含絮凝剂机制砂对混凝土性能的影响研究

张永生

（广西北海大都混凝土有限公司，广西 北海 536000）

0 引言

随着经济的不断发展与资源的日益紧缺，同时人们的节能环保意识不断提高，近年来，天然砂开采多地已禁止，机制砂逐渐成为市场主流。因此机制砂在商品混凝土生产当中应用越来越广泛。机制砂的生产过程中，其中包含一部分的石粉和泥土，通过简单的过筛无法保证石粉和泥土之间形成分离，机制砂生产企业为达到效果，采用絮凝剂加速污水中悬浊物的沉降，使用的絮凝剂用量较高，出厂机制砂中残留的絮凝剂量很高，对混凝土拌合物性能造成不利影响。由于絮凝剂自身的特点，可以快速的吸收水体当中的溶质以及悬浮物颗粒物质，因此，本文对此进行系统的试验，研究絮凝剂在机砂中残留量对混凝土性能的影响，以期对预拌混凝土生产企业使用此类砂起到一定的指导作用，以及对砂石生产企业提出合理使用絮凝剂的建议，做到科学使用，精细控制，减少对混凝土性能的影响。经过试验人员的多次反复检测和分析之后，从中可以得出水洗机制砂当中絮凝剂的残留量通常可以达到0.05‰～0.8‰。

1 工作案例

结合某商品混凝土公司案例展开分析和研究，在前期使用机制砂生产混凝土，原材料在使用过程中一直保持稳定，然后由于机制砂生产单位改变了洗砂工艺，造成混凝土产生坍损过快的问题，对混凝土质量造成比较严重的影响。混凝土生产工作完成之后，初始坍落度达到了200mm，运输到施工现场后（50min）左右，混凝土的坍落度只有120mm，直接影响到整个混凝土浇筑施工质量。在现场施工过程中只能通过加减水剂对混凝土进行调整（图1）。为了有效查找其中的原因，试验人员对近期所使用的混凝土原材料质量情况展开全面检测，找到含絮凝剂的水洗机制砂对混凝土性能产生影响的具体原因，有效保证混凝土的质量。

图1 减水剂

2 试验工作方法分析

2.1 试验原材料准备

在本次试验工作过程中，所使用的原材料包含水泥，水泥采用的是广西金鲤水泥有限公司生产的“南方牌”P.O 42.5 普通硅酸盐水泥；矿粉选用的是广西源盛矿渣综合利用有限公司生产的S95 级矿粉；粉煤灰选用的是广西钦州蓝岛环保材料有限公司生产的二级粉煤灰；机制砂选用的是灵山县三盛矿业有限公司生产的机制砂；粗骨料选用的是浦北县姜花石场生产的碎石，主要包含 10～20mm、20～30mm 两种规格。以 6:4 的比例来进行混合使用。外加剂使用的是广西星都建筑科技有限公司生产的XD-Ⅱ缓凝高效减水剂，减水率25%，含固体量为8.0%，絮凝剂使用的是市场上1200万的阴离子型聚丙烯烷胺。试验机制砂中含絮凝剂，根据絮凝剂占机制砂质量比值参数分别为0.05‰、0.1‰、0.3‰、0.5‰、0.8‰，将其划分成几个不同的含量大小，并且将絮凝剂直接拌制在事先准备好的机制砂原材料当中，有效模拟机制砂在经过水洗处理之后残留絮凝剂的物质状态，对机制砂进行烘干处理之后，配置C30混凝土来进行后续的试验工作[1]。

2.2 检测工作方法分析

在本次试验检测工作过程中，基于混凝土的相关性规程要求和标准展开混凝土试验检测分析工作，主要是检查混凝土的坍落度以及扩展度大小，同时有效观察混凝土的工作性能以及保坍性能情况，混凝土试验样本在20±2℃的环境下养护到7d、28d，根据混凝土的相关试验标准规范要求，对混凝土试块进行检测，主要包含7d 和28d 的立方体抗压强度检测。本次试验检测工作当中，试验配合比标号为C30，坍落度大小为200mm。强度为30～39，混凝土抗压强度随着絮凝剂含量的增加而降低。

2.3 试验过程分析

基于混凝土原材料的实际质量情况相关检测，工作人员经过反复多次的实验和论证之后，对最终的试验工作结果进行了深入分析，同时使用排除法最后将其锁定在机制砂方面，对机制砂展开现场调查和分析工作，主要是了解到机制砂改变的洗砂工艺，并且通过原有的单纯清水洗砂方法，变化成在清水当中掺有絮凝剂洗砂工作完成之后，一定量的絮凝剂残留在机制砂当中，造成后续混凝土坍落度损失明显，直接影响到混凝土的性能和稳定性。对此，试验人员针对机制砂中絮凝剂不同含量拌制混凝土性能情况展开了进一步研究和分析[2]。

