海 536000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與資源的日益緊缺，同時(shí)人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)不斷提高，近年來(lái)，天然砂開(kāi)采多地已禁止，機(jī)制砂逐漸成為市場(chǎng)主流。因此機(jī)制砂在商品混凝土生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。機(jī)制砂的生產(chǎn)過(guò)程中，其中包含一部分的石粉和泥土，通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)篩無(wú)法保證石粉和泥土之間形成分離，機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)為達(dá)到效果，采用絮凝劑加速污水中懸濁物的沉降，使用的絮凝劑用量較高，出廠機(jī)制砂中殘留的絮凝劑量很高，對(duì)混凝土拌合物性能造成不利影響。由于絮凝劑自身的特點(diǎn)，可以快速的吸收水體當(dāng)中的溶質(zhì)以及懸浮物顆粒物質(zhì)，因此，本文對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)，研究絮凝劑在機(jī)砂中殘留量對(duì)混凝土性能的影響，以期對(duì)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)使用此類砂起到一定的指導(dǎo)作用，以及對(duì)砂石生產(chǎn)企業(yè)提出合理使用絮凝劑的建議，做到科學(xué)使用，精細(xì)控制，減少對(duì)混凝土性能的影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)人員的多次反復(fù)檢測(cè)和分析之后，從中可以得出水洗機(jī)制砂當(dāng)中絮凝劑的殘留量通?？梢赃_(dá)到0.05‰～0.8‰。

1 工作案例

結(jié)合某商品混凝土公司案例展開(kāi)分析和研究，在前期使用機(jī)制砂生產(chǎn)混凝土，原材料在使用過(guò)程中一直保持穩(wěn)定，然后由于機(jī)制砂生產(chǎn)單位改變了洗砂工藝，造成混凝土產(chǎn)生坍損過(guò)快的問(wèn)題，對(duì)混凝土質(zhì)量造成比較嚴(yán)重的影響。混凝土生產(chǎn)工作完成之后，初始坍落度達(dá)到了200mm，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后（50min）左右，混凝土的坍落度只有120mm，直接影響到整個(gè)混凝土澆筑施工質(zhì)量。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中只能通過(guò)加減水劑對(duì)混凝土進(jìn)行調(diào)整（圖1）。為了有效查找其中的原因，試驗(yàn)人員對(duì)近期所使用的混凝土原材料質(zhì)量情況展開(kāi)全面檢測(cè)，找到含絮凝劑的水洗機(jī)制砂對(duì)混凝土性能產(chǎn)生影響的具體原因，有效保證混凝土的質(zhì)量。

圖1 減水劑

2 試驗(yàn)工作方法分析

2.1 試驗(yàn)原材料準(zhǔn)備

在本次試驗(yàn)工作過(guò)程中，所使用的原材料包含水泥，水泥采用的是廣西金鯉水泥有限公司生產(chǎn)的“南方牌”P.O 42.5 普通硅酸鹽水泥；礦粉選用的是廣西源盛礦渣綜合利用有限公司生產(chǎn)的S95 級(jí)礦粉；粉煤灰選用的是廣西欽州藍(lán)島環(huán)保材料有限公司生產(chǎn)的二級(jí)粉煤灰；機(jī)制砂選用的是靈山縣三盛礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的機(jī)制砂；粗骨料選用的是浦北縣姜花石場(chǎng)生產(chǎn)的碎石，主要包含 10～20mm、20～30mm 兩種規(guī)格。以 6:4 的比例來(lái)進(jìn)行混合使用。外加劑使用的是廣西星都建筑科技有限公司生產(chǎn)的XD-Ⅱ緩凝高效減水劑，減水率25%，含固體量為8.0%，絮凝劑使用的是市場(chǎng)上1200萬(wàn)的陰離子型聚丙烯烷胺。試驗(yàn)機(jī)制砂中含絮凝劑，根據(jù)絮凝劑占機(jī)制砂質(zhì)量比值參數(shù)分別為0.05‰、0.1‰、0.3‰、0.5‰、0.8‰，將其劃分成幾個(gè)不同的含量大小，并且將絮凝劑直接拌制在事先準(zhǔn)備好的機(jī)制砂原材料當(dāng)中，有效模擬機(jī)制砂在經(jīng)過(guò)水洗處理之后殘留絮凝劑的物質(zhì)狀態(tài)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行烘干處理之后，配置C30混凝土來(lái)進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)工作[1]。

