絮凝剂对混凝土施工性能的影响研究

李冬冬

（中交路桥华南工程有限公司，中山 528400）

1 前言

混凝土施工性能是指混凝土在施工过程中所表现出的一系列性能，包括工作性、强度和耐久性等。为了提高混凝土的施工性能，研究人员尝试通过添加各种外加剂来实现。其中，絮凝剂作为一种常用的混凝土外加剂，能够有效改善混凝土的流动性和减少水泥用量，从而提高混凝土的施工性能。本文通过理论研究和实际应用，探讨絮凝剂对混凝土施工性能的影响。

2 絮凝剂的种类

2.1 凝结型

凝结型絮凝剂主要指那些通过化学反应使悬浮颗粒聚集成较大絮状物的絮凝剂。这类絮凝剂通常是一些金属盐类，如铝盐、铁盐等。它们在水中溶解后，会与水中的悬浮颗粒发生化学反应，形成絮状物，从而实现悬浮颗粒的聚集和沉淀。铝盐絮凝剂，如明矾，是一种常用的凝结型絮凝剂。在水中，明矾会电离出Al3+离子，这些离子与水中的悬浮颗粒表面发生作用，生成氢氧化铝絮状物，从而使悬浮颗粒聚集并沉淀。铁盐絮凝剂，如硫酸铁，同样可以通过电离出的Fe3+离子与悬浮颗粒表面作用，生成氢氧化铁絮状物，实现悬浮颗粒的聚集和沉淀。凝结型絮凝剂具有较高的絮凝效果，适用于处理水质较浑浊、悬浮颗粒较多的水体。然而，由于这类絮凝剂具有较强的电荷和吸附能力，可能会对水质产生一定的负面影响，因此在实际应用中需要根据水质特点和应用场景选择合适的絮凝剂。

2.2 吸附型

吸附型絮凝剂是指一类通过物理吸附或化学吸附作用使悬浮颗粒聚集形成絮状物的絮凝剂。这类絮凝剂主要是高分子有机化合物，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐、阳离子聚合物等。它们具有较高的分子量和电荷密度，能够通过吸附、架桥等作用促使颗粒聚集。聚丙烯酰胺絮凝剂是一种典型的吸附型絮凝剂。在水中，聚丙烯酰胺会形成长链状结构，链上的活性基团可以与悬浮颗粒表面发生吸附作用，形成稳定的絮状物。这种絮状物能够有效地促进悬浮颗粒的聚集和沉淀。此外，聚丙烯酸盐和阳离子聚合物等絮凝剂也具有类似的吸附作用原理。吸附型絮凝剂具有较好的絮凝效果，适用于处理水质较清澈、悬浮颗粒较少的水体。与凝结型絮凝剂相比，吸附型絮凝剂对水质的影响较小，但它们的絮凝效果受到水质、颗粒性质和絮凝剂用量等因素的影响，因此需要根据实际情况选择合适的絮凝剂。

3 絮凝剂对混凝土施工性能的影响

3.1 絮凝剂对混凝土工作性的影响

3.1.1 絮凝剂对混凝土流动性影响

絮凝剂对混凝土流动性具有显著影响，有机絮凝剂如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸盐，具有良好的分散性能，可以提高混凝土的流动性，减少水泥用量，使混凝土具有更好的工作性。这是因为有机絮凝剂能够通过吸附和架桥作用，使水泥颗粒和水分子更好地结合，从而提高混凝土的流动性和均匀性。

3.1.2 絮凝剂对混凝土黏度的影响

絮凝剂对混凝土黏度也具有显著影响，有机絮凝剂如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸盐，在提高混凝土流动性的同时，也会影响混凝土的黏度。当絮凝剂掺量适当时，可以提高混凝土的黏度，使混凝土具有更好的可塑性和保水性，有利于混凝土的施工和成型。然而，如果絮凝剂掺量过高，混凝土的黏度可能会显著增加，导致混凝土过于黏稠，从而影响混凝土的流动性和工作性。

3.2 絮凝剂对混凝土强度的影响

3.2.1 絮凝剂对混凝土早期强度的影响

絮凝剂可以促进混凝土凝结和固化，提高混凝土的早期强度和耐久性。这是因为絮凝剂可以改变混凝土中水泥和水的物理和化学性质，使混凝土中的微小颗粒快速结合，形成更大的颗粒，并加速凝固过程。同时，絮凝剂还可以促进水泥水化反应，提高混凝土的早期强度。然而，如果絮凝剂添加过量，可能会导致混凝土早期强度增长过快。

