水洗砂中絮凝劑對(duì)混凝土質(zhì)量的影響分析

1、水洗砂中絮凝劑對(duì)混凝土質(zhì)量的影響分析0.引言近年來(lái)，隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，機(jī)制砂的大規(guī)模使用，使得絮凝劑在水洗機(jī)制砂中的應(yīng)用 也得到了飛速的發(fā)展。砂石生產(chǎn)企業(yè)使用絮凝劑是因?yàn)闄C(jī)制砂大多為破碎石砂或山砂，它含 有不同種類和數(shù)量的泥與粉，需要采用水洗除掉其中大部分的泥與粉，以免影響混凝土的使 用。環(huán)保要求洗砂的水需凈化處理，不能亂排放，因絮凝劑能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或者 懸浮物顆粒產(chǎn)生絮狀沉淀，從而起到凈化水質(zhì)的作用，因此目前砂石生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用絮凝 劑對(duì)洗砂水進(jìn)行凈化、過(guò)濾水質(zhì)，再次回收利用。但砂石生產(chǎn)企業(yè)只考慮了洗砂水的排放符 合環(huán)保要求，卻未考慮回收利用的洗砂水中含有大量的絮凝劑會(huì)帶入機(jī)制

2、砂中，對(duì)混凝土產(chǎn) 生不利影響。水洗砂帶入的絮凝劑對(duì)混凝土質(zhì)量將產(chǎn)生怎樣的不利影響呢？本文作者對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了系 統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究分析，得出了比較明確的結(jié)論，提出了使用絮凝劑的建議。為政府主管部門加 強(qiáng)砂石行業(yè)質(zhì)量管理，規(guī)范砂石行業(yè)使用絮凝劑提供決策依據(jù)。1.試驗(yàn)原材料和儀器1.1水泥所用水泥為紅獅P.O.42.5水泥，水泥性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。$1水靴硼果細(xì)度比稀1% (tn2/kg)S普件娘；瞽y M rn .-: ini min .% 里 %WPa Affa2,031。26,1 合格 162198 0,008 3,2-238 1.93S.251.41.2砂石細(xì)砂（SI）: Mx=1.4

3、1.8，含泥量3% ；建德環(huán)城；機(jī)制砂（S2）: Mx=2.4 2.8，含泥 量2% ；建德環(huán)城。小石（G1）:5 10mm,石粉含量1% ；建德環(huán)城；大石（G2）:5 31.5mm，石粉含量 1% ；建德環(huán)城。1.3外加劑外加劑選用科之杰新材料集團(tuán)浙江有限公司生產(chǎn)的聚羧酸泵送劑，其勻質(zhì)性指標(biāo)和混凝土性 能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表2和表3所示。表2泉飆勻質(zhì)性指株鵬果Ci;%N述體血戡/ （g血）pH他0.050205I0&L0266,0表3泉酬麒土性能覦數(shù)據(jù)扁血7d抗礴度比 1%p8d225.610160150|1301071.4絮凝劑本實(shí)驗(yàn)選用了目前砂石行業(yè)比較普遍使用的幾種絮凝劑，分別是1200萬(wàn)

4、分子量的陰離子型 聚丙烯酰胺（PAM1）、分子量1800萬(wàn)的陰離子型聚丙烯酰胺（PAM2）、非離子型聚 丙烯酰胺（PAM3）、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺（PAM4 ）和聚合氯化鋁（PAC）。實(shí)驗(yàn)之前， 根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，將這些絮凝劑配制成不同的濃度。氯化鋁因會(huì)帶入氯離子嚴(yán)重影響混凝土質(zhì) 量，不列入研究范疇。1.5紅外光譜儀PES pectrum Two，掃描范圍4000400cm-1,掃描次數(shù)32次，光譜分辨率4cm-1。2.1水洗砂中絮凝劑的檢測(cè)在實(shí)驗(yàn)前，利用紅外光譜儀對(duì)某種絮凝劑和砂的沖洗水進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖1、圖2。圖1為某種絮凝劑的紅外光譜圖，3433cm-1、2925cm-1附近為烷基(-C

5、-H)的伸縮振動(dòng) 吸收峰，1634cm-1為羰基(-C=C-CO-O-)的伸縮振動(dòng)吸收峰，1110cm-1為醚鍵(-C-O-C) 的伸縮振動(dòng)吸收峰，判斷該絮凝劑為含有羰基、醚基的有機(jī)物。圖2為某機(jī)制砂洗后水烘干 紅外光譜圖，可以看出，圖2與圖1比較相似，出峰位置基本吻合，表明砂的沖洗水中含有 該類絮凝劑。因此，利用紅外光譜儀對(duì)水洗砂中是否殘留絮凝劑進(jìn)行檢測(cè)是可行的。圖1某絮凝劑紅外光譜圖圖2圖2某機(jī)制砂洗后水烘干紅外光譜圖2.2 試驗(yàn)配合比試驗(yàn)選用C30混凝土配合比，試驗(yàn)前，模擬實(shí)際生產(chǎn)，將絮凝劑與砂攪拌均勻再進(jìn)行混凝土 試驗(yàn)，試驗(yàn)用混凝土配合比見(jiàn)表4。表4 -跚土試驗(yàn)盼比表4 -跚土試驗(yàn)盼比