2.4 机制砂中絮凝剂不同含量对混凝土性能所产生的影响

在试验工作过程中，针对5 种絮凝剂含量的机制砂对混凝土的坍落度以及扩展度影响情况进行分析，并且通过相关信息数据分析可以看出，在外加剂掺量不变的情况下，使用不同含量絮凝剂的机制砂，混凝土的初始坍落度均有着不同程度的下降，试验工作结果如下：①机制砂中絮凝剂含量小于0.1‰，混凝土初始坍落度和1h 之后坍落度，均比基准混凝土的坍落度小，同时随着机制砂中絮凝剂含量的不断上涨，初始坍落度会进一步减小，1h 坍落度损失量也会进一步加大。②机制砂中絮凝剂含量超过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经不符合施工要求。③当机制砂中絮凝剂含量超过0.5‰的情况下，和基准的混凝土进行对比初始的状态下降非常明显，经过1h 之后，混凝土已经不存在明显的流动性，达不到设计要求。④当机制砂中絮凝剂的含量达到0.8‰的情况下，混凝土主要表现为黏性较大，没有明显坍落度，因此无法施工[3]。如图2、图3 所示。

图2 机制砂中絮凝剂不同含量混凝土坍落度损失

图3 机制砂中絮凝剂不同含量混凝土扩展度损失

2.5 机制砂中絮凝剂不同含量对混凝土强度产生的影响

在本次试验工作过程中，针对机制砂中絮凝剂不同含量，对混凝土成型之后的抗压强度大小所产生的影响进行对比和分析，主要对比7d 和28d 混凝土试块的抗压强度情况，根据试验数据分析可以得出，在外加剂掺量不变的情况下，使用不同絮凝剂含量的机制砂拌制混凝土的实际抗压强度，主要表现为机制砂中絮凝剂含量不超过0.05‰，混凝土在达到7d 和28d 之后，混凝土的抗压强度和基准混凝土之间进行对比，均保持在混凝土标准的配合比工作范围之内，当机制砂中絮凝剂含量达到0.8‰，7d、28d 之后混凝土试件的抗压强度分别下降了6～8MPa。根据相关数据分析可以得出外加剂的掺量不变条件下，当机制砂中絮凝剂的含量超过0.5‰时，随着机制砂中絮凝剂的含量不再增长混凝土的强度下降越明显[4]。机制砂中絮凝剂不同含量混凝土强度变化如图4 所示。

图4 机制砂中絮凝剂不同含量混凝土强度变化

2.6 增加外加剂的掺量和机制砂中絮凝剂不同含量试验工作结果分析

通过调整外加剂的掺量，控制混凝土的初始坍落度不变的条件下，针对机制砂中不同絮凝剂含量进行混凝土试配，对混凝土的各项性能进行检测。通过调整外加剂的掺量，保证混凝土的初始坍落度和扩展度保持相同，经试验数据分析可以得出以下3 种结论。

（1）增加外加剂的掺量，絮凝剂含量不同的机制砂混凝土1h 坍落度，和1h 扩展度都得到了明显的提升，但是在0.8‰的浓度条件下，1h 的混凝土坍落度损失量相对比较严重，无法满足混凝土的施工要求。

（2）由于絮凝剂自身具有较强的增稠作用，可以实现在短时间范围内达到混凝土的初始性能要求，但是所增加的外加剂与释放部分的自由水，会随着时间的不断推移直接被絮凝剂锁住，会造成混凝土的粘性提升，同时混凝土的坍落度失去速度加快造，对整个混凝土的施工造成一定的影响[5]。

（3）增加外加剂的掺量，可以有效提升混凝土的各个方面性能，保证混凝土的强度达到设计要求，但是在机制砂中絮凝剂的含量达到0.8‰之后，混凝土28d 强度无法满足结构要求，则说明随着机制砂中絮凝剂的含量不断增长，只是单纯的提升外加剂掺量，无法解决混凝土强度降低的问题[6]。增加外剂掺量混凝土各项指标如表1 所示。

表1 增加外剂掺量混凝土各项指标

3 结语

针对机制砂中絮凝剂不同含量，混凝土的坍落度、混凝土的扩展度以及混凝土强度试验工作之后可以得出，机制砂中残留有絮凝剂，会对混凝土的工作性能造成不同程度的干扰和影响。经过试验分析之后可以总结出以下3 点结论：①预拌混凝土生产过程中，机制砂含有一定量的絮凝剂成分，会对混凝土的生产质量造成不同程度的干扰和影响。②当机制砂中絮凝剂的含量超过0.5‰的情况下，不能随意使用单一的方法调整控制混凝土状态，为满足工程的施工需求，必须要经过科学的试验和分析之后找到其中问题所在，对不同问题采取针对性的解决措施来加以控制，有效保证混凝土结构的施工。③混凝土生产单位需要全面加强和制砂单位之间的日常沟通和质量巡视工作，方便试验人员全面了解制砂原材料质量情况、制砂工艺情况以及材料质量情况等，已经达到混凝土生产质量要求的制砂单位，需要进一步改进制砂工艺标准，充分满足混凝土的使用质量要求，保证工程的整体建设质量。