3.2.2 絮凝剂对混凝土长期强度的影响

首先，过量使用絮凝剂会导致混凝土早期强度增长过快，而长期强度难以达到规定要求。这是由于过量絮凝剂加速水泥的早期水化反应，使得混凝土的疏松结构过于紧密，导致混凝土早期具有一定强度，但长期强度会受到损害。

其次，絮凝剂使用过量也容易导致混凝土出现裂缝。这是因为过量絮凝剂使混凝土中的水泥石过于紧密，无法呈现出普通混凝土的可塑性，导致混凝土易于开裂。这些裂缝的出现会影响混凝土的强度和耐久性。

此外，絮凝剂过量使用还会影响混凝土的硬化时间和耐久性。絮凝剂会缩短混凝土的硬化时间，导致混凝土无法充分干燥，影响混凝土的基本性能。同时，过量絮凝剂还会导致混凝土表面疏水性变差、透气性降低，阻碍其内部水分的排泄，从而影响混凝土的耐久性。

3.3 絮凝剂对混凝土耐久性的影响

3.3.1 絮凝剂对混凝土抗渗性能的影响

首先，絮凝剂可以改善混凝土的内部结构，提高混凝土的密实度和均匀性，从而减少混凝土内部的孔隙和裂缝，降低混凝土的渗透系数。这些内部结构的改善还可以提高混凝土的抗腐蚀性能，减少混凝土受到的化学侵蚀和生物侵蚀。

其次，絮凝剂可以提高混凝土的抗水压能力。在混凝土中掺入絮凝剂可以使其在水压力作用下不易被渗透，从而提高混凝土的耐久性和使用寿命。特别是在水工建筑物中，絮凝剂的使用可以显著提高混凝土的防水性能和耐久性。

另外，絮凝剂还可以提高混凝土的抗氯离子渗透能力。氯离子是常见的腐蚀介质，它可以渗透到混凝土中并导致钢筋锈蚀和混凝土破坏。通过使用絮凝剂，可以在一定程度上提高混凝土的抗氯离子渗透能力，从而延长混凝土的使用寿命。

3.3.2 絮凝剂对混凝土抗碳化性能的影响

首先，絮凝剂可能对混凝土的碳化过程产生影响。混凝土的碳化是指二氧化碳与混凝土中氢氧化钙反应生成碳酸钙和水的过程。这个过程会降低混凝土的碱度，从而影响其耐久性。一些絮凝剂，如某些阴离子型絮凝剂，可能会在混凝土中产生硫酸盐，这些物质会加速混凝土的碳化过程。然而，一些特殊的絮凝剂，如有机高分子絮凝剂，可能对混凝土的碳化性能有改善作用。

其次，絮凝剂可能会影响混凝土的透气性，从而影响其抗碳化性能。一些絮凝剂，如某些阴离子型絮凝剂，可能会在混凝土中产生气泡，增加其透气性，从而使其更容易受到碳化。而一些特殊的絮凝剂，如有机高分子絮凝剂，可能能够改善混凝土的密实性，从而降低其透气性，提高其抗碳化性能。

4 基于改善混凝土施工性能的絮凝剂使用要点

4.1 基于具体情况选用合适的絮凝剂

为了改善混凝土施工性能，需要基于具体情况选用合适的絮凝剂。具体而言，在选用絮凝剂时需要注意如下这些要点：第一，了解混凝土的特性。不同的混凝土具有不同的特性和要求，絮凝剂的效果也会因此而有所不同。在选择絮凝剂时，需要考虑混凝土的组成、强度等级、所需施工性能等因素。第二，选择合适的絮凝剂类型。絮凝剂的种类和化学成分会影响其作用效果。根据混凝土的具体情况和施工要求，选择适合的絮凝剂类型。第三，掌握絮凝剂的用量和添加方式。絮凝剂的用量和添加方式对其效果有很大影响。在添加絮凝剂时，需要按照推荐剂量和适当的添加方式进行操作，以避免浪费或影响混凝土性能。第四，充分搅拌和混合。絮凝剂加入混凝土后，需要充分搅拌和混合，以确保其与混凝土充分融合，发挥出最佳的效果。第五，配合其他添加剂使用。根据需要，可以配合使用其他混凝土添加剂，如减水剂、缓凝剂等，以达到更好的施工性能和耐久性。

