聚合氯化铝对混凝土工作性能的不良影响

王志学，祖庆贺，臧军

（徐州中联混凝土有限公司，江苏 徐州 221100）

聚合氯化铝对混凝土工作性能的不良影响

王志学，祖庆贺，臧军

（徐州中联混凝土有限公司，江苏 徐州 221100）

本文通过对一起混凝土质量事故原因的分析，发现聚合氯化铝对混凝土的工作性能存在不良影响，并通过相关的混凝土试配试验验证了这一结论。这一事件提醒广大的混凝土技术人员需要关注随着优质砂石资源日渐短缺带来的各种新问题，通过自身的职业技能分析问题并加以解决，确保混凝土的产品质量。

聚合氯化铝；混凝土；工作性能

0　前言

近年来，随着商品混凝土的大力发展，优质砂石料的供应日益紧张，尤其是优质天然砂资源更为紧缺。目前许多地方都在大面积地使用含泥量超标的天然河砂，为了降低天然砂中的含泥量，使天然砂能达到国家标准和行业标准的基本要求，许多砂场都购置了砂石清洗设备[1-3]。砂石清洗设备的使用大大降低了天然砂中的含泥量，既保证了混凝土生产企业原材料的质量稳定性，也提升了砂石供应企业的产品附加值。

但 2014 年 1 月份在徐州发生了数起因使用水洗砂导致的质量事故。2014 年 1 月份某混凝土生产企业生产的新拌混凝土的坍落度在 10 分钟之内损失殆尽，致使数十方混凝土无法施工，只能作为废料处理，产生了一定的经济损失。事故发生后，企业的技术人员采用排除法逐一替换混凝土的原材料，观察混凝土的工作性能，最终将原因锁定在水洗砂之上。

1　水洗砂化学定性检测

在水泥混凝土行业中，含泥量是导致混凝土工作性能损失的最主要原因之一。一旦遇到混凝土工作性能急剧损失时，含泥量是第一个需要考虑的因素。然而技术人员对该批水洗砂进行含泥量测试时，发现含泥量仅为 1.2%，泥块含量为 0.3%，完全符合国家标准和行业标准对混凝土拌制用砂的要求。

排除了含泥量的因素后，技术人员把原因聚焦到砂表面所附着的化学成分上，怀疑砂中含有一定成分的絮凝剂而导致混凝土工作性能损失过快。技术人员设计了简易的定性检测方法来鉴定砂表面是否吸附有絮凝剂。

首先，将水洗砂在蒸馏水中浸泡 24h 后，用浓硝酸调节砂——水体系的 pH 值至 0，以保证絮凝剂中的阳离子能稳定存在于溶液中。

然后，将砂－水体系的悬浊液过滤，过滤后的溶液分成三份，待检。

向其中一份溶液中滴加氢氧化钠溶液，检测溶液的 pH值变化，同时观察溶液中有无絮状沉淀物产生。

向另一份溶液中滴加硝酸银溶液，观察溶液的变化。

向最后一份溶液中滴加氯化钡溶液，观察溶液的变化。

经检测后，发现滴加氢氧化钠时，随着 pH 值的增加，溶液中逐渐出现絮状沉淀，而随着 pH 值的进一步增加，絮状沉淀逐渐消失，说明溶液中含有两性金属离子。常见的两性金属离子只有铝离子和锌离子。而锌离子是一种缓凝效应极强的缓凝剂，该批混凝土没有发现凝结时间异常的现象，因此锌离子的可能性基本可以排除。所以基本可以断定溶液中含有一定量的铝离子。

向溶液中滴加硝酸银时，溶液中出现乳白色沉淀，基本可以说明溶液中含有一定量的氯离子。

向溶液中滴加氯化钡时，溶液中没有变化，说明溶液中不含有硫酸根离子。

查找相关资料，与以上相关试验现象最吻合的絮凝剂是聚合氯化铝。聚合氯化铝是一种净水材料，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂，有吸附、凝聚、沉淀等功能，存在着适应水域宽、水解速度快、吸附能力强、形成矾花大、质密沉淀快、出水浊度低、脱水性能好等优点，是一种优良的水处理絮凝剂。

对于砂石供应企业，含泥量不同的砂价格存在一定差异，在清洗砂的过程中，水是构成洗砂成本的最主要因素，若能采取简便易行的方式使水能循环使用，必将大幅度降低洗砂成本。因此对于砂石供应企业而言，存在着使用聚合氯化铝的客观诱因。

2　聚合氯化铝对混凝土工作性能的不良影响

为了验证聚合氯化铝对混凝土工作性能存在不良影响，技术人员通过试验分析了聚合氯化铝的掺量对混凝土工作性能的影响。试验用原材料如下：

（1）淮海中联 P·O42.5 水泥，28d 强度为 49.7MPa；

（2）矿粉：徐州中诚矿粉， 28d 活性指数 103%；

（3）粉煤灰：国华 Ⅱ 级灰，需水量比 98%；

（4）粗骨料：5～25mm 连续级配碎石，含泥量 0.5%；

（5）细骨料：Ⅱ 区中砂（河砂），含泥量 1.0%，泥块含量 0.3%，细度模数 2.6；

（6）水：市政自来水；

（7）减水剂：江苏苏博特 JM-10，减水率 18%；

（8）聚合氯化铝：江苏博普，一级品。

混凝土拌合物性能按 GB/T 50080－2002 《普通混凝土拌合物性能试验方法》标准进行测试，混凝土力学性能试验按GB/T 50081－2002 《普通混凝土力学性能试验方法》标准进行测试。试验采用商品混凝土中最常用的 C30 配比作为基准配合比。

表1　C30商品混凝土配合比　　kg/m3

向混凝土中加入聚合氯化铝，加入量为砂用量的千万分之一到百万分之一，即每方混凝土聚合氯化铝的用量为 80mg到 800mg。试验结果如表 2 所示。

表2　聚合氯化铝用量对拌合物工作性能和凝结时间的影响

由试验结果可知，聚合氯化铝对混凝土拌合物工作性能影响较大，微量的聚合氯化铝就可以导致初始坍落度明显下降，坍落度经时损失更为严重。从混凝土的强度结果来看，微量的聚合氯化铝对混凝土的强度影响并不明显。

4　结语

（1）针对水洗砂的质量问题，公司技术人员和砂石供应企业进行了沟通，砂石供应企业承认了在洗砂用水中投放了聚合氯化铝的行为，并保证以后不再有类似行为发生，随后的一年中，该砂石供应企业提供的水洗砂没有出现类似问题。

（2）这一事件提醒广大的混凝土技术人员需关注随着优质砂石资源日渐短缺带来的各种新问题，通过自身的职业技能分析问题并加以解决，确保混凝土的产品质量。

[1] 李飨民，李宝忠．特细砂在混凝土中的应用[J]．山西建筑，2000(2)：132-134．

[2] 刘武军，张向斌．水工特细砂泵送混凝土施工技术[J]．人民长江，2011,42：87-88．

[3] 姚燕，韩素芳，王铁梦，等．商品混凝土[M]．南京：化学工业出版社，2005.

［单位地址］江苏省徐州市铜山经济开发区第三工业园盛宝路西首 徐州中联混凝土有限公司（221100）

王志学（1964－），男，硕士，工程师，长期从事水泥混凝土企业的经营及生产质量管理工作。