6、0S1S2G162W幺.3502008503506101708.053.試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1不同種類絮凝劑的試驗(yàn)結(jié)果本文作者對(duì)不同種類絮凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響和不同種類不同濃度絮凝劑對(duì)混凝土性 能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果如表5、表6所示。表5不同種類紫凝劑水泥凈漿流劫度試蛟結(jié)果作品C也A?流鋤冷cmymm虞拱0碩87420PAM】。郵則S4,8176/124PACSOfl874.20約時(shí)購(gòu)P.AM2g油300874,20r -PAM305知300S74.20160.1.32PAW。一 5濕300S74.201瑚如書6不同種類蘋M濃度票限劑混凝土性能試驗(yàn)結(jié)染邱TflT iidtuun:

7、Kfi-KiKuun)-d MPa2時(shí)強(qiáng)明Wa基準(zhǔn)10別一陽(yáng)心5P.Aiil-103缸塾g心池MP.VIL245喘SO5200 JOjsaoo為&很3 3PAMIRSLU喘80S2O012SJ 4ft*29.503.01基;隹20g.O32io 2jQ5W-5WJ424殳契PAC-10.38,0?21S/21S423；4Sfl由利441PAC-2O.g210.21 S46W4 訕跆IJ5.O0PACTl.g8.05ziazio390.2053.6?42.J4PAM*!0-3刷S.05215理跨42430義.M41030州8.0522SZ22(i4602 洲52.2940$PAAB-3l.,gS

8、,05泌珈說(shuō)徹遂株33基準(zhǔn)3Q8.W, h 1 S加+0.也M九網(wǎng)PAMHOS哈B.0522/2S4W5 網(wǎng)51724頃PAMM點(diǎn)03S.05200200500/4SO29.2539.17PAA gLOoS.0521521:55-10/5302 4638 6PAW-1OKSOS22CW21S520S2Q30.41J9.77PAMHo.g210/205容04貌29.4239.01PAAI4-31.0s.o20200100-S-Q28 04J822注：基準(zhǔn)1.基理Z基盜3均為沒(méi)有加入祭凝剖的混睇土、，從表5的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，摻入0.5%。濃度的5種絮凝劑，與基準(zhǔn)相比，水泥凈漿流動(dòng)度均不 同程度減小，

9、其中PAM2對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響最大，其次為PAM1, PAC對(duì)水泥凈漿 流動(dòng)度的影響最小，PAM3和PAM4對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響相當(dāng)。3.1.2不同種類絮凝劑對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響3.1.1不同種類絮凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響流動(dòng)課題研究了不同種類不同濃度的絮凝劑對(duì)混凝土坍落度和擴(kuò)展度的影響，初始坍落度、1h坍 落度和初始擴(kuò)展度、1h擴(kuò)展度柱狀分析圖如圖3、圖43.1.1不同種類絮凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響流動(dòng)-初始坍落度.功田落度250rriFTi200 mm1 SQmmlOOnimSOrnrTiOmm250rriFTi200 mm1 SQmmlOOnimSOrnrTiOmm%i E,i

10、 CM.i id E享d ，至 一皇d cos 騷 Mi圖3不同種類絮凝劑對(duì)混凝土坍落度的影響初始擴(kuò)展度lh擴(kuò)展度1700mm600 mm500mm400mm300mm200mm100 mmvwd41 s vwd41 s 囂tWd wd I皂 E6d Wd Iod 獸 3W圖4不同種類絮凝劑對(duì)混凝土擴(kuò)展度的影響由表6和圖3、圖4可看出，夕卜加劑摻量保持不變，絮凝劑加入后混凝土初始流動(dòng)度均有一 定程度的降低。具體分析結(jié)果如下：(1 )摻入不同濃度的PAM1混凝土初始流動(dòng)度和1h流動(dòng)度均小于基準(zhǔn)混凝土，且隨著PAM1濃度增大，混凝土 1h流動(dòng)度損失也越大；濃度為1.0%。時(shí)，1h混凝土已無(wú)流動(dòng)性；