2.2 檢測(cè)工作方法分析

在本次試驗(yàn)檢測(cè)工作過(guò)程中，基于混凝土的相關(guān)性規(guī)程要求和標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)混凝土試驗(yàn)檢測(cè)分析工作，主要是檢查混凝土的坍落度以及擴(kuò)展度大小，同時(shí)有效觀察混凝土的工作性能以及保坍性能情況，混凝土試驗(yàn)樣本在20±2℃的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)到7d、28d，根據(jù)混凝土的相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對(duì)混凝土試塊進(jìn)行檢測(cè)，主要包含7d 和28d 的立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。本次試驗(yàn)檢測(cè)工作當(dāng)中，試驗(yàn)配合比標(biāo)號(hào)為C30，坍落度大小為200mm。強(qiáng)度為30～39，混凝土抗壓強(qiáng)度隨著絮凝劑含量的增加而降低。

2.3 試驗(yàn)過(guò)程分析

基于混凝土原材料的實(shí)際質(zhì)量情況相關(guān)檢測(cè)，工作人員經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)和論證之后，對(duì)最終的試驗(yàn)工作結(jié)果進(jìn)行了深入分析，同時(shí)使用排除法最后將其鎖定在機(jī)制砂方面，對(duì)機(jī)制砂展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析工作，主要是了解到機(jī)制砂改變的洗砂工藝，并且通過(guò)原有的單純清水洗砂方法，變化成在清水當(dāng)中摻有絮凝劑洗砂工作完成之后，一定量的絮凝劑殘留在機(jī)制砂當(dāng)中，造成后續(xù)混凝土坍落度損失明顯，直接影響到混凝土的性能和穩(wěn)定性。對(duì)此，試驗(yàn)人員針對(duì)機(jī)制砂中絮凝劑不同含量拌制混凝土性能情況展開(kāi)了進(jìn)一步研究和分析[2]。

2.4 機(jī)制砂中絮凝劑不同含量對(duì)混凝土性能所產(chǎn)生的影響

在試驗(yàn)工作過(guò)程中，針對(duì)5 種絮凝劑含量的機(jī)制砂對(duì)混凝土的坍落度以及擴(kuò)展度影響情況進(jìn)行分析，并且通過(guò)相關(guān)信息數(shù)據(jù)分析可以看出，在外加劑摻量不變的情況下，使用不同含量絮凝劑的機(jī)制砂，混凝土的初始坍落度均有著不同程度的下降，試驗(yàn)工作結(jié)果如下：①機(jī)制砂中絮凝劑含量小于0.1‰，混凝土初始坍落度和1h 之后坍落度，均比基準(zhǔn)混凝土的坍落度小，同時(shí)隨著機(jī)制砂中絮凝劑含量的不斷上漲，初始坍落度會(huì)進(jìn)一步減小，1h 坍落度損失量也會(huì)進(jìn)一步加大。②機(jī)制砂中絮凝劑含量超過(guò)0.3‰，混凝土的初始易性良好、略微黏稠，1h 之后的混凝土坍落度已經(jīng)不符合施工要求。③當(dāng)機(jī)制砂中絮凝劑含量超過(guò)0.5‰的情況下，和基準(zhǔn)的混凝土進(jìn)行對(duì)比初始的狀態(tài)下降非常明顯，經(jīng)過(guò)1h 之后，混凝土已經(jīng)不存在明顯的流動(dòng)性，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。④當(dāng)機(jī)制砂中絮凝劑的含量達(dá)到0.8‰的情況下，混凝土主要表現(xiàn)為黏性較大，沒(méi)有明顯坍落度，因此無(wú)法施工[3]。如圖2、圖3 所示。