4.2 严格控制絮凝剂的用量

为了改善混凝土施工性能，确实需要严格控制絮凝剂的用量。具体需要注意以下几点：第一，根据具体情况选择合适的絮凝剂类型和用量范围。第二，在添加絮凝剂时，需要按照推荐剂量进行操作，避免浪费或影响混凝土性能。第三，在不同施工阶段和不同环境条件下，需要适当调整絮凝剂的用量。第四，在使用过程中，需要关注环境因素和混凝土的变化情况，及时调整絮凝剂的用量。只有严格控制絮凝剂的用量，才能充分发挥其改善混凝土施工性能的作用，并保证混凝土的性能和耐久性。

4.3 使用前进行试验

为了改善混凝土施工性能，确实需要在使用絮凝剂前进行试验。比如，需确定最佳用量。不同水体和悬浮物可能需要不同类型的絮凝剂和不同的用量。在使用絮凝剂前，需要进行试验，以确定最佳用量，确保最佳的絮凝效果。同时，也要了解絮凝剂的效果。不同的絮凝剂具有不同的作用效果。在使用絮凝剂前，需要进行试验，以了解其作用效果，并选择最合适的絮凝剂。而且，还需掌握投药方式。投药方式包括慢速投药、中速投药和快速投药等。不同的投药方式可能会影响絮凝效果。在使用絮凝剂前，需要进行试验，以了解最佳投药方式。另外，还要调节pH 值，pH 值对絮凝效果有很大的影响。在使用絮凝剂前，需要进行试验，以确定最佳的pH 值范围。除了这些，还要确定加药频次。加药频次需要根据水处理的严重程度进行决定。在使用絮凝剂前，需要进行试验，以确定最佳的加药频次。

以广州市从化至黄埔高速公路项目为例，为验证絮凝剂对混凝土性能的影响，试验室进行了PAC 不同掺量的比对试验。试验结果见表1。

表1 PAC 不同掺量的比对试验

4.4 加强对坍落度、浮灰的检测

为了改善混凝土施工性能，需要加强对坍落度、浮灰的检测。可以采用坍落度测量仪等工具进行测量，坍落度应当符合施工要求和规范。如果不符合要求，需要调整絮凝剂的用量和其他混凝土配合比参数。而对浮灰进行检测之时，需要采用吸尘器等工具进行清理，避免浮灰对施工性能产生影响。通过这些检测手段，可以了解混凝土的性能情况，以及絮凝剂对混凝土性能的影响程度，从而为优化混凝土施工方案提供重要参考。

4.5 使用后及时清理混凝土搅拌设备

在混凝土施工中使用絮凝剂之后，需要及时清理混凝土搅拌设备。在清理的过程中，也需要遵循如下几点原则和方法：第一，使用后立即清理。在每次使用混凝土搅拌设备后，应立即进行清理。这包括将设备中的混凝土残渣和絮凝剂清除干净，确保设备没有残留物。第二，清理混凝土搅拌设备应使用正确的方法。例如，可以使用水冲洗设备内部，或者使用软刷子清刷设备表面。避免使用过于激烈的清洁方法，以免损坏设备或影响其性能。第三，定期检查和维护。应定期检查混凝土搅拌设备的状态，确保其正常运转。此外，定期维护设备可以延长其使用寿命，提高设备的可靠性和稳定性。第四，培训操作人员。操作混凝土搅拌设备的工人或技术人员应接受相关培训，了解如何正确使用和清理设备。这样可以避免设备损坏和保证混凝土施工的性能和质量。

5 结论

絮凝剂对混凝土施工的不同性能有着不同的影响，使用絮凝剂可以有效地改善混凝土的施工性能，减少混凝土的坍落度和浮灰。在混凝土施工中，应根据具体情况选择合适的絮凝剂，严格控制用量，使用前做好试验，使用后及时清理混凝土搅拌设备，而且要做好检测工作，以免影响混凝土的强度或出现早期龟裂。