砂石含泥量对掺聚羧酸减水剂隧道用泵送 混凝土性能影响

李建

摘要：混凝土主要由砂石料、水泥、掺合料、水、外加剂等组合而成，其中砂石料作为骨架结构，占了混凝土体积的绝大部分，砂石料含泥量的大小直接影响混凝土工作性能和强度。混凝土中聚羧酸减水剂对砂石含泥量十分敏感，含泥量的变化直接影响聚羧酸减水剂的减水效果和保坍效果。目前除了加强对砂石料的水洗，降低砂石料含泥量外，还没有一种简单有效的措施来解决此问题，只能通过适当提高减水剂的掺量来改善，但提高减水剂掺量的同时也提高了混凝土的成本，而且操作过程中容易造成泵送混凝土堵管情况发生。

Abstract： Concrete is mainly composed of sandstone， cement， admixture， water， additives， etc. Among them， sandstone as the skeleton structure， accounting for the vast majority of the volume of concrete， the size of sandstone mud directly affects the concrete work performance and strength. The polycarboxylic acid water-reducing agent in concrete is very sensitive to the sand and mud content. The change of the mud content directly affects the water-reducing effect and slump retention effect of the polycarboxylic acid water-reducing agent. At present， in addition to strengthening the washing of sand and gravel materials and reducing the mud content of sand and gravel materials， there is no simple and effective measure to solve this problem. It can only be improved by appropriately increasing the amount of water reducing agent， but while increasing the amount of water reducing agent， it also increases the cost of concrete， and it is easy to cause blocking of the pumped concrete during operation.

关键词：含泥量;聚羧酸减水剂;混凝土;性能

Key words： mud content;polycarboxylic acid water reducer;concrete;performance

中图分类号：TU528                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）10-0113-03

0  引言

混凝土用砂石料含泥量是指砂石料中粒径小于75μm的颗粒含量，这其中的“泥”成分一般为按规定要求加水拌匀、浸泡、淘洗后能从砂石料中分离出来的淤泥、黏土（一般是多种矿物集合体）和尘屑。多数情况下，砂石中含泥成分是具有一定吸附效应的，且对聚羧酸减水剂的吸附效应显著。聚羧酸减水剂是通过自由基共聚原理合成的具有梳状结构的高分子表面活性剂，主链牢牢吸附在水泥颗粒表面上，能够有效阻碍水化反应提高其保塑性，枝鏈则包围在水泥颗粒四周，起到静电排斥和空间位阻的双重作用，故掺加了聚羧酸减水剂的混凝土能表现良好的性能。砂石中所含 “泥”会将聚羧酸减水剂分子的一部分和水吸附，有时甚至整个聚羧酸减水剂分子都被吸附掉，减水剂分散效果显著下降，混凝土流动性降低，坍落度损失加大，增加了隧道用泵送混凝土的施工难度。砂石中所含 “泥”会包裹在骨料表面，影响骨料与水泥的粘结，降低混凝土界面粘结力，使用含泥量超标的砂石料拌制混凝土会增加隧道用泵送混凝土质量管控难度。

1  试验

1.1 原材料

机制砂：提前洗干净，五塘石场机制砂，细度模数3.1，石粉含量4.7%。

粗骨料：提前洗干净，五塘石场碎石，含泥量0%，规格5-20mm。

水泥：华润（鹤庆）水泥，P·042.5普通硅酸盐水泥。

粉煤灰：贵州盘江发电厂生产Ⅱ类粉煤灰。

减水剂：山西鹏程PC-1H聚羧酸高性能减水剂。

以上所有原材料经检验合格，试验过程中所加入的含泥为五塘石场冲洗砂石料后沉淀池沉淀后产物，经晒干碾压后过0.075mm筛，取通过筛网产物制备备用。

1.2 掺聚羧酸减水剂隧道用泵送混凝土配合比数据（表1）

1.3 试验方法

1.3.1 混凝土坍落度、扩展度测定

混凝土坍落度、扩展度测定按照GB/T50080-2016规定的方法进行测定。

1.3.2 混凝土试件成型、养护及56天抗压强度试验

混凝土试件成型、养护及56天抗压强度试验按照GB/T50081-2019规定的方法进行测定。

2  结果与讨论

2.1 砂石含泥量变化对掺聚羧酸减水剂隧道用泵送混凝土坍落度和扩展度性能影响

在试验过程中，初始坍落度、初始扩展度、1h后扩展度、1h后坍落度数值取4次试验平均值;根据图1我们可以看出，随着砂石含泥量的增加，初始扩展度、初始坍落度、1h后扩展度、1h后坍落度都在随之降低;同时，随着砂石含泥量的增加，1h后坍落度、1h后扩展度在急剧变小。

