絮凝剂对C30混凝土和易性和强度的影响

杨贵淞，杜生平，罗小东，吴涛，朱金华

（成都建工赛利混凝土有限公司，成都 610015）

0 前言

絮凝剂的机理主要是带有正（负）电性的基团和水中带有负（正）电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来。

从 2018 年 1 月起，多部环境法与环境保护方案开始实行，明确要求砂石厂废水严禁外排，须循环利用，故大量砂石厂在污水处理工艺中采用絮凝剂（大多以阴离子分子量为 1200 万的聚丙烯酰胺絮凝剂为主）去加速污水中悬浊物的沉降，使其能够快速、有效地将洗砂后的污水沉淀处理进行循环利用。

在前期，为达到效果，砂石厂使用的絮凝剂用量较高，出厂砂中残留的絮凝剂量很高，对混凝土拌合物性能影响明显，因各预拌混凝土企业提议，最近砂石厂使用絮凝剂做循环水处理更注重科学使用，精细控制，出厂砂中残留絮凝剂较少，对混凝土拌合物性能影响有所降低。

张鸣等[1]使用分子量为 600 万～1000 万絮凝剂，研究絮凝剂对水泥净浆的剪切应力与粘度的影响，结果表明，水泥浆体的剪切应力和粘度随掺量的增加而线性增加；同时张鸣等[2]使用分子量为 600 万～1000 万絮凝剂，研究絮凝剂对水泥净浆流动度的影响，试验发现水泥净浆流动度随着絮凝剂掺量的增加而降低。

混凝土用砂中残留的絮凝剂对混凝土拌合物性能影响，目前尚没有文献研究。故本次试验将以强度等级为 C30 的混凝土进行试验，研究絮凝剂对混凝土和易性和强度的影响。

1 原材料

1.1 水泥

使用都江堰拉法基水泥有限公司生产的 P·O42.5R 普通硅酸盐水泥，其性能如表1 所示。

表1 水泥的物理力学性能

1.2 粉煤灰

粉煤灰选用成都博磊粉煤灰综合开发有限公司的 Ⅰ 级粉煤灰，其性能如表2 所示。

表2 粉煤灰的主要指标 %

1.3 磨细矿渣粉

矿粉选用峨眉山宏源资源循环开发有限公司 S75 级矿粉，其性能如表3 所示。

表3 矿粉的主要指标

1.4 泵送剂

选用北京中安远大科技发展有限公司 ZA-I 型聚羧酸高性能泵送剂，其性能指标见表4。

表4 泵送剂主要性能指标

1.5 絮凝剂

选用某公司生产的聚丙烯酰胺（ PA M ） 阴离子 1200 万分子量和 800 万分子量，以及聚氯化铝（PAC）。

2 试验方案

选用阴离子 1 2 0 0 万分子量的聚丙烯酰胺（PAM1）、阴离子分子量为 800 万的聚丙烯酰胺（PAM2）、聚氯化铝（PAC）按不同掺量加入 C30 混凝土中进行试验，配合比如表5 所示。

表5 絮凝剂不同掺量试验配合比 kg/m3

3 试验结果与讨论

3.1 不同絮凝剂品种的试验结果

按方案进行试验，混凝土合易性及强度检测结果如表6，对比曲线如图1、2。

表6 不同品种絮凝剂试验结果

图1 掺不同种类絮凝剂混凝土工作性能

数据分析可知，加入 PAM1 后混凝土泵送剂用量保持不变，初始和易性变差，3h 和易性与基准相差不大；PAC 的掺入会影响泵送剂的掺量，使混凝土和易性下降，且经时损失大；PAM2 掺量为 0.01‰ 时，泵送剂掺量不变，混凝土和易性稍有下降，当 PAM2 掺量为 0.02‰ 时，会提高泵送剂掺量，混凝土和易性下降，经时损失较大。

加入 PAM1 后混凝土强度有所提高，当其掺量为 0.02‰ 时，28d 强度较基准提高 3.2MPa；当 PAC 掺量低于 0.01‰ 时，其 28d 强度与不掺絮凝剂混凝土强度相当，当高于 0.01‰ 时，会使混凝土强度降低；PAM2 掺入会影响混凝土强度，使混凝土强度降低，PAM2 掺量为 0.01‰ 时，其 28d 强度比不掺絮凝剂混凝土强度低 4.3MPa，PAM2 掺量为 0.02‰ 时，其 28d 强度比不掺絮凝剂混凝土强度低 8.6MPa。

图2 掺不同种类絮凝剂混凝土强度

3.2 絮凝剂不同掺量的试验结果

按方案进行试验，混凝土和易性及强度检测结果如表7，对比曲线如图3、4。

表7 不同掺量 PAM1 试验结果

数据分析可知，絮凝剂作用在混凝土中，当絮凝剂掺量低于 0.02‰（与砂的比例）时，泵送剂掺量不会发生变化，同时能够提高混凝土的粘聚性；当絮凝剂掺量高于 0.02%（与砂的比例）时，泵送剂掺量会随絮凝剂掺量的增加而增大，初始坍落度与扩展度会随着絮凝剂掺量的增加而降低，且混凝土粘聚性不佳。絮凝剂掺量越大，混凝土 3h 坍落度与扩展度经时损失越大。

絮凝剂掺量在 0.02‰、0.03‰、0.05‰ 时，混凝土 28d 强度比不掺絮凝剂的混凝土强度高，掺量在 0.03‰ 时，混凝土 28d 强度最高，为 40.8MPa，比不掺絮凝剂的混凝土 28d 强度高 3.7MPa；当絮凝剂掺量高于 0.1‰ 时，混凝土 28d 强度呈下降的趋势。

图3 PAM1 不同掺量混凝土工作性能

图4 PAM1 不同掺量混凝土强度

4 分析与讨论

低掺量的絮凝剂能够提升混凝土的强度，造成这一现象的原因主要是在混凝土中掺入低浓度的聚丙烯酰胺后，聚丙烯酰胺中的酰胺基团会在碱性条件下发生水解反应，导致酰胺基团分解为羧基和氨基两种官能团，其中氨基的引入在一定程度上会促进水泥的水化反应，提高混凝土早期和后期强度。而且适当的引入聚丙烯酰胺，其本身还能够起到一定的保水作用，能够较好地解决混凝土泌浆和泌水现象，提高混凝土和易性，但引入的聚丙烯酰胺浓度不易过大，因为如果聚丙烯酰胺掺入量过大，此时其本身具有极强的保水作用，会将大量自由水锁住，导致混凝土中的用水量不够，混凝土一方面损失会加快，另一方面没有足够的水供水泥水化反应，会直接导致混凝土强度受到较大的影响。

5 结论

（1）絮凝剂会影响外泵送剂量以及混凝土的和易性，絮凝剂掺量越大对泵送剂掺量及混凝土和易性的影响越严重。

（2）低掺量的絮凝剂能够提高混凝土的粘聚性及强度。

（3）当阴离子分子量为 1200 万的聚丙烯酰胺掺量小于砂掺量的 0.02‰ 时，不会影响泵送剂掺量及混凝土和易性，3h 经时损失正常，还会改善混凝土和易性；低掺量的絮凝剂还能够提高混凝土强度。

（4）当阴离子分子量为 1200 万的聚丙烯酰胺掺量高于 0.02‰ 时，泵送剂掺量会随着其掺量的升高而增大，混凝土的和易性会随着其掺量的升高而下降。

（5）阴离子分子量为 800 万的聚丙烯酰胺掺入会影响泵送剂掺量及混凝土和易性。