11、（2 ）摻入不同濃度的PAC,與基準(zhǔn)混凝土相比，混凝土初始坍落度和1h坍落度略有減小， 相差不大，但混凝土初始擴(kuò)展度和1h擴(kuò)展度均減小，且PAC濃度越高，初始擴(kuò)展度越小，1h擴(kuò)展度損失越大;（3）摻入不同濃度的PAM2，與基準(zhǔn)混凝土相比，混凝土初始坍落度和1h坍落度略有減小，相差不大，但混凝土初始擴(kuò)展度和1h擴(kuò)展度均減小，但不同濃度影響相差不大;（4）摻入不同濃度的PAM3，與基準(zhǔn)混凝土相比，混凝土初始坍落度度和1h坍落度基本相當(dāng)，初始擴(kuò)展度和1h擴(kuò)展度也基本相當(dāng)，并無(wú)明顯差別;（5）摻入不同濃度的PAM4,與基準(zhǔn)混凝土相比，初始坍落度和1h坍落度略有減小，相差不大，但混凝土初始擴(kuò)展度和1h擴(kuò)

12、展度均減小，且PAM4濃度越高，初始擴(kuò)展度越小，1h 擴(kuò)展度損失越大。3.1.3不同種類絮凝劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響課題研究了不同種類不同濃度絮凝劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。7d和28d抗壓強(qiáng)度柱狀分 析圖如圖5。河MP印40MP5WMPZOMPa15MPlOMPaSMPdOMPa32 32 IM至 Trn芝- S諭 甲瑾芝 Igrd s 中Wd 邛 Md s州強(qiáng)度28cl強(qiáng)度圖5不同種類絮凝劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響 由表6和圖5試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出，加入不同種類不同濃度的絮凝劑，混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)以 下規(guī)律：加入PAM1或PAC后，混凝土 7d和28d抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相比，均在試驗(yàn)誤 差范圍內(nèi)

13、，并無(wú)明顯差異；加入PAM2、PAM3、PAM4后，混凝土 7d和28d抗壓強(qiáng)度均有所降低，且濃度越 大，強(qiáng)度降低越明顯。三種絮凝劑在濃度為1.0%。，7d抗壓強(qiáng)度分別降低了 3.19MPa、 4.85MPa、4.27MPa , 28d 抗壓強(qiáng)度分別降低T4.09MPa. 2.91MPa、3.36MPa。表明絮 凝劑濃度較高時(shí)，對(duì)混凝土強(qiáng)度影響較大。3.1.4不同種類絮凝劑對(duì)外加劑摻量的影響課題研究了不同種類絮凝劑對(duì)外加劑摻量的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。在7不同種類壕凝劑對(duì)外加利圈止的影響城驗(yàn)結(jié)果A 略靜；”累濾劑沮口 TO；Tlh(min)KVKlh(im 時(shí)1&.0505Sft；570PA

14、MI-610.15現(xiàn)乜帥600/630其推2a.05D23W230550/550PAC-45O.3%(230/1605WPAM2-I23ftQ3O5I5O/5_D聶港3w0225/225550/540&檔Og220/22556O.55OPAM78.75仕珞一225/230由表7試驗(yàn)結(jié)果可知，在PAM1濃度0.5%時(shí)，需要將外加劑摻量從8.05kg/m3( 2.3% ) 提高到10.15kg/m3(2.9%)，才能達(dá)到與基準(zhǔn)混凝土相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性；PAC、PAM2、PAM3 和PAM4濃度為0.5%時(shí)需將外加劑摻量從8.05kg/m( 2.3%提高到8.75kg/m( 2.5% ), 才能達(dá)到與基準(zhǔn)

15、混凝土相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性。由此可知，對(duì)外加劑摻量影響最大的是PAM13.2不同濃度絮凝劑對(duì)混凝土性能的影響作者選用不同濃度的PAM1對(duì)混凝土性能的影響進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。不同濃度 PAM1對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響如圖6所示。表8不同濃度PAM1混誰(shuí)土性能試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)素凝劑摻量用：kgin；T： T-jnijriiKoRmniiii)7d強(qiáng)鼬Pa28(1強(qiáng)蛔&基準(zhǔn)108.05235/230580/570J13440.75PAM1-10,3%o8.05215/120530/380302139,24PAM1-20.5%o8.05200/80480/30029.623833PAM1-31.0%o8.