分析其原因：①砂石中“泥”的颗粒粒径远远大于水泥的粒径，且“泥”颗粒表面比水泥和粉煤灰颗粒表面都要粗糙，随着砂石含泥量的增加，混凝土浆体中颗粒之间的摩擦力随之增大，流动性变差，混凝土坍落度和扩展度随之减小。②砂石中“泥”有吸附效应，会吸附掉混凝土中的一部分聚羧酸减水剂和水，导致实际参与混凝土拌制中起减水和保坍作用的减水剂减少，起作用的水泥浆变少，混凝土流动性变差，需水量上升。随着砂石含泥量的增加，在混凝土单方用水量保持不变的条件下，掺聚羧酸减水剂的泵送混凝土拌合物稠度增加，坍落度减小，扩展度降低，同时混凝土保坍效果不断变差。③随着砂石含泥量的增加，混凝土中浆体的比表面积也随之增大，需水量变大。在混凝土单方用水量保持不变的条件下，随着砂石料含泥量的增加，掺聚羧酸减水剂的泵送混凝土和易性下降，坍落度和扩展度减小。

2.2 砂石中不同含泥量对掺聚羧酸减水剂隧道用泵送混凝土强度影响

从图2-图5分析，我们可知：①分析曲线1，随着砂石含泥量的增加，混凝土强度随之小幅度降低，水胶比越小，受砂石料含泥量的影响越大;②分析曲线2并与曲线1对比，随着砂石含泥量的增加，1小时后经加水拌制后的混凝土强度随之大幅度降低（含泥量为4.7%和6.7%对应混凝土坍落度大于170mm，未加水）;③分析曲线3并与曲线1对比，随着砂石含泥量的增加，1小时后经加聚羧酸减水剂拌制后的混凝土强度变化不大（含泥量为4.7%和6.7%对应混凝土坍落度大于170mm，未加减水剂）;曲线3与曲线2对比可知，掺减水剂的混凝土强度明显好于直接加水的混凝土强度。

分析其原因：

①砂石中含泥量影响混凝土硬化后的界面粘结力，随着砂石中含泥量的增加，这种影响越来越明显。含泥量越大，混凝土硬化后界面粘结力越低，越不容易满足高强度等级的混凝土要求;②根据以往研究结果分析，混凝土随水胶比降低，强度升高，1小时后添加水重新拌制混凝土来满足混凝土施工工艺要求，大幅度增大了水胶比，所以混凝土强度大幅度降低;③1小时后添加聚羧酸减水剂重新拌制混凝土来满足施工工艺要求，水胶比基本不变化，所以最终强度变化不大。

3  结论

①在隧道混凝土施工过程中，要严格控制砂石料含泥量，在一定范围内，随着砂石含泥量的增加，掺聚羧酸减水剂的泵送混凝土施工性能会大幅度降低，造成施工困难，同时无法保证实体质量。

②严格控制砂石料质量，特别是砂石料含泥量，这对控制掺聚羧酸减水剂的隧道用泵送混凝土强度有很大益处。

③为了满足泵送混凝土施工性能要求，保证混凝土质量，在混凝土长时间等待性能变差后，可以采用精確计量二次添加少量减水剂方案来保证混凝土施工和质量，坚决不允许通过加水来调整泵送混凝土的施工性能。

④为了扩大砂石料来源，在保证质量的前提下降低成本，聚羧酸减水剂配方的调整优化改良可以向着增强抗“泥”性能方向发展，降低聚羧酸减水剂对混凝土原材料的敏感性。

参考文献：

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