圖2 機(jī)制砂中絮凝劑不同含量混凝土坍落度損失

圖3 機(jī)制砂中絮凝劑不同含量混凝土擴(kuò)展度損失

2.5 機(jī)制砂中絮凝劑不同含量對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生的影響

在本次試驗(yàn)工作過(guò)程中，針對(duì)機(jī)制砂中絮凝劑不同含量，對(duì)混凝土成型之后的抗壓強(qiáng)度大小所產(chǎn)生的影響進(jìn)行對(duì)比和分析，主要對(duì)比7d 和28d 混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度情況，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得出，在外加劑摻量不變的情況下，使用不同絮凝劑含量的機(jī)制砂拌制混凝土的實(shí)際抗壓強(qiáng)度，主要表現(xiàn)為機(jī)制砂中絮凝劑含量不超過(guò)0.05‰，混凝土在達(dá)到7d 和28d 之后，混凝土的抗壓強(qiáng)度和基準(zhǔn)混凝土之間進(jìn)行對(duì)比，均保持在混凝土標(biāo)準(zhǔn)的配合比工作范圍之內(nèi)，當(dāng)機(jī)制砂中絮凝劑含量達(dá)到0.8‰，7d、28d 之后混凝土試件的抗壓強(qiáng)度分別下降了6～8MPa。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析可以得出外加劑的摻量不變條件下，當(dāng)機(jī)制砂中絮凝劑的含量超過(guò)0.5‰時(shí)，隨著機(jī)制砂中絮凝劑的含量不再增長(zhǎng)混凝土的強(qiáng)度下降越明顯[4]。機(jī)制砂中絮凝劑不同含量混凝土強(qiáng)度變化如圖4 所示。

圖4 機(jī)制砂中絮凝劑不同含量混凝土強(qiáng)度變化

2.6 增加外加劑的摻量和機(jī)制砂中絮凝劑不同含量試驗(yàn)工作結(jié)果分析

通過(guò)調(diào)整外加劑的摻量，控制混凝土的初始坍落度不變的條件下，針對(duì)機(jī)制砂中不同絮凝劑含量進(jìn)行混凝土試配，對(duì)混凝土的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)調(diào)整外加劑的摻量，保證混凝土的初始坍落度和擴(kuò)展度保持相同，經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得出以下3 種結(jié)論。

（1）增加外加劑的摻量，絮凝劑含量不同的機(jī)制砂混凝土1h 坍落度，和1h 擴(kuò)展度都得到了明顯的提升，但是在0.8‰的濃度條件下，1h 的混凝土坍落度損失量相對(duì)比較嚴(yán)重，無(wú)法滿足混凝土的施工要求。

（2）由于絮凝劑自身具有較強(qiáng)的增稠作用，可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到混凝土的初始性能要求，但是所增加的外加劑與釋放部分的自由水，會(huì)隨著時(shí)間的不斷推移直接被絮凝劑鎖住，會(huì)造成混凝土的粘性提升，同時(shí)混凝土的坍落度失去速度加快造，對(duì)整個(gè)混凝土的施工造成一定的影響[5]。

（3）增加外加劑的摻量，可以有效提升混凝土的各個(gè)方面性能，保證混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是在機(jī)制砂中絮凝劑的含量達(dá)到0.8‰之后，混凝土28d 強(qiáng)度無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)要求，則說(shuō)明隨著機(jī)制砂中絮凝劑的含量不斷增長(zhǎng)，只是單純的提升外加劑摻量，無(wú)法解決混凝土強(qiáng)度降低的問(wèn)題[6]。增加外劑摻量混凝土各項(xiàng)指標(biāo)如表1 所示。

表1 增加外劑摻量混凝土各項(xiàng)指標(biāo)

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)機(jī)制砂中絮凝劑不同含量，混凝土的坍落度、混凝土的擴(kuò)展度以及混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)工作之后可以得出，機(jī)制砂中殘留有絮凝劑，會(huì)對(duì)混凝土的工作性能造成不同程度的干擾和影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析之后可以總結(jié)出以下3 點(diǎn)結(jié)論：①預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)制砂含有一定量的絮凝劑成分，會(huì)對(duì)混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量造成不同程度的干擾和影響。②當(dāng)機(jī)制砂中絮凝劑的含量超過(guò)0.5‰的情況下，不能隨意使用單一的方法調(diào)整控制混凝土狀態(tài)，為滿足工程的施工需求，必須要經(jīng)過(guò)科學(xué)的試驗(yàn)和分析之后找到其中問(wèn)題所在，對(duì)不同問(wèn)題采取針對(duì)性的解決措施來(lái)加以控制，有效保證混凝土結(jié)構(gòu)的施工。③混凝土生產(chǎn)單位需要全面加強(qiáng)和制砂單位之間的日常溝通和質(zhì)量巡視工作，方便試驗(yàn)人員全面了解制砂原材料質(zhì)量情況、制砂工藝情況以及材料質(zhì)量情況等，已經(jīng)達(dá)到混凝土生產(chǎn)質(zhì)量要求的制砂單位，需要進(jìn)一步改進(jìn)制砂工藝標(biāo)準(zhǔn)，充分滿足混凝土的使用質(zhì)量要求，保證工程的整體建設(shè)質(zhì)量。