16、D5200/12534印29.5039.01PAM1-42.0%o8,05120/-29.4139.55PAM1-53.0%o8.0532.4841.864 3MP占37MP33dMPa31 MPa2&MPa-25MPa 墨準(zhǔn)1 PAMI-1 PAM1-2 PAM1-B PAMl-flPAM 1-SK強(qiáng)厘2就強(qiáng)度圖6不同濃度絮凝劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響從表8和圖6可以看出，加入不同濃度的PAM1，混凝土的流動(dòng)度都有所降低，并且降低程 度隨著PAM1濃度的增大而增大，PAM1濃度達(dá)到2.0%。時(shí)，混凝土初始坍落度就大大小于 基準(zhǔn)混凝土且混凝土已無(wú)流動(dòng)性;P AM1加入后對(duì)混凝土 1h流動(dòng)性影響很

17、大濃度為1.0% 時(shí)，1h后混凝土已無(wú)流動(dòng)性。從表8試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，不同濃度的PAM1對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響不大，與基準(zhǔn)混凝土相比，7d 和28d抗壓強(qiáng)度均在試驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)。PAM1濃度為0.5%時(shí)，混凝土 28d抗壓強(qiáng) 度最小，與基準(zhǔn)相比，低了 2.42MPa。3.3不同水泥的影響為驗(yàn)證不同水泥情況下不同濃度絮凝劑對(duì)混凝土性能的影響，作者對(duì)比了南方P.O42.5R 水泥，選用不同濃度的PAM1進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表9所示?；炷撂涠群蛿U(kuò)展度的試驗(yàn)結(jié)果如圖7、圖8所示，混凝土 7d和28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。我9不同濃度PAM1混凝土武臉結(jié)果（南方P. 012. &R水濕）編號(hào)紫

18、凝劑濃度A.!kgin）T& TjhfiiiiJiKriKll（L!lJll）F 強(qiáng) JijZMPa2Sd 強(qiáng)岐/MPs基謎40S.-05F，F(xiàn) I-F540/5303.5 842.S4PAML-Q.3fS.-05200-! 504 S0-3 032 842.91PAI1-EQ.gS.-D5190L20430/32030.634-0.03PAJI1-918 .15LT0jL20340/-32.JS4.74PAM 1-102S.gL30/-320/-35.1242.53PAM 1-11-42.9EPAMi-120.50soJ 4.0442伊7 SOiTirm700mm150mmlOOinmSOt

19、Ttmmm700mm150mmlOOinmSOtTtmmm圖7不同濃度絮凝劑混凝土坍落度試驗(yàn)結(jié)果圖8不同濃度絮凝劑混凝土擴(kuò)展度試驗(yàn)結(jié)果(iOOrTimlOnmirj200 mmlOOmni0 mm基冷4PAM 1-7PAM1-8圖8不同濃度絮凝劑混凝土擴(kuò)展度試驗(yàn)結(jié)果(iOOrTimlOnmirj200 mmlOOmni0 mm基冷4PAM 1-7PAM1-8PAM 1-9PAM 1-10PAM 1-11擴(kuò)展度屠.度由表9和圖7、圖8可以看出，摻入不同濃度的PAM1，與基準(zhǔn)混凝土相比，混凝土流動(dòng)度均變小，而混凝土 1h流動(dòng)度損失均變大，且隨著絮凝劑濃度增大，混凝土流動(dòng)性損失越大。當(dāng)絮凝劑濃度為1

20、.0%。時(shí)，1h由表9和圖7、圖8可以看出，摻入不同濃度的PAM1，與基準(zhǔn)混凝土相比，混凝土流動(dòng)度均變小，而混凝土 1h流動(dòng)度損失均變大，且隨著絮凝劑濃度增大，混凝土流動(dòng)性損失越大。當(dāng)絮凝劑濃度為1.0%。時(shí)，1h后的混凝土已無(wú)流動(dòng)性。圖9不同濃度絮凝劑混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果5冊(cè)己4iMPa3叫Pm37MPa35MP329MPa27MPa25MP5基鹿M2呻度PAM1-7 PAM1-8PAM 1-9PAM1-10 PAM 1-11由表9和圖9可以看出，不同濃度的PAM1對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響不大，與基準(zhǔn)混凝土相比， 7d和28d抗壓強(qiáng)度均在試驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)。從表9的數(shù)據(jù)可知，PAM1濃度為0.

21、5%。時(shí)，需要將外加劑摻量從8.05 kg/m3( 2.3% )提 高到9.6 kg/m3( 2.8% )，才能達(dá)到與基準(zhǔn)混凝土相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性。4.結(jié)論本課題系統(tǒng)研究了不同種類不同濃度絮凝劑對(duì)摻聚羧酸減水劑的混凝土的流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度 及外加劑摻量的影響，從以上研究結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：總體而言，無(wú)論加入何種絮凝劑，水洗砂中的絮凝劑對(duì)摻聚羧酸減水劑的混凝土質(zhì)量均 會(huì)造成一定程度的影響，且絮凝劑濃度越高，不利的影響越大；(2 ) 1800萬(wàn)分子量的陰離子型聚丙烯酰胺對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度影響最大，聚合氯化鋁對(duì)水泥 凈漿流動(dòng)度影響最?。?3 ) 1200萬(wàn)分子量的陰離子型聚丙烯酰胺對(duì)摻聚羧酸減水劑的混凝土流動(dòng)性影響最大，且 濃度越高影響越大