0.引言

近年來，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。

1.2 砂石

細(xì)砂（S1）：Mx=1.4～1.8，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。

1.4 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 萬分子量的陰離子型聚丙烯酰胺 （PAM1）、分子量1800 萬的陰離子型聚丙烯酰胺 （PAM2）、非離子型聚丙烯酰胺（PAM3）、陽離子型聚丙烯酰胺（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4000～400cm-1，掃描次數(shù)32次，光譜分辨率4cm-1。

2.試驗(yàn)方案

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-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。

2.2 混凝土試驗(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)用混凝土配合比見表4。

3.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。

3.1.1 不同種類絮凝劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

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，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

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4。

由表6和圖3、圖4可看出，外加劑摻量保持不變，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混凝土已無流動(dòng)性；

（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)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。

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：

（1） 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)，并無明顯差異；

（2）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)度分別降低了4.09MPa、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。

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/m3（2.3%）提高到8.75kg/m3（2.5%），才能達(dá)到與基準(zhǔn)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PAM1

3.2 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。

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，且混凝土已無流動(dòng)性；PAM1加入后對(duì)混凝土1h流動(dòng)性影響很大，濃度為1.0‰時(shí)，1h后混凝土已無流動(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。

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后的混凝土已無流動(dòng)性。

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0.5‰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：

（1）總體而言，無論加入何種絮凝劑，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；非離子型聚丙烯酰胺對(duì)混凝土的流動(dòng)性影響最??；

（4）1200萬分子量的陰離子型聚丙烯酰胺對(duì)聚羧酸減水劑摻量影響最大，且濃度越高，對(duì)聚羧酸減水劑摻量的影響越大；

（5）1200萬分子量的陰離子型聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響最小，與基準(zhǔn)混凝土相比，均在試驗(yàn)允許誤差范圍內(nèi)，而1800 萬分子量的陰離子型聚丙烯酰胺、非離子型聚丙烯酰胺、陽離子型聚丙烯酰胺對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響較大，且濃度越高，強(qiáng)度降低越多。

5.建議

針對(duì)以上研究成果，砂石生產(chǎn)企業(yè)使用絮凝劑進(jìn)行水洗，需注意以下幾點(diǎn)：

（1）1200萬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，對(duì)聚羧酸減水劑摻量影響最大，1800 萬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，應(yīng)避免使用；

（2）非離子型聚丙烯酰胺對(duì)摻聚羧酸減水劑的混凝土流動(dòng)性影響最小，但對(duì)混凝土的7d和28d抗壓強(qiáng)度有一定影響，使用時(shí)需控制濃度不得超過0.5‰，且需調(diào)整混凝土配合比，適當(dāng)提高水泥用量以確?；炷翉?qiáng)度滿足要求，同時(shí)需適當(dāng)提高外加劑摻量，確?；炷亮鲃?dòng)性滿足施工要求；

（3）陽離子型聚丙烯酰胺對(duì)混凝土7d和28d抗壓強(qiáng)度均有一定程度影響，使用時(shí)需控制濃度不得超過0.5‰，且需調(diào)整混凝土配合比，適當(dāng)提高水泥用量以確?；炷翉?qiáng)度滿足要求，同時(shí)需適當(dāng)提高外加劑摻量，確?；炷亮鲃?dòng)性滿足施工要求；

（4）聚合氯化鋁對(duì)摻聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度影響最小，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響最小，但摻入聚合氯化鋁對(duì)混凝土流動(dòng)性有一定影響，使用時(shí)需控制濃度不得超過0.5‰，同時(shí)需適當(dāng)提高聚羧酸減水劑摻量，以確保混凝土流動(dòng)性滿足施工要求。